Технология сварки — Предварительный нагрев и контроль температуры промежуточного слоя — GB50661

2026-04-10

1. Принципы определения минимальной температуры предварительного нагрева

Температуру предварительного нагрева и разницу температур между слоями следует определять, исходя из таких факторов, как химический состав стали, степень закрепления соединения, величина подводимого тепла, уровень содержания водорода в наплавленном металле и т.д. сварка использованный метод. В качестве альтернативы следует провести сварочные испытания для определения минимальной температуры предварительного нагрева при сварке реальных инженерных конструкций.

При использовании средней тепловой мощности для сварки обычных конструкционных сталей минимальная температура предварительного нагрева должна соответствовать положениям, указанным в Таблице 2.

Таблица 2. Минимальные требования к температуре предварительного нагрева для распространенных конструкционных сталей.

Наиболее часто используемые марки стали	Толщина t (мм) самого толстого компонента соединения. т＜20	20≤t≤40	40＜t≤60	60＜t≤80	т＞80
Q235, Q295	/	/	40	50	80
Q345	/	40	60	80	100
Q390, Q420	20	60	80	100	120
Q460	20	80	100	120	150

Уведомление:

Символ "/" указывает на то, что предварительный нагрев не требуется.
При использовании сварочных материалов или методов сварки, не содержащих низкое содержание водорода, температуру предварительного нагрева следует повысить на 20℃ по сравнению с температурой, указанной в данной таблице.
Если температура основного материала в месте сварки ниже 0℃, температуру предварительного нагрева основного материала, указанную в таблице, следует повысить на 20℃, и эта минимальная температура между проходами должна поддерживаться на протяжении всего процесса сварки.
Под средним подводом тепла подразумевается подвод тепла при сварке приблизительно от 15 до 25 кДж/см². При увеличении подводимого тепла на каждые 5 кДж/см² температура предварительного нагрева может быть снижена на 20 градусов Цельсия.
При изменении толщины сварного шва минимальную температуру предварительного нагрева и температуру между проходами следует выбирать исходя из большей толщины свариваемой пластины.
При использовании различных материалов для сварных соединений минимальную температуру предварительного нагрева следует выбирать в зависимости от стали, обладающей большей прочностью и более высоким содержанием углерода в соединении.
Значения в этой таблице не применимы к стали, поставляемой в состоянии закалки и отпуска; минимальная температура предварительного нагрева, которую можно снизить для стали, подвергнутой контролируемой прокатке и контролируемому охлаждению (горячей механической прокатке), определяется экспериментально.

2. Требования к предварительному нагреву для специальных сварочных процессов.

При выполнении электрошлаковой сварки и сварки вольфрамовым электродом в защитной атмосфере. арка При вертикальной сварке при температуре окружающей среды выше 0℃ предварительный нагрев не требуется. Однако, если толщина пластины превышает 60 мм, рекомендуется предварительно нагреть основной металл в зоне зарождения дуги, при этом температура не должна быть ниже 50℃.

3. Требования к температуре между проходами

В процессе сварки минимальная температура между проходами не должна быть ниже температуры предварительного нагрева; для конструкций, работающих под статическими нагрузками, максимальная температура между проходами не должна превышать 250℃; для конструкций, работающих под циклическими нагрузками, и закаленных и отпущенных сталей максимальная температура между проходами не должна превышать 230℃.

4. Требования к контролю предварительного нагрева и температуры между проходами.

Предварительный нагрев и контроль температуры между проходами должны соответствовать следующим требованиям:

Предварительный нагрев и поддержание температуры между проходами следует проводить с использованием таких методов нагрева, как электрический нагрев, нагрев пламенем и инфракрасный нагрев, а измерение температуры должно осуществляться с помощью специальных приборов для измерения температуры;

Зона предварительного нагрева должна располагаться с обеих сторон сварного шва, ее ширина должна превышать толщину пластины в месте сварки и составлять не менее 100 мм; температуру предварительного нагрева следует измерять на обратной стороне нагретой поверхности сварного шва, при этом точки измерения должны находиться на расстоянии не менее 75 мм от точки сварки до прохождения дуги; при использовании пламенного нагревателя для предварительного нагрева измерение температуры в прямом направлении следует проводить после прекращения нагрева.

5. Требования к специальным сталям

Для сталей типов III и IV, а также закаленной и отпущенной стали температура предварительного нагрева и температура между проходами должны соответствовать параметрам, установленным металлургическим заводом.

6.Объяснение

Принцип минимальных требований к температуре предварительного нагрева и температуре между проходами от 1 до 7 заключается в контроле скорости охлаждения сварочного металла и прилегающего основного металла. Более высокие температуры способствуют диффузии водорода и снижают склонность к холодному растрескиванию. В заданных условиях скорость охлаждения не сварного шва без предварительного нагрева будет выше, чем у сварного шва с предварительным нагревом. Чем выше температура предварительного нагрева, тем ниже скорость охлаждения. Достаточно низкая скорость охлаждения эффективно снижает упрочнение и склонность к растрескиванию.

Для закаленной и отпущенной стали более медленная скорость охлаждения нежелательна. И металлургические заводы также не рекомендуют такую практику.

Хотя в стандарте указаны минимальные температуры предварительного нагрева и межпроходной температуры, эти значения основаны только на фактическом химическом составе распространенных сталей, умеренном структурном ограничении, широко используемых методах сварки с низким содержанием водорода и сварочных материалах, а также умеренной энергии сварочного шва и т. д., и обеспечивают самую низкую температуру, позволяющую избежать образования закалки или трещин в сварном соединении. Практика и эксперименты также показали, что выбор минимальных температур предварительного нагрева и межпроходной температуры, указанных в стандарте, может предотвратить образование трещин в соединениях с общим ограничением во время сварки. Однако в ходе реальной сварки для получения сварных соединений без трещин и с хорошей пластичностью температуры предварительного нагрева и межпроходной температуры должны быть выше минимальных значений, указанных в стандарте. В то же время устанавливается верхний предел межпроходной температуры, чтобы избежать перегрева основного материала и превращения соединения в хрупкое, что снижает его эксплуатационные характеристики.

В процессе сварки минимальная температура предварительного нагрева соединения должна определяться с учетом таких факторов, как химический состав стали, марка прочности основного материала, уровень углеродного эквивалента основного материала и сварочного материала, степень закрепления соединения, величина энергии сварочной линии, уровень содержания водорода в сварочном металле и используемый метод сварки. Если имеются достаточные экспериментальные данные, подтверждающие, что выбранная температура предварительного нагрева и температура между проходами достаточны для предотвращения образования трещин при сварке соединения, можно выбрать температуру предварительного нагрева и температуру между проходами ниже минимальных значений, указанных в таблице GB50661-7.6.2.

В стандарте также установлен диапазон нагрева для предварительного нагрева, чтобы обеспечить равномерную температуру предварительного нагрева соединения и плавный градиент охлаждения во время охлаждения, избегая резкого снижения скорости охлаждения.

При электрошлаковой сварке, газоэлектрической вертикальной сварке и контактной сварке энергия сварочной линии велика, а скорость сварки, как правило, низкая. Обычно требования к предварительному нагреву сварочного шва отсутствуют.