鋼結構加工焊前預熱與焊后熱處理的重要性

鋼結構是由鋼制材料組成的結構，是主要的建筑結構類型之一。下面，我們來說說鋼結構加工焊前預熱與焊后熱處理到底有多重要?

一、鋼結構焊前預熱

焊前預熱對于保證焊接質量非常重要，重要構件的焊接、合金鋼的焊接及厚部件的焊接，都要求在焊前必須預熱。焊前預熱的主要作用如下：

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

2)預熱可降低焊接應力。均勻地局部預熱或整體預熱，可以減少焊接區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力，另一方面，降低了焊接應變速率，有利于避免產生焊接裂紋。

3)預熱可以降低焊接結構的拘束度，對降低角接接頭的拘束度尤為明顯，隨著預熱溫度的提高，裂紋發生率下降。

預熱溫度和層間溫度的選擇不僅與鋼材和焊條的化學成分有關，還與焊接結構的剛性、焊接方法、環境溫度等有關，應綜合考慮這些因素后確定。另外，預熱溫度在鋼材板厚方向的均勻性和在焊縫區域的均勻性，對降低焊接應力有著重要的影響。局部預熱的寬度，應根據被焊工件的拘束度情況而定，一般應為焊縫區周圍各三倍壁厚，且不得少于150-200毫米。如果預熱不均勻，不但不減少焊接應力，反而會出現增大焊接應力的情況。

二、鋼結構焊后熱處理

鋼結構焊后熱處理的目的有三個：消氫、消除焊接應力、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，進行的低溫熱處理。一般規范為加熱到200~350℃，保溫2-6小時。焊后消氫處理的主要作用是加快焊縫及熱影響區中氫的逸出，對于防止低合金鋼焊接時產生焊接裂紋的效果極為顯著。

在焊接過程中，由于加熱和冷卻的不均勻性，以及構件本身產生拘束或外加拘束，在焊接工作結束后，在構件中總會產生焊接應力。焊接應力在構件中的存在，會降低焊接接頭區的實際承載能力，產生塑性變形，嚴重時，還會導致構件的破壞。

消應力熱處理是使焊好的工件在高溫狀態下，其屈服強度下降，來達到松弛焊接應力的目的。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，緩慢加熱到一定溫度，然后保溫一段時間，后在空氣中或爐內冷卻。用這種方法可以消除80%-90%的焊接應力。另一種方法是局部高溫回火，即只對焊縫及其附近區域進行加熱，然后緩慢冷卻，降低焊接應力的峰值，使應力分布比較平緩，起到部分消除焊接應力的目的。

有些合金鋼材料在焊接以后，其焊接接頭會出現淬硬組織，使材料的機械性能變壞。此外，這種淬硬組織在焊接應力及氫的作用下，可能導致接頭的破壞。如果經過熱處理以后，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械性能。