WRC452-2000压力容器焊缝局部热处理的推荐操作--关于ASME压力容器的局部热处理

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GB/T 30583—2014 承压设备焊后热处理规程
宣  贯  要  点
0  前言
焊后热处理是承压设备建造工艺过程中的重要环节，当前也是最薄弱环节。  
国内外标准中，都规定了承压设备焊后热处理要求，但没有规定实施焊后热处理的方法与措施，
没有焊后热处理工艺规程标准，就不能实现焊后热处理规范参数，难以保证承压设备焊后热处理质
量。  
承压设备焊后热处理的质量是焊后热处理规范保证的，确保焊后热处理保温温度的均匀性与稳
定性是确保焊后热处理质量的核心。  
1  承压设备焊后热处理定义
《 GB/T  3375 焊接术语》中“焊后热处理”指焊后为改善焊接接头组织和性能，或消除残余应力
而进行的热处理，在焊接工艺评定标准中就不适用。照 GB/T 3375 中说法，热冲压封头，搪玻璃就
不是焊后热处理了。  
ASME IX 中给“焊后热处理”下了这样定义“在焊接后的任何热处理”，这与《 JIS Z 3001 焊后热处
理》中，定义“为对焊缝或焊接结构在焊后进行热处理”非常相近。  
在 GB/T  30583 — 2014 中将“焊后热处理”定义为“为消除焊接残余应力，改善焊接接头的组织和
性能，将焊件均匀加热到金属的相变点以下足够高的温度，并保持一定时间，然后均匀冷却的过程。”  
“退火”“回火”“消除应力热处理”都不能准确说明焊后热处理的作用。  
2  焊后热处理原理
在焊后热处理加热过程中，残余应力随着材料屈服点的降低而削弱，当到达焊后热处理温度后，
就削弱到该温度的材料屈服点以下，在保温过程中，由于蠕变现象（高温松弛）残余应力得以充分
降低。对于高温强度低的钢材和焊接接头，残余应力的松弛主要是加热过程的作用，而对于高温强
度高的钢材，其残余应力的松弛虽然也取决于加热过程，但保温阶段的作用却相当重要。  
纳尔逊—米勒（ Larson-Miller ）对焊后热处理的蠕变及蠕变断裂数据归纳整理后，提出用焊后
热处理的回火参数
ρ
＝ T （ 20+logt ）× 10
-3 来衡量不同温度和保温时间的效果。  
3  焊后热处理作用
C-Mn 钢（ Mn1.4 、 C 0.045 与 0.145 ）焊条电弧焊、多层多道焊、经 580 ℃× 2h 焊后热处理。  
3.1  焊缝区、粗晶区和细晶区内金相组织变化总的规律是碳化物在晶界析出，聚集长大。
3.2  焊缝力学性能
3.3  经焊后热处理后焊缝金属的屈服强度与抗拉强度均下降，且屈服强度比抗拉强度下降及更多，
故焊缝金属屈强比下降。焊缝金属全面软化。 2
上平台冲击吸收功随含碳量的增加而下降；但不管含碳量多少，最佳冲击吸收功对应的含 Mn
量仍为 ~1.4% 。  
当锰、碳含量低时，焊后热处理对韧性有好处；锰、碳含量高时，焊后热处理对韧性有坏处。  
含锰量为 1.4% ，含碳量 0.07~0.09% 时得到最佳韧性。  
4  国内外标准中焊后热处理规定  
ASME 、 JIS 、中国标准中，低碳钢和低合金强度钢，焊后热处理最低保温温度都为 600 ℃，
EN13445 为 550 ℃。  
经分析认为：  
（ 1 ）钢材合金成份；  
（ 2 ）对于焊接接头来讲，残余应力究竟降低到多少为好？  
（ 3 ）根据试验结果及标准规定方法既考虑到使用要求又充分的消除残余应力。  
5  焊后热处理工艺规程的基础
定义：焊后热处理相关条件和实施要求的规定性程序细则文件。可保证熟练的热处理人员操作
时质量的再现性。  
5.1  钢材与焊材的焊接性及焊接接头对焊后热处理的适应性
5.1.1  焊接性能
再热裂纹：指焊后对焊接接头再次加热时所产生的开裂现象，焊后未经再次加热并无裂纹产生，
其特点为沿晶开裂。  
a ）   前提条件：存在剩余应力  
存在敏感元素—粗大晶粒和敏感成分  
b ）   存在范围：·含 Nb 的 18-8 奥氏体（ Cr18Ni12Nb ）焊接接头， 600 ℃～ 800 ℃  
·时效强化镍基合金焊接接头（应变时效裂纹）  
·淬火加回火，或淬火加析出强化的调质钢焊接接头 500 ℃～ 700 ℃  
·碳化物析出强化的 Cr-Mo ， Cr-Mo-V 钢焊接接头， 550 ℃～ 725 ℃  
c ）   产生原因：·晶内析出强化  
·蠕变损伤  
·晶界杂质偏聚  
d ）   焊接工艺影响：·预热  
·线能量  
·低强焊缝  
·隔离层堆焊  
·回火焊道  
e ）   焊后热处理条件影响：·加热速度  
·增加中间回火  
·提高回火加热速度  
f ）   再热开裂的防止措施：  
①  正确选用材料  3
不采用再热开裂敏感的材料。  
②  控制焊接工艺  
1 ）采用低强焊缝金属。  
2 ）堆焊隔离层。  
3 ）适当预热。  
4 ）控制适宜的线能量。  
5 ）采用回火焊道（焊趾覆层或 TIG 重熔）。  
6 ）调整施焊方式减少焊接应力。  
③  焊后热处理工艺  
1 ）采用低温 PWHT 及高加热速度。  
2 ）中间分段 PWHT （ interstage PWHT ）。  
3 ）完全正火处理。  
4 ）锤击焊缝表层。  
5 ）修整焊趾处的缺欠。  
④  改进接头设计  
主要目的在于减少拘束应力，防止产生应力集中。  
一些研究表明，最有效的办法是焊后热处理之前仔细修整焊缝，如同时采用回火焊道，应有利
于防止再热裂纹的产生和扩展。  
5.1.2  对焊后热处理的适应性：再热脆化与再热脆化敏感温度
a）  发生位置：主要发生于焊接热影响区中过热区，其晶粒粗大，硬度高，杂质的溶解与析出
最剧烈。  
再热脆化发生于焊后再次加热时（回火处理或高温服役）所显现的现象，但在焊态下不呈现脆
性，控制适宜回火参数与加热温度可减少脆化程度。  
b）  产生原因：·晶粒粗化  
·第二相溶解与沉淀
·杂质偏聚
·金相组织
·热应变
·再热脆化
c）  热影响区脆化控制：·焊接热循环
·焊后热处理
5.2  钢材的实际回火温度、焊材力学性能试件的焊后热处理条件
（ 1 ）钢材回火温度的影响因素；  
（ 2 ）焊材力学性能试件的焊后热处理条件。  
5.3  设计文件、服役条件与建造工艺
产品标准中对焊后热处理参数的规定。  
5.4  焊后热处理方法、设备、装置特点
5.5  焊接工艺评定、产品焊接试样
6  焊后热处理厚度 δ PWHT  4
焊后热处理厚度
δ
PWHT 表明了承压设备要不要进行焊后热处理，和焊后热处理的最短保温时间。
决定焊后热处理厚度的是焊缝金属厚度而不是母材厚度或焊接接头厚度。  
焊后热处理厚度规定，在水管锅炉（ GB/T  16507.5 ）中规定与锅壳锅炉（ GB/T  16508.4 ）规定
就有区别。  
7  焊后热处理方式
7.1  整体焊后热处理
整体焊后热处理、多台容器（或焊件）共同进行焊后热处理，则应选用未经焊后热处理的最大
焊后热处理厚度作为保温时间的计算厚度。  
7.2  局部焊后热处理
局部焊后热处理的均温带、加热带和隔热带都是一个体积范围，即在“带”所覆盖体积范围内的
要求。  
附录 B 筒体局部焊后热处理加热带和隔热带的推荐厚度是实验与计算结果。  
8  焊后热处理规范
8.1  GB/T 30583 中表 1 规定的各类钢材的焊后热处理保温时间与保温温度，都是最低要求，一定
要满足，而各种产品的焊后热处理工艺卡中的保温温度与保温时间的规定，尚需按设计规定，服役
要求及制造工艺确定。  
从避免再热裂纹，保证综合性能或考虑复合层腐蚀性能出发需降低焊后热处理保温温度，而从
消除残余应力出发则当降低最低保温温度进行焊后热处理则需延长保温时间。  
8.2  GB/T  30583 中 4.4.9 中规定的焊后热处理工艺参数，只是个“限值”，产品焊后热处理工艺规程
中的参数应根据实际情况拟定，但不要超过 4.4.9 条中规定的限值，当超出限值，一定要不产生有
害作用。  
9  焊后热处理实施技术要求
9.1  焊件加热的一般要求
（ 1 ）在容器内部适时保持微正压；  
（ 2 ）引导热气流流向，尽量流经各个角落；  
（ 3 ）热气流是螺旋状离开喷口，迅速布满容器内空间，尽快实现传导。  
9.2  焊后热处理炉的基本要求：自动调控与自动记录
9.3  焊后热处理炉有效加热区测定
10  焊后热处理前技术准备
焊后热处理工艺规程是确保焊后热处理质量的保证。在 GB/T  30583 中，焊后热处理工艺规程
分为两类：  
第一类——炉内整体焊后热处理或局部焊后热处理  
第二类——炉外整体焊后热处理（含炉外整体分段焊后热处理）  
在两类焊后热处理工艺规程中都强调下列内容：  
（ 1 ）热工计算；  
（ 2 ）焊件热变形预防及控制；  （ 3 ）设备、仪表、装置、绝热材料等相关条件的规格、型号、数量；  
（ 4 ）焊后热处理工艺程序与参数。  
11  测温
11.1  测温的目的是保证局部焊后热处理的均温区，整体焊后热处理的焊件上任一点温度都在保温
温度规定范围内。
（ 1 ）厚壁管环焊缝内侧测温；  
（ 2 ）局部焊后热处理均温区内任一点都要求达到规定要求。  
11.2  测温点分为纪录热电偶和控制热电偶，控制热电偶用于调控加热装置保证焊件温度。
12  焊后热处理报告
（ 1 ）完整反映焊后热处理状况，进行质量追踪；  
（ 2 ）加强了质量保证体系要求；  
（ 3 ）焊后热处理人员签字，分包方只能作为操作人员签字，还应有业主的热处理责任人签字。  
13  承压设备焊后热处理企业安全注册
13.1  目的与性质
从条件、管理与能力对企业划分为三个等级，给焊后热处理企业一个资质，参与市场竞争。  
是自愿的行为。  
13.2  级别划分及应用范围
13.3  基本要求
13.3.1  基本条件
13.3.2  设备装置
13.3.3  人员及考核
（ 1 ）人员数量  
（ 2 ）人员资格  
（ 3 ）考核要求：答辩考核  
实物操作考核  
13.3.4  焊后热处理质量保证体系
13.3.5  焊后热处理规程或规定

本大风

感谢分享，这资料很难得，一般只有只纸质的。

yangyangshu

qldch2306 发表于 2019-1-10 12:59
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GB/T30583的要求与WRC452-2000的内容还是有很大不同的

tianleikkk

WRC452-2000 压力容器焊缝局部热处理的推荐操作----ASME第VIII卷压力容器局部热处理必须知道的！

smhandsome

谢谢分享

yangyangshu

管道环焊缝的局部热处理示意图

yangyangshu

好资料，一起分享！

njblackman

学习一下，感谢分享