预热是指在焊接前或焊接中将待焊工件加热到室温以上。焊接前和焊接后的规范都要求预热。然而,在某些条件下,也可采用其它方式预热。无论是否要求预热,预热都具有如下几个优点:
·减少焊缝与相邻母材的收缩应力,这一点尤其适用于高应力值的焊缝。
·减缓焊缝冷却过程中在关键温度区间的冷却速度,防止过度硬化以及降低焊缝和热影响区(HAZ)延展性。
·在400°F温度区间,减缓冷却速度,使氢有更多时间从焊缝和相邻母材中逸出,避免产生氢致裂纹。
·去除污染物。
·预热的量,不是通过规范最低标准确定,而是通过下列的一种或多种方法确定:
·计算表
· 碳当量估算
·裂纹参数估算
· 火花试验估算
·经验法则
预热温度范围通常与各种焊缝坡口尺寸和约束条件相适应。尽管在许多规范中都规定了最低预热温度,但在一些情况下仍会使用更低的预热温度,而在另一些情况会使用更高的预热温度。
如果CE≤ 0.45%,预热可以任意选择
如果0.45 =< ce=""><= 0.60%,预热温度区间为200°f="" 到400°f="">=>
如果CE > 0.60%,预热温度区间为400° 到 700°F(200°–350°C)
当CE >0.5,至少考虑延迟最终的无损检测(NDE)至少24小时,以确定是否有延迟裂纹产生。
如果Pcm ≤ 0.15%,预热任意选择
如果0.15% <>< 0.26–0.28%,预热到200°–="" 400°f="">
如果Pcm> 0.26–0.28%,预热到400°–700°F (200°–350°C)。
需要注意的是这里使用的是范围和不精确的换算(°F to°C)。它是有意为之。预热不是一门十分精确科学。在许多情况下,持续提高预热温度直到问题解决(比如裂纹消失)也很正常。相反地,在某些特定场合, 即使使用比推荐值或规范要求的温度更低的预热温度也能达到目的。
在车间或野外,都可以采用火焰加热(空气燃料或乙炔燃料),电阻加热,电子感应加热等方法预热。不管采用什么方法,预热必须均匀,除非有特殊要求,否则预热要穿透整个焊件厚度。图1是采用电阻(无绝缘,后面应用)和感应加热的设备。
短焊缝相对于长焊缝来说,纵向收缩较小。也可使用反手焊接或特殊焊接顺序减小残余应力。
控制或减小热输入。可采用小振荡的线性焊缝而不是大摆动焊缝施焊。
1)具有圆截面的焊缝与具有薄、宽截面焊缝相比,焊接时产生裂纹最少。
2)避免骤然起焊或停止。焊接操作和焊缝成形使用上/下斜度焊接技巧或通过焊接电源的电气方法控制。
3)要有足够多的熔敷材料以免受焊接收缩或正常焊接影响而产生裂纹。避免产生由于焊缝熔敷材料不足(在许多生产规范中也有要求)而产生裂纹的经验做法是:熔敷金属的量至少为3?8-in. (10 mm)或是焊缝坡口厚度的25%。
图1—电阻加热(左)和感应加热(右)
另一个更精确的确定预热温度的方法是采用乙炔焊炬。火焰被调整到高度碳化,在需要预热区域聚集一层烟灰色。然后,再将焊炬调整到中烟,加热烟灰色区域。当烟灰色消失时,表面温度能达到400°F (200°C)以上。
要确保工件和焊件区域的整个厚度上都达到了预热温度。多数监测只针对工件外表面。AWS D10.10推荐做法是为均热区提供有用的指导,要求管管焊接时,达到整个工件厚度受热。
预热时必须仔细观察,避免预热母材过热,尤其是应用电阻加热或感应加热方法时更要注意。现在许多货主都要求在每个电阻加热板或感应线圈组件下面放置热电偶,监测和避免过热。
来源:热加工论坛
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