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第16卷第6期石油化工设备·49·

*技术讲座*

压力容器的焊后热处理(一)张道良(劳动人事部锅炉压力容器检测研究中心)

本文阐述了关于压力容器焊后热处理的一系列问题及其发展现状。文中所提供的背景知识有助于确定需不需要进行和如何进行焊后热处理，并比较了各国标准中有关压力容器焊后热处理的规定，最后提出了对我国发展这一技术和制订有关标准的建议。

一、前盲

焊后热处理是保证压力容器质量的重要技术手段之一，各国标准对这一技术细节有许多明确的规定。国际焊接学会第X委员会早就对这一专题着手进行研究了，1979年正式发表了题为“对焊接结构进行焊后热处理的必要性”的Doc.IIWX-913-78号报告，

推动了各国对焊后热处理技术的实施。该技术发展初期的内容比较简单，其目的主要在于消除焊接结构的残余应力，对实施的要求也不很严格。但由于近年来开发和使用了大量的低合金钢，且又对压力容器性能的要求越来越高，结果使得焊后热处理的影响有时有益有时反而有害；或者实施正确则有益不正确则有害。因此，钢种的复杂化使焊后热处理的技术也复杂化了。

焊接技术本身发展也很快。用窄间隙

焊、电子束焊等高能率方法焊制压力容器，残余应力可显著减小。新发展的“造型焊接”引起的残余应力则更低。这些焊接新技术有可能免除压力容器的焊后热处理。另外，为克服特大超长压力容器在实施焊后热处理时的具体困难，以其他技术手段来取代焊后热处理也可能成为今后压力容器制造技术发展的方向之一。

二、焊后热处理的定义

焊后热处理从广义讲，包括以下各项处理〔1〕,

①正火：加热到Ac?*以上，在静止空气中冷却，或在风中加快冷却，或在水雾中再加快冷却。

②临界点间处理：加热到A?**和A?***之间，按规定方式冷却。

③淬火：加热到Ac?以上，按规定方式冷却。

④回火：加热到某一确定温度，空气中静冷至室温。

从狭义讲，焊后热处理(PWHT)仅指消除应力回火(StressReliefHeatTreatment或ThermalStressRelief)。

张道良工程师，1963年毕业于清华大学焊接专业，现从事情报研究工作。·Aca:实际加热条件下铁一奥转变充分发生的温度。

*A?:相当于奥氏体一铁素体+渗碳体转变的平衡状态下的温度。加热时奥氏体开始形成，冷却时奥氏体转变为铁素体和渗碳体的共析混合物。

·Ag:在亚共析钢中，奥氏体2铁素体转变的平衡温度。高于A?,奥氏体是唯一稳定相，低于Ag,铁素体逐渐形成。

O1994-2011ChinaAcademicJournalElectronicPublishingHouse.Allrightsreserved.

·50石油化工设备1987年

目前各国标准中提到的焊后热处理，一般都是指焊后消除应力回火。本文所讨论的也是消除应力回火问题。

因此，对焊后热处理这一术语，可定义如下[2]:焊后热处理乃是为消除焊接结构在成形及焊接过程中所形成的残余应力及改善焊接接头性能，而将其加热到400℃以上，

Ac?*以下的某一温度，保温并均匀冷却的过程。

应注意不要把“后热”和焊后热处理混同起来。后热(PostHeat)是指焊接后立即对焊件的全部(或局部)进行加热或保温，使其缓冷的工艺措施。

三、焊接时残余应力的产生

焊接时由于：①接头区具有陡峭的温度梯度；②随着温度的变化，引起焊缝金属和母材的几何尺寸及屈服强度的改变；③焊缝金属的逐步凝固；④冷却时接头区伴随着相变而发生的体积改变等等，会导致结构中应力的存贮，最终产生残余应力。其形成过程为〔3〕:

1)由于电弧的移动，使焊缝附近未熔化的金属从很高的温度(电弧经过时)陡降下来(电弧离去时)。

2)热源逐渐移去后，凝固的焊缝和被加热的相邻金属在迅速降温时体积收缩。

3)热态的且是低强度的金属的自然收缩，受到了周围冷态的、刚性金属的阻碍，被迫通过塑性变形来调整其尺寸。

4)随着冷却的继续，焊缝金属的强度逐渐增强，同时也就对周围金属的约束施加了一个逐渐增大的抗力。其结果是继续塑性变形需要的应力，大致上与该金属在其实际温度下的屈服强度相等。亦即随着焊缝金属

*Ac1:实际加热条件下共品英氏体开始形成的温度。

强度的增加，