重要構(gòu)件的焊接、合金鋼的焊接及厚部件的焊接，都要求在焊前必須預(yù)熱。焊前預(yù)熱的主要作用如下： 

（1）預(yù)熱能減緩焊后的冷卻速度，有利于焊縫金屬中擴(kuò)散氫的逸出，避免產(chǎn)生氫致裂紋。同時(shí)也減少焊縫及熱影響區(qū)的淬硬程度，提高了焊接接頭的抗裂性。

（2）預(yù)熱可降低焊接應(yīng)力。均勻地局部預(yù)熱或整體預(yù)熱，可以減少焊接區(qū)域被焊工件之間的溫度差（也稱為溫度梯度）。這樣，一方面降低了焊接應(yīng)力，另一方面，降低了焊接應(yīng)變速率，有利于避免產(chǎn)生焊接裂紋。

（3）預(yù)熱可以降低焊接結(jié)構(gòu)的拘束度，對(duì)降低角接接頭的拘束度尤為明顯，隨著預(yù)熱溫度的提高，裂紋發(fā)生率下降。預(yù)熱溫度和層間溫度的選擇不僅與鋼材和焊條的化 學(xué)成分有關(guān)，還與焊接結(jié)構(gòu)的剛性、焊接方法、環(huán)境溫度等有關(guān)，應(yīng)綜合考慮這些因素后確定。另外，預(yù)熱溫度在鋼材板厚方向的均勻性和在焊縫區(qū)域的均勻性，對(duì)降低焊接應(yīng)力有著重要的影響。局部預(yù)熱的寬度，應(yīng)根據(jù)被焊工件的拘束度情況而定，一般應(yīng)為焊縫區(qū)周?chē)魅侗诤瘢也坏蒙儆?/span>150-200毫米。如果預(yù)熱不均勻，不但不減少焊接應(yīng)力，反而會(huì)出現(xiàn)增大焊接應(yīng)力的情況。焊后熱處理的目的有三個(gè)：消氫、消除焊接應(yīng)力、改善焊縫組織和綜合性能。 焊后消氫處理，是指在焊接完成以后，焊縫尚未冷卻至100℃以下時(shí)，進(jìn)行的低溫?zé)崽幚怼Ｒ话阋?guī)范為加熱到200~350℃，保溫2-6小時(shí)。焊后消氫處理的主要作用是加快焊縫及熱影響區(qū)中氫的逸出，對(duì)于防止低合金鋼焊接時(shí)產(chǎn)生焊接裂紋的效果極為顯著。在焊接過(guò)程中，由于加熱和冷卻的不均勻性，以及構(gòu)件本身產(chǎn)生拘束或外加拘束，在焊接工作結(jié)束后，在構(gòu)件中總會(huì)產(chǎn)生焊接應(yīng)力。焊接應(yīng)力在構(gòu)件中的存在，會(huì)降低焊接接頭區(qū)的實(shí)際承載能力，產(chǎn)生塑性變形，嚴(yán)重時(shí)，還會(huì)導(dǎo)致構(gòu)件的破壞。消應(yīng)力熱處理是使焊好的工件在高溫狀態(tài)下，其屈服強(qiáng)度下降，來(lái)達(dá)到松弛焊接應(yīng)力的目的。常用的方法有兩種：一是整體高溫回火，即把焊件整體放入加熱爐內(nèi)，緩慢加熱到一定溫度，然后保溫一段時(shí)間，最后在空氣中或爐內(nèi)冷卻。用這種方法可以消除80%-90%的焊接應(yīng)力。另一種方法是局部高溫回火，即只對(duì)焊縫及其附近區(qū)域進(jìn)行加熱，然后緩慢冷卻，降低焊接應(yīng)力的峰值，使應(yīng)力分布比較平緩，起到部分消除焊接應(yīng)力的目的。　有些合金鋼材料在焊接以后，其焊接接頭會(huì)出現(xiàn)淬硬組織，使材料的機(jī)械性能變壞。此外，這種淬硬組織在焊接應(yīng)力及氫的作用下，可能導(dǎo)致接頭的破壞。如果經(jīng)過(guò)熱處理以后，接頭的金相組織得到改善，提高了焊接接頭的塑性、韌性，從而改善了焊接接頭的綜合機(jī)械性能。

消氫處理是在300～400度加熱溫度范圍內(nèi)保溫一段時(shí)間。目的是加速焊接接頭中氫的逸出，消氫處理效果比低溫后熱更好。焊接后及焊后熱處理，焊后及時(shí)后熱及消氫處理是防止焊接冷裂紋的有效措施之一，對(duì)于厚度超過(guò)100mm的厚壁壓力容器及其他重要的產(chǎn)品構(gòu)件，焊接過(guò)程中，為防止因厚板多道多層焊氫的積聚而導(dǎo)致的氫致裂紋，應(yīng)進(jìn)行2到3次中間消氫處理。

壓力容器設(shè)計(jì)中對(duì)熱處理的考慮壓力容器設(shè)計(jì)中對(duì)熱處理的考慮熱處理作為一種傳統(tǒng)并行之有效的改善和恢復(fù)金屬性能的方法在壓力容器設(shè)計(jì)、制造等環(huán)節(jié)中一直屬于相對(duì)薄弱的環(huán)節(jié)。壓力容器涉及四種熱處理：焊后熱處理（消除應(yīng)力熱處理）；改善材料性能熱處理；恢復(fù)材料性能熱處理；焊后消氫處理。

這里重點(diǎn)對(duì)壓力容器設(shè)計(jì)中應(yīng)用廣泛的焊后熱處理的有關(guān)問(wèn)題予以討論。

1、奧氏體不銹鋼制壓力容器是否需要焊后熱處理焊后熱處理是利用金屬材料在高溫下屈服極限的降低，使應(yīng)力高的地方產(chǎn)生塑性流變，從而達(dá)到消除焊接殘余應(yīng)力的目的，同時(shí)可以改善焊接接頭及熱影響區(qū)的塑性和韌性，提高抗應(yīng)力腐蝕的能力。這種消除應(yīng)力的方法在具有體心立方晶體結(jié)構(gòu)的碳素鋼、低合金鋼制壓力容器中被廣泛采用。奧氏體不銹鋼的晶體結(jié)構(gòu)是面心立方，由于面心立方晶體結(jié)構(gòu)的金屬材料比體心立方具有更多的滑移面，因而表現(xiàn)出良好的韌性和應(yīng)變強(qiáng)化性能。另外，在壓力容器設(shè)計(jì)中，選用不銹鋼往往是為了防腐蝕和滿足溫度的特殊要求這兩個(gè)目的，加上不銹鋼與碳素鋼和低合金鋼相比價(jià)格昂貴，所以其壁厚都不會(huì)很厚。因此，從正常操作的安全性考慮，沒(méi)有必要對(duì)奧氏體不銹鋼制壓力容器提出焊后熱處理的要求。至于因使用而出現(xiàn)的腐蝕，材料不穩(wěn)定，如：疲勞，沖擊載荷等不正常操作條件而帶來(lái)的惡化情況，在常規(guī)設(shè)計(jì)中是難以考慮的。如果存在這些情況，需要由有關(guān)的科技人員（如：設(shè)計(jì)、使用、科研等有關(guān)單位）經(jīng)過(guò)深入研究，對(duì)比實(shí)驗(yàn)，拿出切實(shí)可行的熱處理方案并確保壓力容器的綜合使用性能不受影響。否則，如果沒(méi)有充分考慮熱處理對(duì)于奧氏體不銹鋼制壓力容器的需要與可能，簡(jiǎn)單地類比碳素鋼與低合金鋼的情況而對(duì)奧氏體不銹鋼提出熱處理要求，往往是行不通的。在現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)中，對(duì)奧氏體不銹鋼制壓力容器是否進(jìn)行焊后熱處理的要求比較含糊。在GB150—89《鋼制壓力容器》10.4.1.3中規(guī)定：“除圖樣另有規(guī)定外，冷成形的奧氏體不銹鋼封頭可不進(jìn)行熱處理"。至于其它情況是否進(jìn)行熱處理則可能由于不同人的理解而異。在GB150—1998《鋼制壓力容器》10.4.1中規(guī)定：容器及其受壓元件符合下列條件之一者，應(yīng)進(jìn)行熱處理。其中的第二、三項(xiàng)為：“有應(yīng)力腐蝕的容器，如盛裝液化石油氣，液氨等的容器"和“盛裝毒性為極度或高度危害介質(zhì)的容器"。只是在10.4.1.1.f）中規(guī)定：“除圖樣另有規(guī)定外，奧氏體不銹鋼的焊接接頭可不進(jìn)行熱處理"。從標(biāo)準(zhǔn)表述的層次來(lái)分析，這一要求應(yīng)理解為主要是針對(duì)第一項(xiàng)中所列舉的各種情況而言。上述的第二、三項(xiàng)的情況不一定能夠包括在內(nèi)。所以，建議在適當(dāng)?shù)臅r(shí)候應(yīng)當(dāng)以“增補(bǔ)"的方式將“10.4.1.1.f）"改為用“10.4.1.4"的方法表達(dá)。這樣可以更全面、準(zhǔn)確地表述對(duì)奧氏體不銹鋼制壓力容器焊后熱處理的要求，使設(shè)計(jì)者能夠根據(jù)實(shí)際情況自行決定對(duì)奧氏體不銹鋼制壓力容器是否需要熱處理和怎樣進(jìn)行熱處理。99版“容規(guī)"的第74條明確：“奧氏體不銹鋼或有色金屬制壓力容器焊接后一般不要求做熱處理，如有特殊要求需進(jìn)行熱處理時(shí)，應(yīng)在圖樣上注明。"

2、爆炸不銹鋼復(fù)合鋼板制容器的熱處理爆炸不銹鋼復(fù)合鋼板因耐蝕性能與機(jī)械強(qiáng)度的組合及其合理的性價(jià)比，因此在壓力容器行業(yè)的應(yīng)用越來(lái)越廣，但是這種材料的熱處理問(wèn)題也應(yīng)引起壓力容器設(shè)計(jì)人員的注意。壓力容器設(shè)計(jì)人員對(duì)于復(fù)合板通常比較重視的技術(shù)指標(biāo)是其結(jié)合率，而對(duì)于復(fù)合板的熱處理問(wèn)題往往考慮的很少或者認(rèn)為這一問(wèn)題應(yīng)由相關(guān)的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)及制造廠考慮。爆炸加工金屬?gòu)?fù)合板的過(guò)程，本質(zhì)上是在金屬表面施加能量的過(guò)程。在高速脈沖作用下，復(fù)材向基材傾斜碰撞，在金屬射流狀態(tài)下，復(fù)層金屬與基層金屬間形成鋸齒狀的復(fù)合界面，達(dá)到原子間的結(jié)合。經(jīng)過(guò)爆炸加工后的基材金屬，實(shí)際上是經(jīng)受了一次應(yīng)變強(qiáng)化的加工過(guò)程。其結(jié)果是抗拉強(qiáng)度σb上升，塑性指標(biāo)下降，屈服強(qiáng)度值σs不明顯。無(wú)論是Q235系列的鋼材還是16MnR，經(jīng)過(guò)爆炸加工后再檢測(cè)其機(jī)械性能指標(biāo)，都呈現(xiàn)出上述應(yīng)變強(qiáng)化現(xiàn)象。對(duì)此，鈦—鋼復(fù)合板與鎳—鋼復(fù)合板都要求復(fù)合板經(jīng)爆炸復(fù)合后，應(yīng)進(jìn)行消除應(yīng)力熱處理。99版“容規(guī)"對(duì)此也有明確的規(guī)定，但是對(duì)于爆炸復(fù)合奧氏體不銹鋼板未做這樣的規(guī)定。在現(xiàn)行的有關(guān)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)中對(duì)于爆炸加工后的奧氏體不銹鋼板是否進(jìn)行熱處理和怎樣熱處理的問(wèn)題表達(dá)的比較含混。GB8165-87《不銹鋼復(fù)合鋼板》規(guī)定為：“根據(jù)供需雙方協(xié)議，亦可以熱扎狀態(tài)或熱處理狀態(tài)交貨。"GB4733-94《壓力容器用爆炸不銹鋼復(fù)合鋼板》規(guī)定：“復(fù)合鋼板需經(jīng)熱處理、校平、剪邊或切割供貨。按需方要求，復(fù)合表面可經(jīng)酸洗、鈍化或拋光處理，亦可在熱處理狀態(tài)下供貨"。這里沒(méi)有提到如何進(jìn)行熱處理。造成這種狀況的主要原因仍然是前述的奧氏體不銹鋼產(chǎn)生晶間腐蝕的敏化區(qū)域問(wèn)題。GB8547-87《鈦-鋼復(fù)合板》中規(guī)定鈦-鋼復(fù)合板消除應(yīng)力熱處理的熱處理制度為：540℃ ± 25℃，保溫3小時(shí)。而這一溫度恰好處于奧氏體不銹鋼的敏化溫區(qū)范圍內(nèi)（400℃--850℃）。因此，對(duì)于爆炸復(fù)合奧氏體不銹鋼板的熱處理問(wèn)題給出明確的規(guī)定是比較困難的。對(duì)此，我們的壓力容器設(shè)計(jì)人員要有清醒的認(rèn)識(shí)，給予充分的重視，并采取相應(yīng)的措施。首先，復(fù)材的不銹鋼不得選用1Cr18Ni9Ti，原因是與低碳奧氏體不銹鋼 0Cr18Ni9 相比，其碳含量較高，更容易發(fā)生敏化，使其抗晶間腐蝕的能力下降。另外，當(dāng)爆炸復(fù)合奧氏體不銹鋼板制造的壓力容器殼體與封頭使用在較苛刻的條件時(shí)，如：壓力較高，壓力波動(dòng)，盛裝極度、高度危害的介質(zhì)時(shí)，應(yīng)當(dāng)選用00Cr17Ni14Mo2這類超低碳奧氏體不銹鋼可使敏化的可能性降為低。并應(yīng)明確提出復(fù)合板的熱處理要求，并與有關(guān)方面協(xié)商確定其熱處理制度，以達(dá)到基材具有一定的塑性貯備量，復(fù)材有合乎要求的耐腐蝕性能的目的。

3、能否用其他方式代替設(shè)備的整體熱處理由于受制造廠條件限制，及經(jīng)濟(jì)利益的考慮，許多人曾探索用其他方式代替壓力容器的整體熱處理，雖然這些探索是有益和可貴的，但是目前還不能替代壓力容器的整體熱處理。在目前有效的標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)程中，還沒(méi)有放寬對(duì)整體熱處理的要求。在各種代替整體熱處理的方案中比較典型的有：局部熱處理，錘擊法消除焊接殘余應(yīng)力，爆炸法消除焊接殘余應(yīng)力及振動(dòng)法，熱水浴法等。局部熱處理：在GB150—1998《鋼制壓力容器》10.4.5.3中規(guī)定：“B、C、D類焊接接頭，球形封頭與圓筒相連的A類焊接接頭以及缺陷焊補(bǔ)部位，允許采用局部熱處理方法。"這條規(guī)定意味著筒體上的A類焊縫不允許采用局部熱處理方法，即：整臺(tái)設(shè)備不允許采用局部熱處理方法，原因之一是焊接殘余應(yīng)力不能夠?qū)ΨQ消除。錘擊法消除焊接殘余應(yīng)力：即通過(guò)人工錘擊，在焊接接頭的表面迭加一層壓應(yīng)力，從而部分抵消殘余拉應(yīng)力的不利作用。這種方法從原理上講對(duì)防止應(yīng)力腐蝕開(kāi)裂是會(huì)有一定抑制作用的。但是由于在實(shí)踐操作過(guò)程中沒(méi)有量化指標(biāo)和較嚴(yán)格的操作規(guī)程，加上對(duì)比使用的驗(yàn)證工作不夠，而未被現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)所采用。爆炸法消除焊接殘余應(yīng)力：是將特制成膠帶狀，在設(shè)備的內(nèi)壁粘在焊接接頭表面上，其機(jī)理與錘擊法消除焊接殘余應(yīng)力相同。據(jù)說(shuō)此法可以彌補(bǔ)錘擊法消除焊接殘余應(yīng)力的一些不足之處，但是，有單位在兩個(gè)條件相同的液化石油汽儲(chǔ)罐上分別采用整體熱處理和爆炸法消除焊接殘余應(yīng)力進(jìn)行對(duì)比試驗(yàn)，一年后開(kāi)罐檢查發(fā)現(xiàn)前者焊接接頭完好如初，而經(jīng)爆炸法消除焊接殘余應(yīng)力儲(chǔ)罐的焊接接頭則出現(xiàn)許多裂紋。這樣，曾風(fēng)行一時(shí)的爆炸法消除焊接殘余應(yīng)力方法也就無(wú)聲無(wú)息了。還有一些其他的消除焊接殘余應(yīng)力的方法，由于種種原因都沒(méi)有被壓力容器行業(yè)所接受。總之，壓力容器焊后整體熱處理（含爐內(nèi)分段熱處理）雖然具有能耗大，周期長(zhǎng)的不足，且在實(shí)際操作中因壓力容器結(jié)構(gòu)等因素面臨種種困難，但它仍是目前壓力容器行業(yè)中被各方面都能接受的消除焊接殘余應(yīng)力的方法。