焊后热处理工艺的定义与应用

焊后热处理（PWHT）工艺是指焊接工作完成后，将焊件加热到一定的温度，保温一定的时间，使焊件缓慢冷却下来，以改善焊接接头的金相组织和性能或消除残余应力的一种焊接热处理工艺。焊后热处理工艺一般包括加热、保温、冷却三个过程，这些过程相互衔接，不可间断。

广义的焊后热处理包括下列各类热处理：消除应力；完全退火；固溶强化热处理；正火；正火加回火；淬火加回火；回火；低温消除应力；析出热处理等；另外，在避免焊接区急速冷却或者是去氢的处理方法中，采取后热处理也是焊后热处理的一种。

焊后热处理可采取炉内热处理，整体炉外热处理或局部热处理的方法进行。

在《火力发电厂焊接热处理技术规程》（DL/T819—2002）中引入了一个焊接热处理的概念，将焊前预热、后热、焊后热处理三个过程统称为焊接热处理。我们应将这个概念与通常所说的焊后热处理区别开来。从我国电力建设的热处理工作范围来说，焊接热处理贯穿了整个焊接过程，图10-1是一个典型的焊接热过程，其中，OA段是氩弧焊打底的预热阶段，AB段是氩弧焊打底过程，BC段升高到焊条电弧焊的预热温度，CD段是焊条电弧焊焊接过程，DE-EF是后热过程，F-G-H-I是焊后热处理过程。其中的预热、后热、焊后热处理都是热处理的工作内容，而我们常说的热处理一般是指最后一个阶段，即焊后热处理阶段。

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图10-1　典型的焊接热过程

当然，并不是每个焊接过程都包括了预热、后热、焊后热处理这三个过程，根据不同的材质、不同的规格，以及具体施工方案，可能只具有其中的一个或几个过程。在某些特定的条件下，适当的预热和后热可部分代替焊后热处理，从而简化整个焊接过程。也有的过程会比这个过程更加复杂，如目前正在大量应用的P91钢管道，焊后还要冷却到80～100℃保温1h后才能进行焊后热处理，对焊接热处理的要求也更加严格。

焊后热处理在锅炉压力容器、压力管道等焊接结构中占有重要的地位，它是保证这些部件制造质量的一项关键措施。在火电建设现场施工及电厂检修工作中，焊后热处理对焊口质量具有重要的影响，直接关系到机组的正常运行。随着锅炉参数的不断提高，大量新型钢材的推广应用，焊接热处理工作在火电工程的焊接工作中所产生的影响越来越大，是一项不容忽视的工作。很多钢材，焊后不进行热处理，焊接接头的性能就达不到规范标准的要求，接头可靠性就较差，满足不了使用条件的考验，甚至对某些材质的接头，焊后不立即进行热处理就会产生裂纹或破坏。

目前电力行业规范、规程规定在施工现场条件下进行的焊后热处理主要是局部加热的焊后高温回火热处理和消除应力热处理（包括圆周加热及仅仅局部加热），其主要目的就是为了消除焊接残余应力，改善焊缝组织性能，防止冷裂纹的产生。正火、调质或高温退火热处理已经不推荐使用了，因为这些热处理都必须加热到AC3点以上，如果在管系中只将接头的一定范围加热到AC3+30～50℃（重结晶温度），而与它相毗邻的区域便处于AC3～AC1之间，处于这个温度区间的金属将呈现不完全重结晶状态，其组织是不正常的，晶粒度大小也不均匀，性能较差。因此在本章中，我们也主要就局部加热的高温回火焊后热处理工艺进行介绍。