後熱

目前，許多標準中要求，火力發電廠金屬材料焊接完成或者因為工藝中斷後，需要及時進行焊後熱處理。但對於電站配管廠家，或者電建單位，由於種種客觀原因，無法立即進行焊後熱處理。為進一步保證焊接質量，避免出現裂紋，需要進行後熱處理。另一方面，焊接中斷後，短時間內不能重新進行焊接，或者一直保温到重新焊接經濟上不合理，也需要進行後熱處理。

後熱的目的有兩個: 一是促使焊縫中的擴散氫儘快逸出，避免氫致裂紋; 二是適當減緩焊接接頭殘餘應力，防止冷裂紋或者再熱裂紋的發生。

從目的上講，後熱過程包含焊接工作停止(焊接中斷和焊接完成) 以後所有的熱處理形式，包括焊後熱處理。但是，後熱與焊後熱處理的不同點在於温度，後熱普遍發生在比較低的温度範圍; 而焊後熱處理要求的温度普遍較高，即Ac1以下30 ～ 50 ℃。因此焊後熱處理和後熱是兩個不同的概念，兩者的工藝與目的各不相同，不能相互代替 ^[1]  。

後熱的作用有：消除焊接產生的熱應力、均勻焊縫和熱影響區的組織、細化焊縫和熱影響區的晶粒、排除焊縫在焊接過程中產生的氫脆、通過熱處理可以使焊縫金屬與母材金屬更好的融合（往往焊接用材與母材的鋼號不一致，通過加熱擴散，更好的結合） ^[2]  。

電力標準規定，對馬氏體型熱強鋼焊接接頭的後熱施工順序為: 焊後的焊件處於80 ～ 120 ℃、保温1 ～ 2 h 完成馬氏體轉變，再加熱至300 ～ 400 ℃，保温時間為2 ～ 4 h[2]。而有的鍋爐製造廠家及國外標準規定，焊接完成後，應恆温350 ℃，保温2 ～ 4 h 後，冷卻至室温即可結束，馬氏體轉變在室温環境下進行。針對不同的規定，對P92 鋼不同的焊口，採用不同的後熱工藝，完成後對其檢驗，判斷不同的後熱方式對焊口力學性能的影響 ^[2]  。

採取某電廠管道的原材料，材質為A335P92，規格為ID 368 mm × 41 mm，共六節，每節長度為250 mm。材質書等證明材料齊全。每兩節組成一個焊口，並在每節上打上鋼印作為標識。

焊材氬弧焊焊絲打底選用ThermanitMTS 616，規格OD2． 4 mm，手工電弧焊的焊條填充選用Thermanit MTS 616 規格OD 3． 2 mm，埋弧自動焊焊絲選用Thermanit MTS 616 規格OD 2． 4 mm，埋弧焊焊劑選用MARATHON 543。以上焊材均經焊材複檢，性能可靠。

為避免放置時間不同而引起實驗誤差，由三組焊工同時施焊。三組焊工均為熟練焊工，且焊工證在有效期內。各自所使用焊機性能可靠 ^[3]  。

1 焊接

每節管子開一側坡口並按要求組對，組成三個焊口，分別由不同焊工在同一時間施焊。三組試樣分別標號GYSY01、GYSY02、GYSY03。焊接過程中的工藝及預熱、伴熱、層間温度均符合相關要求。

2 後熱過程

三組試樣均按時完成，時間相差不超過5 min。焊接完成後，對於GYSY01，不採取後熱處理，即直接放置在靜止空氣中慢慢冷卻。對於GYSY02，焊接完成後，升温至350 ℃，恆温2 h 後，後熱過程結束，焊口保温緩冷，對於GYSY03，焊接完成後，先降温至90 ℃完成馬氏體轉變，恆温2h，然後再升温至350 ℃，保温2 h，後熱過程結束。

GYSY02 與GYSY03 後熱時，熱電偶位置佈置合理且有打點記錄。後熱完成後，UT 檢測各焊口，均未檢測到焊接缺陷。

3 中間處理

為體現不同形式後熱對焊口質量的影響，以上三個焊口温度降至室温後，裸露放置於室外環境中，並保留30 d。期間室外為冬季，每日最高温度不超過5 ℃，併發生一次降雪現象。

4 焊後熱處理

保留時間結束後，將上述三個試樣整體熱處理。三個試樣同爐處理，熱處理工藝為: 升降温速度≤120 ℃ /h，恆温温度760 ℃，恆温時間4 h。

5 熱後檢驗

經UT 檢驗，GYSY01 出現微裂紋，GYSY02 及GYSY03 焊接質量合格，無裂紋產生。

6 力學檢驗

將三個焊縫取樣並進行力學檢驗。根據相關規程，以上試樣的力學性能檢驗結果，均滿足焊口性能要求，可判斷為合格 ^[2]  。

1) 在惡劣環境下，對於P92 鋼等有冷裂紋傾向的鋼，不作後熱處理，可能會出現微裂紋。

2) 後熱的主要作用在於避免氫致裂紋，因此不能用後熱代替焊後熱處理。

3) 常規電廠材料檢測方法中，無法明確判斷焊口是否進行過焊後熱處理，只能判斷是否進行了焊後熱處理。

4) 不做後熱處理，通過常規電廠檢測方法，也可能判定為合格。

5) 馬氏體轉變前進行後熱處理，或者轉變後進行後熱處理，兩者的效果相同，都可在一定程度上避免氫致裂紋。

6) 從經濟效益上分析，後熱前完成馬氏體轉變的，需要先降温至90 ℃，保温2 h，完成馬氏體轉變，然後再升温至350 ℃，恆温2 h，進行消氫處理。在實際生產中，對於小口徑大壁厚的管子，可能會出現降温及升温緩慢的現象。

經測試，夏天時，焊接完成後，温度由280 ℃自然冷卻至90 ℃需要7 ～ 8 h，或者更長。此過程需要實時監控。採用本工藝順序，後熱過程可達16 ～ 18 h。而先消氫再完成馬氏體轉變則不需要。僅需要在焊接完成後升温至350 ℃，恆温2 h 後即可 ^[3]  。

1) 焊接完成或者中斷時間比較長、不能立即進行焊後熱處理的，對於有冷裂紋傾向的焊口，需要立即後熱處理，否則可能出現延遲裂紋或冷裂紋。

2)後熱的主要目的是消除氫，手段是通過減緩焊縫的冷卻速度，加速擴散氫的逸出，從而防止氫致裂紋的產生，只是一種臨時性措施，不能有效地降低焊接參與應力，因此不能用後熱代替熱處理。

3) 從理論上分析，不管是否進行後熱，馬氏體鋼在焊接完成後、焊接熱處理前，都要有馬氏體轉變過程( 100 ℃以下2 h) 。否則就有可能造成焊縫金相組織不符合要求。

4) 從實驗結果分析，後熱前完成馬氏體轉變或者後熱之後馬氏體轉變，兩者都達到了要求。

5) 後熱處理完成後再進行馬氏體轉變的工藝順序，生產效率明顯提高而成本有一定程度下降，建議推廣使用 ^[2]  。