1. 异种钢焊件的焊后热处理如何选择?
对异种钢焊件,若一侧为奥氏体钢,一般不进行焊后热处理;若为其他异种钢,则按要求高的一侧进行,但热处理的温度应按低一侧的要求选取,恒温时间应选下限。
2. DL/T 819—2002《火力发电厂焊接热处理技术规程》对加热范围如何规定?
对承压管道及其返修焊缝的加热一般采用整圈加热的方法。加热宽度的要求与DL/T 869—2002相同,即加热宽度从焊缝中心算起,每侧不小于管子壁厚的3倍,且不小于60mm。同时应采取措施降低周向和径向的温差。
对管座加热,当焊件结构较小时,采用整段加热;结构较大时,特别是对压力容器,宜采用环形加热。加热宽度与《压力容器安全技术监察规程》相同,即应不小于两者中较大厚度的3倍。
3. DL/T 819—2002《火力发电厂焊接热处理技术规程》规定热处理后应自检哪些内容?
自检内容包括:①工艺参数在控制范围以内,并有自动记录曲线;②热电偶无损坏、无位移;③焊接热处理记录曲线与工艺卡吻合;④焊件表面无裂纹、无异常。
5. 什么叫内力、应力、内应力和残余应力?
当物体受到外力作用时,要发生变形,同时在其内部会出现一种抵抗变形的力,这种力就叫内力。
单位截面积上所承受的内力称为应力。一般可分为拉应力、压应力和切应力。
在没有外力的条件下,平衡于物体内部的应力叫内应力。
最终保留在物体内部的应力叫残余应力。
6. 何谓焊接应力和焊接残余应力?
焊接过程中,在焊件内部产生的应力称为焊接应力,按作用的时间分为焊接瞬时应力和焊接残余应力。
焊接残余应力就是焊后残留在焊件内的焊接应力。
7. 什么叫变形、弹性变形、塑性变形和残余变形?
金属材料在外力的作用下,引起几何状态的改变叫变形。
在外力的作用卸除后,变形即消失,恢复到原来的形状和尺寸的变形叫弹性变形。
在外力的作用卸除后,变形仍保留,不能恢复原状的变形叫塑性变形。
最终保留在物体上的变形叫残余变形。
8. 何谓焊接变形和焊接残余变形?
焊接时,焊件所产生的变形为焊接变形。焊接后,在焊件或结构中残留的变形为焊接残余变形。焊接残余变形主要有收缩变形、弯曲变形、角变形、波浪变形、扭曲变形等。
9. 焊接应力和焊接变形是如何形成的?
焊接是一种局部加热的工艺过程。焊接时,在焊接区附近产生不均匀的温度场,工件因温度升高而膨胀,继而因冷却产生收缩。由于接头附近复杂的拘束,在大多数情况下,不能随着温度的变化自由膨胀和收缩。因此,在焊后冷却过程中,因焊接加热受到压缩塑性变形的部位不能自由收缩,这样在工件内部产生不均匀的内应力场,使工件产生焊接残余应力和变形。
10. 焊接应力是怎样分类的?
焊接应力可按下列特征进行分类。
(1)根据引起应力的基本原因划分为:
1)温度应力。在焊接时,由于加热不均匀,使各部分热膨胀不一样所引起的应力称为温度应力也称热应力。
2)组织应力。在焊接时,不同的焊接热循环的作用引起局部金属的金相组织发生转变,随着金相组织发生变化而出现体积变化,当这种体积变化受到阻碍便产生了应力。这种由于组织转变引起的内应力称为组织应力。
3)凝缩应力。在焊接时,金属熔池液态冷凝成固体,其体积发生收缩而形成的应力称为凝缩应力。
(2)根据应力存在的时间划分为:
1)瞬时应力。在一定的温度及刚性条件下,某一瞬时内存在的应力。
2)残余应力。通常指焊接结束和完全冷却后保留在焊件内的应力。
(3)根据应力作用的方向划分为:
1)纵向应力。作用方向与焊缝轴线平行的焊接应力。
2)横向应力。作用方向与焊缝轴线垂直的焊接应力。
3)厚度方向应力。厚板在厚度方向上的焊接应力。
(4)根据应力在空间的方向划分为:
1)单向应力。在焊件中沿一个方向存在。
2)双向应力。应力作用在平面内垂直方向上。
3)三向应力。应力作用于空间所有方向上。
11. 什么是线应力?
在构件中只沿一个方向发生的应力称为线应力,也称单向应力。如焊接薄板的对接焊缝及在工件表面上堆焊时产生的应力,如下图所示。
焊接线应力
12. 什么是平面应力?
存在于工件中一个平面内的不同方向上的应力称为平面应力,也称双向应力。通常产生在厚度为15~20mm的中厚板焊接结构中,如下图所示。
平面焊接应力
13. 什么是体积应力?
在构件中沿空间三个方向上发生的应力称为体积应力,也称三向应力。如焊接厚件的对接焊缝和三个方向焊缝的交界处,如下图所示。
焊接体积应力
(a)焊接厚板时;(b)焊接三向交叉焊缝时
14. 焊接残余应力包括哪些?怎样产生?
焊接残余应力包括:温度应力、相变应力、凝缩应力和拘束应力等,产生的原因如下:
(1)温度应力。由于焊接是一个局部的快速加热和冷却的过程,因而焊件各点在同一时间内有不同的温度。由于不能自由膨胀,就会产生应力。
(2)相变应力。焊接过程中,加热到Ac1以上的金属,冷却时发生相变,并伴随有体积改变。600℃以上,即在塑性状态下发生相变的钢(如低碳钢管),相变不一致引起应力的产生。随着钢内合金含量的增加,奥氏体相变温度下降,当在弹性状态温度下发生相变时,奥氏体转变为马氏体,同时体积改变就产生应力。
(3)凝缩应力。焊缝金属冷却时产生局部收缩,由于受到邻近金属的限制,即产生拉应力。其大小与钢的线膨胀系数、焊件厚度、焊接方法等因素有关。
(4)拘束应力。焊件被外界条件固定(例如强力对口、联箱短管焊接)后,由于焊接过程中的变形受到限制而产生的应力。
15. 焊接应力和焊接变形有什么关系?
焊接应力和焊接变形之间的关系如下:
(1)焊接应力分布和焊接变形大小取决于材料的线膨胀系数、弹性模量、屈服点、温度场和焊件的形状尺寸,温度场又与材料的导热率、比热、密度以及焊接参数等因素有关。
(2)在焊接结构中,焊接应力和焊接变形同时存在,又相互制约。如在焊接过程中常用夹具刚性固定法施焊,这样变形小而应力却增加了;反之,使焊接应力减小,要允许焊件有一定程度的变形。这要根据具体情况而定,是以减少应力为主,还是减小变形为主。
(3)在生产中,往往要求焊接结构既不能有较大的焊接变形,又不允许有较大的焊接应力。因为焊接应力与变形在一定条件下将影响焊接结构的强度、刚度、受压时的稳定性以及尺寸的准确性和加工精度等。
16. 焊接变形分几类?各有几种基本形状?
焊接变形分局部变形和整体变形两大类。
局部变形是指这种变形仅发生在结构的某一局部。例如:角变形、波浪变形。
整体变形是指焊接时变形遍及整个结构。例如:纵向和横向的收缩变形、弯曲变形和扭曲变形。变形的种类主要有收缩变形、角变形、弯曲变形、波浪变形和扭曲变形等。
17. 影响焊接变形的主要因素有哪些?
影响焊接结构变形的主要因素有:
(1)焊缝形式、尺寸及数量。
(2)焊缝在结构中的位置。
(3)结构刚性。
(4)装配及焊接顺序。
(5)焊接方法和规范。
18. 钢板对接为什么会引起纵向缩短和横向短缩?
钢板对接焊以后会发生长度缩短和宽度变窄的变形,是由于焊缝的纵向和横向收缩引起的。
19. 为什么会引起角变形?
角变形是由于横向收缩变形在厚度方向上的不均匀分布引起的。对接接头的角变形与坡口角度、焊缝截面形状、焊接工艺等因素密切相关。坡口角度越大角变形越大。角接接头的角变形与焊缝的焊脚高度和板厚有关,焊脚高度越大板越薄,角变形越大。
20. 为什么会引起弯曲变形?
弯曲变形常见于焊接梁、柱、管道等焊件,产生的原因有两种:
(1)由纵向收缩变形造成的弯曲变形。如钢板单边施焊后产生弯曲变形。
(2)由横向收缩变形造成的弯曲变形。如工字梁的焊接,如果其筋板集中于梁的下部,由于筋板角焊缝的横向收缩,就使焊件产生向下弯曲的弯曲变形。
21. 为什么会引起波浪变形?
波浪变形也称为失稳变形。在焊接内应力的压应力作用下,薄板可能失稳,产生波浪变形。压应力越大,薄板的宽度与厚度之比越大,就越容易产生波浪变形。焊接角变形也可能产生类似的波浪形变形。
22. 为什么会引起扭曲变形?
装配质量不好、工件搁置不当以及焊接顺序和焊接方向不合理,都可能引起扭曲变形。扭血变形的产生比较复杂,其原因与角焊缝所造成的角变形沿焊接方向逐渐增大的现象有关。但归根到底,是由于焊缝的纵向或横向缩短所致。
23. 从焊接工艺上分析,哪些因素影响焊缝收缩?
焊接工艺中下列因素影响着焊缝收缩量:
(1)线膨胀系数大的金属材料,其变形比线膨胀系数小的金属材料大。
(2)焊缝的纵向收缩量随着焊缝长度的增加而增加。
(3)角焊缝的横向收缩比对接焊缝的横向收缩小。
(4)间断焊缝比连续焊缝的收缩量小。
(5)多层焊时,第一层引起的收缩量最大,以后各层逐渐减小。
(6)在夹具固定条件下的焊接收缩量比没有夹具固定的焊接收缩量小,约减少40%~70%。
(7)焊角越大角变形量较大。
24. 怎样利用装配和焊接顺序来控制变形?
采用合理的装配和焊接程序来减少变形,这在生产实践中是行之有效的好办法。下图(a)所示为一箱形梁,由于焊缝不对称,焊后产生下挠弯曲变形。解决办法是由两人或四人,对称地先焊只有两条焊缝的一侧。图(b)中焊缝1—1,然后就造成了如图(c)的上拱变形。这两条焊缝焊后增加了箱形梁的刚性。当焊接另一侧的两条焊缝时,如先焊图(d)中焊缝2和2,最后再焊图(e)中焊缝3和3,就基本上防止了变形。
不对称箱形梁焊接顺序
25. 当焊接结构的截面形状和焊缝布置都对称时,焊后为什么还产生变形?
此时焊后变形是由于装配和焊接顺序不合理引起的。先焊的焊缝增加了结构的刚性,使得各条焊缝引起的变形未能相互抵消,最终产生焊接变形。