Die Wichtigkeit der Vorwärmung vor der Verschweißung und der Wärmebehandlung nach der Verschweißung

1. Vorwärmung vor dem Schweißen

Die Vorwärmung vor dem Schweißen und die Wärmebehandlung nach dem Schweißen sind von großer Bedeutung für die Gewährleistung der Schweißqualität. Beim Schweißen von wichtigen Bauteilen, Stahllegierungen und dicken Teilen ist eine Vorwärmung vor dem Schweißen erforderlich. Die Hauptfunktionen der Vorwärmung vor dem Schweißen sind wie folgt:

(1) Die Vorwärmung vor dem Schweißen kann die Abkühlrate nach dem Schweißen verlangsamen, was das Entweichen von diffundiertem Wasserstoff im Schweißmetall erleichtert und die Entstehung von wasserstoffinduzierten Rissen vermeidet. Sie verringert auch den Härtegrad der Schweißnaht und der wärmebeeinflussten Zone, wodurch die Rissbeständigkeit der Schweißverbindung verbessert wird.

(2) Die Vorwärmung vor dem Schweißen kann die Schweißspannungen verringern. Eine gleichmäßige lokale Vorwärmung oder eine Gesamtvorwärmung kann die Temperaturdifferenz (auch als Temperaturgradient bezeichnet) zwischen den zu schweißenden Teilen und dem Werkstück des Schweißers im Schweißbereich verringern. Auf diese Weise verringert sie nicht nur die Schweißspannungen, sondern senkt auch die Schweißverformungsrate, was für die Vermeidung von Schweißrissen von Vorteil ist.

(3) Die Vorwärmung vor dem Schweißen kann die Behinderung der Schweißkonstruktion verringern, insbesondere bei Winkelverbindungen, bei denen die Behinderung deutlicher ist. Mit zunehmender Vorwärmungstemperatur sinkt die Rissbildungshäufigkeit.

Die Auswahl der Vorwärmtemperatur und der Zwischenlagentemperatur hängt nicht nur von der chemischen Zusammensetzung des Stahls und der Schweißelektrode ab, sondern auch von der Starrheit der Schweißkonstruktion, der Schweißmethode und der Umgebungstemperatur. Diese Faktoren sollten vor der Bestimmung umfassend berücksichtigt werden. Darüber hinaus hat die Gleichmäßigkeit der Vorwärmtemperatur in Richtung der Stahlplattendicke und im Schweißbereich einen wichtigen Einfluss auf die Reduzierung der Schweißspannungen. Die Breite der lokalen Vorwärmung sollte gemäß der Behinderungsbedingung des geschweißten Werkstücks festgelegt werden. Im Allgemeinen sollte sie das Dreifache der Wanddicke um den Schweißbereich betragen und nicht weniger als 150 - 200 Millimeter betragen. Wenn die Vorwärmung nicht gleichmäßig ist, wird sie die Schweißspannungen nicht reduzieren, sondern möglicherweise sogar erhöhen. 

2. Nachwärmebehandlung

Der Zweck der Nachwärmebehandlung ist dreifach: Entfernung von Wasserstoff, Beseitigung von Schweißspannungen und Verbesserung der Schweißstruktur und der Gesamtleistung.

Nachschweißbehandlung zur Entfernung von Wasserstoff bezieht sich auf die Niedertemperaturwärmebehandlung, die unmittelbar nach dem Schweißen durchgeführt wird, wenn die Schweißnaht noch nicht unter 100°C abgekühlt ist. Die allgemeine Spezifikation besteht darin, auf 200 - 350°C zu erhitzen und für 2 - 6 Stunden zu halten. Die Hauptwirkung der Nachschweißbehandlung zur Entfernung von Wasserstoff besteht darin, das Entweichen von Wasserstoff aus der Schweißnaht und der wärmebeeinflussten Zone zu beschleunigen, was äußerst wirksam bei der Verhinderung von Schweißrissen in niedriglegiertem Stahl ist.

Während des Schweißprozesses entsteht aufgrund der Ungleichmäßigkeit der Erwärmung und Abkühlung sowie der Eigenhemmung der Komponente oder externer Beschränkungen immer Schweißspannung, nachdem die Schweißarbeit abgeschlossen ist. Die Existenz von Schweißspannung in der Komponente verringert die tatsächliche Tragfähigkeit des Schweißverbindungsbereichs, verursacht plastische Verformung und kann im schlimmsten Fall zum Versagen der Komponente führen.

Entspannungswärmebehandlung besteht darin, das geschweißte Werkstück einem Hochtemperaturzustand zu unterziehen, wodurch seine Streckgrenze sinkt, um die Schweißspannung zu lockern. Es gibt zwei gängige Methoden: Eine ist die gesamte Hochtemperaturtemperung, d. h. das Schweißteil in einem Ofen zu platzieren, langsam auf eine bestimmte Temperatur zu erhitzen, dann für eine gewisse Zeit zu halten und schließlich an der Luft oder im Ofen abzukühlen. Diese Methode kann 80% - 90% der Schweißspannung eliminieren. Die andere Methode ist die lokale Hochtemperaturtemperung, d. h. nur die Schweißnaht und ihren angrenzenden Bereich zu erhitzen und dann langsam abzukühlen, um den Spitzenwert der Schweißspannung zu verringern und die Spannungsverteilung gleichmäßiger zu machen, um das Ziel der teilweisen Eliminierung der Schweißspannung zu erreichen.

Einige legierte Stahlmaterialien können nach dem Schweißen in der Schweißnaht eine gehärtete Struktur entwickeln, die die mechanischen Eigenschaften des Materials verschlechtert. Darüber hinaus kann diese gehärtete Struktur durch die Wirkung von Schweißspannungen und Wasserstoff beschädigt werden. Wenn die Mikrostruktur der Naht nach der Wärmebehandlung verbessert wird, werden die Plastizität und Zähigkeit der Schweißnaht erhöht, wodurch die gesamten mechanischen Eigenschaften der Schweißnaht verbessert werden.