焊后熱處理(Post Welding Heat TIeatment簡稱PWHT)在鍋爐及壓力容器等焊接結構的產品制造過程中占有重要地位。PWHT是影響產品使用性能及其結構強度安全性的重要因素之一，同時也是保證鍋爐及壓力容器制造質量的一項關鍵措施，因此受壓元件的焊后熱處理受到世界各國高度重視，開始了試驗研究。我國也相繼組織制定，鍋爐壓力容器行業的“焊后熱處理方法”標準，富通新能源生產銷售生物質鍋爐，生物質鍋爐主要燃燒木屑顆粒機壓制的木屑生物質顆粒燃料。
針對鍋爐壓力容器行業常用的19Mn6，12CrlMoV等鋼種，進行焊后熱處理工藝及其對力學性能影響的研究。這些研究工作對提高我國焊后熱處理工藝水平及節約能源等方面都提供了寶貴的經驗和依據。
采用美國ASME、日本JIS、英國BS焊后熱處理標準，同行業鍋爐廠現行的焊后熱處理工藝及有關焊后熱處理試驗研究成果，結合本公司現行的焊后熱處理工藝進行分析論證。在保證產品安全性和質量的前提下，提出適合本公司的節約焊后熱處理工藝參數。
1、焊后熱處理定義
(1)定義
焊后熱處理即PWHT是指為改善焊接區和母材的性能，消除焊接殘余應力等有害影響。將焊接區或局部在金屬的相變點以下均勻加熱到足夠高的溫度，并保持一定時間，然后均勻冷卻的過程。以前這種處理都稱為消除應力退火。由于這種叫法容易把熱處理的目的誤為只是消除殘余應力。所以目前各國都使用PWHT即焊后熱處理這種叫法。
(2)目的
a．改善焊接接頭的組織性能，軟化淬硬區，降低硬度，提高塑性、韌性及蠕變極限，防止焊接結構的脆性破壞。
b．松弛或消除焊接應力，防止延遲裂紋的產生和發展，提高焊接結構的使用可靠性和壽命。
c．提高抗腐蝕性能。
d．消氫、防止產生冷裂紋。
2、焊后熱處理對焊縫金屬的影響
鋼材在焊接時溫度梯度變化顯著，使焊接區造成殘余應力及組織上的不穩定。通過PWHT可以松弛焊接殘余應力，軟化淬硬區改善組織，減少氫含量，提高耐蝕性。尤其是提高19Mn6等鋼的沖擊韌性，改善機械性能及蠕變性能等。但是，若PWHT工藝參數不等，若溫度過高或者是保溫時間過長，反而會使焊縫金屬晶粒粗大，碳化物聚集或碳層增加，從而造成蠕變強度及沖擊韌性的下降。
我們僅對19Mn6鋼焊接后熱處理對焊縫金屬的殘余應力松弛及力學性能的影響作為重點分析。
(1)焊后熱處理工藝對殘余應力的影響
消除焊后的殘余應力是PWHT的重要目的之一。通過降低殘余應力水平，可以增強其抗胞斷的能力，保證設備安全運行。一般要求PWHT處理后殘余應力應降低70%以上。
在保溫過程中由于產生蠕變現象，殘余應力得以充分降低。因此PWHT中得加熱溫度、保溫時間及冷卻速度工藝參數對殘余應力消除程度都有重要影響。
a．加熱溫度的影響
焊縫殘余應力的降低在PWH參數中加熱溫度起著關鍵作用。這正被許多試驗結果所證明。我們選擇了19Mn6鋼的焊縫在不同溫度下的應力松弛曲線，如下圖所示：
從上述曲線可以明顯看出隨著加熱溫度的升高，而殘余應力不斷降低。但是要是殘余應力降低到要求的數值，則必須選擇加熱溫度。在選擇加熱速度時除要考慮殘余應力消除程度，同時還要考慮焊縫的母材的力學性能及再熱裂紋問題。
b．保溫時間的影響
PVVHT中心保溫時間對殘余應力降低程度也是起著重要作用。若保溫時間過短則應力清除不好，實驗證明，在一定的加熱溫度下，過多延長保溫時間，對進一步消除應力效果是不大的。
c．冷卻速度的影響
PWHT中的冷卻速度也是一個重要參數，在PWHT加熱后冷卻過程中產生應力，因而使冷卻后的殘余應力值增大，該值取決于焊接結構的形狀、尺寸及進行PWHT過程中從加熱溫度冷卻到出爐溫度的冷卻速度，特別是對構件形狀復雜及壁厚相差大的構件，應充分注意冷卻速度的控制。
(2)焊后熱處理對焊縫力學性能的影響
PWHT不僅對消除殘余應力有影響而且對焊縫的性能也有影響，加熱溫度過高會使強度降低；過低會使強度過高韌性降低。
加熱溫度對力學性能的影響做過試驗其結果如下：
a．焊后熱處理加熱溫度對焊縫強度的影響
19Mn6鋼焊縫金屬及接頭在不同溫度焊后熱處理的拉力試驗結果如下：
試驗結果說明19Mn6鋼焊縫及接頭金屬分別在580 - 620C溫度焊后熱處理，其拉伸強度和塑性變化不大。
b．焊后熱處理加熱溫度對接頭、焊縫的沖擊韌性的影響。
19Mn6鋼的接頭、焊縫分別在580 - 620C焊后熱處理的沖擊韌性狀態如下：
由表可知，焊后熱處理焊縫的沖擊韌性度比不大。
3、焊后惹處理工藝的比較
影響焊后熱處理效果除PWHT條件外，還與焊接工藝、焊接材料、熱處理條件等因素有關，因此各國及國際各鍋爐廠的焊后熱處理工藝不盡一致，也是正常的。各國標準的焊后熱處理工藝都是原則上的規定，具有工藝參數應結合各制造廠具體情況加以確定。
(1)裝爐、出爐溫度比較
焊后熱處理過程的開始階段是關鍵階段之一，如果裝、出爐溫度偏高。由于溫度應力的產生有可能導致開裂，特別是對構件，應根據具體實際情況，可將裝、出爐的爐溫適當降低，不應受標準規定的溫度所限，一般規定爐溫不大于400C。
(2)加溫速度和冷卻速度的比較
加熱速度或冷卻速度若控制不當，使其速度過大造成構件的溫度不均勻。在某種情況下會產生變形，甚至產生裂紋，各國焊后熱處理標準規定了大致相同的速度控制范圍。
(3)加熱溫度的比較
對焊后熱處理工藝來說，加熱溫度是最重要的工藝參數。它直接影響焊后熱處理效果，在消除應力方面加熱溫度起關鍵作用。
(4)保溫時間比較
各國標準均將構件壁厚作為確定焊后熱處理保溫時的主要依據，一般是按1min/mm進行計算保溫時間。
4、結束語
經對ASME、ns、BS等國家焊后熱處理標準的對比，及對國內焊后熱處理工藝比較、焊后熱處理研究成果的分析。隨著科技技術發展，國外先進的焊后熱處理標準水平有較大提高，國內鍋爐行業鍋爐廠也都在不斷改進和提高。因此本公焊后熱處理工藝節能問題是大有潛力可挖，建議公司領導，組織專題討論，落實改進方案，增強公司產品競爭力。
