●确定预热温度的基本原则：
（1）为防止钢材焊接时产生冷裂纹，须确定最低预热温度。实际预热温度只要不低于所确定的最低预热温度即可。
（2）最低预热温度可根据抗裂性试验结果确定。
（3）预热温度并非越高越好，不适当地提高预热温度会损及焊缝强度，同时还会增大熔合比而致增大母材成分对焊缝的影响。
（4）规范规定的层间温度应视为预热温度的上限。
（5）在进行焊接工艺评定和制定焊接工艺规程时，应根据标准规范，参考有关研究成果资料和来自内外部的使用经验，结合现场的具体条件，确定预热温度，并符合设计文件的规定。
（6）当钢焊件温度低于0℃时，为防止起弧处焊缝和热影响区的低韧性和氢致裂纹，规范规定所有钢材焊缝应在始焊处100mm范围内预热至15℃以上。
（7）非奥氏体异种钢焊接时，按焊接性较差的一侧钢材选定预热温度，即可满足两侧钢材对预热温度的要求。
●预热的加热方法、加热范围和测量方法
（1）一般采用电加热或火焰加热方法进行加热。
（2）预热区域范围并非仅是焊缝和热影响区，还要考虑焊件的散热问题，以保证焊件焊接时的焊缝和热影响区温度（含壁厚方向的温度梯度）符合要求。而焊件的散热程度与焊件材质和尺寸（表面积和壁厚）有关。实际预热的加热范围要结合焊件的实际情况确定。
GB50236-98规定钢的焊前预热的加热范围应以焊缝中心为基准，每侧不应小于焊件厚度的3倍。
（3）测量方法：用测温笔或测温仪表测量，测温笔或触点式温度计应放在距对口中心50-100mm处测量。测温仪表应经计量检定合格。
★注意事项：
◇定位焊缝和工卡具焊接应考虑预热要求。 ◇局部预热时，应防止局部应力过大。
●层间温度
多层焊时，施焊后续焊道之前，相邻焊道各层之间所应保持的最低温度称为层间温度（也
称道间温度）。控制层间温度实际上是维持多层焊道间的预热工艺，其作用与预热相同。
◆控制层间温度的目的：
（1）一方面维持一定的层间温度（一般不低于预热温度），以防止焊接接头产生淬硬组织。如果层间温度不足，就相当于预热温度偏低而达不到预热的目的。
（2）另一方面限制层间温度不能太高，以提高接头冲击性能和耐腐蚀性能。若层间温度过高，说明层间的预热温度过高，无形中增大了焊接线能量，易引起过热或产生接头塑性和冲击功的下降。层间温度过高也会恶化焊工的操作条件。
◇对于低温钢和调质钢，将导致焊缝塑性和韧性降低。
◇对铬钼合金钢还可能在热影响区形成“软化区”，导致热强性明显下降。 ◇对于奥氏体不锈钢、耐热耐蚀高合金钢、镍基合金等，将导致接头过热，抗腐蚀性能下降。
◆对层间温度的要求：
（1）层间温度应符合焊接作业指导书的规定。
（2）对要求焊前预热的焊件，其层间温度应在规定的预热温度范围内。 （3）多数规范规定：对层间温度有明确规定的焊缝，应测量层间温度。
（4）低温钢、奥氏体不锈钢、耐热耐蚀高合金钢及镍基合金材质的焊缝其层间温度应控制在100℃以下。
提示（二）：后热
后热是指焊接坡口（一侧或两侧）填满后，立即（务必立即）对焊接区域加热或保温冷却的工艺措施。它不等同于焊后热处理。
●后热的作用：
（1）后热的主要作用是降低焊缝结晶后接头的冷却速度，有利于焊缝金属中扩散氢逸出，所以又称消氢处理。它是防止高强钢出现延迟裂纹的有效措施。
（2）后热对于容易产生冷裂纹而又不能立即进行焊后热处理的焊件更为现实有效。焊后若不能及时热处理，则应立即进行后热，既可防止氢致裂纹，又可腾出时间在热处理前对焊缝进行无损检测，及时发现超标缺陷及时返修，防止热处理后因返修而重复进行热处理。
（3）对于需限制预热和层间温度的高强钢或铬钼钢，采用预热加后热的工艺，不仅防裂效果显著，而且因预热温度降低，改善焊工的操作条件，有利于保证焊接质量。
（4）后热处理不仅能大幅度降低防止冷裂纹的预热温度，而且可以有效地防止再热裂纹的产生。（20世纪80-90年代，合肥通用机械研究所采用小铁研试验分别研究18MnMoNb、14MnMoNbB等材料的焊接性获得的结果）
（5）后热对焊接残余应力的松弛效果：用16MnR的里海拘束试验，焊后分别进行200℃、300℃和350℃后热，保温1.5小时，然后测试焊接接头的残余应力，与不后热的试板进行比较，其残余应力松弛峰值分别下降12.7%、17.9%和26.0%。（20世纪90年代中期，南京化工学院进行的研究）
●后热工艺的确定：
（1）确定钢材的后热规范应考虑钢材成分、强度及结构刚性等。对不同钢种和不同级别的高强钢应区别对待，有关标准规范提出的后热温度范围是200-350℃。
工程实践表明：对强度较低的C-Mn钢（如16MnR等），若采取后热，可选择200-250℃即可。
（2）后热保温时间与焊缝厚度有关，厚度越大，保温时间越长。多数标准规范规定后热的保温时间为0.5小时以上。
（3）后热可有效地防止冷裂纹和再热裂纹，但其温度并非越高越好，对于某些钢种，后热温度太高会引起脆化。
如：14MnMoNbB在350-500℃区间有脆性区，从300-350℃钢材的塑性就开始下降（特别是350℃塑性大幅度下降），此温度区域再热裂纹的可能性也很大，所以这类钢的后热温度应控制在300℃以下。
4.5 焊接技术措施
对施焊全过程提出相应的焊接技术措施（含工艺操作要点）。主要内容包括：
4.5.1电特性（焊接工艺参数）
（1）规定焊接电源、电流种类或极性。对于钨极气体保护焊，还应明确有无脉冲电流。 （2）参考焊材说明书，结合焊接结构和材料类型以及施焊经验，提出焊接电流、电弧电压、焊接速度等焊接参数，作为焊接工艺评定和制定焊接工艺规程的依据。
（3）对焊接线能量有要求（如有冲击性能要求）时，应规定焊接线能量的范围。 （4）对于钨极气体保护焊，应明确钨极种类和直径。
（5）对于熔化极气体保护焊，应明确电弧过渡方式（喷射弧、熔滴弧、脉冲弧或短路弧）。
提示：焊接线能量（焊接热输入）
焊接热输入是焊接工艺中的重要参数，它是指熔焊时，焊接电弧供给单位长度焊缝的热能量。对于电弧焊，常用“线能量”的概念来衡量焊接热源的热作用。每单位长度焊缝从移动热源输入的能量数量即为线能量。实践表明，线能量是一个极为重要的焊接参数，在焊接施工中有着很重要的作用。但线能量这一参数不宜用来在不同焊接方法之间进行比较。如：两条焊道，所用线能量基本相同，埋弧焊的线能量为18000J/cm，手弧焊为19500 J/cm，但焊道尺寸相差很大，特别是熔深的差别。埋弧焊线能量比手弧焊小一些，但熔深大得多，焊道尺寸也显然很大。
对某些材料的焊接，为保证其焊接质量，除应正确选择焊接方法和焊接材料外，执行焊接工艺的一个共同特点就是控制焊接线能量。
●线能量对焊接接头性能的影响：
◆不同的材料对焊接线能量控制的目的和要求不一样：
（1）多数钢材焊接时都须限制焊接线能量的上限，以免发生过热软化或脆化。 （2）而对于最广泛应用的结构钢还须限制其下限，否则易于产生冷裂纹。
◎举例说明：
（1）焊接低合金高强钢时，为防止冷裂纹倾向，应限定焊接线能量的最低值；为保证接头冲击性能，应规定焊接线能量的上限值。
（2）焊接低温钢时，为防止因焊缝过热出现粗大的铁素体或粗大的马氏体组织，保证接头的低温冲击性能，焊接线能量应控制为较小值。
（3）焊接奥氏体不锈钢时，为防止合金元素烧损，降低焊接应力，减少熔池在敏化温度区的停留时间，避免晶间腐蚀，应采用较小的焊接线能量。
（4）焊接耐热耐蚀高合金钢时，为减少合金元素烧损，避免焊接熔池过热而形成粗晶组织降低高温塑性和疲劳强度，防止热裂纹，获得较好“等强度”的接头，应采用较小的焊接线能量。
（5）珠光体钢与奥氏体钢异种钢焊接时，应采用较小的线能量以降低熔合比，避免接头珠光体钢一侧产生淬硬组织，防止扩散层。如果珠光体钢淬硬倾向较大，则焊前应预热，
预热事实上是提高了焊接热输入。
（6）铝及铝合金焊接时，为防止气孔，应采用大的焊接电流配合较高的焊接速度应是焊接工艺参数的最佳匹配，即采用适中的焊接线能量。
（7）工业纯钛焊接时，为保证接头既不过热，又不产生淬硬组织，应采用小电流、快焊速，即采用较小的焊接线能量。
（8）镍及镍合金焊接时，为防止热裂纹，应采用小线能量。
●焊接线能量最佳范围的确定方法 ◆焊接试验测定：
◇步骤一：焊接线能量的上、下限取决于冷却速度t8/5的上、下限。 所以计算焊接线能量前必须先确定t8/5的上、下限，主要有两种方法：
（1）实测法：通过抗裂试验求得不产生冷裂纹的最小临界冷却速度t8/5；通过实际焊接试板，变化线能量，测定冲击值，按某一判据确定t8/5的上限。实测时只采用一种板厚（常用20mm）即可。
（2）CCT图法：即利用具体钢种的CCT图估计t8/5的上、下限。
◇步骤二：根据经验暂先确定一个预热温度，待求得线能量之后，再按照已求得的线能量值来校核预热温度，然后进行适当调整。
◆工程实际应用：
◇步骤一：在焊接工艺评定前的制定焊接工艺指导书过程中，主要根据材料的焊接性能试验结果或参考有关现成的试验研究成果，确定焊接线能量的上、下限。
◇步骤二：通过焊接工艺评定试验验证所选定的线能量最佳范围对焊接工艺条件的适应性。
需强调的是，对于整个焊接接头而言，焊接线能量最佳范围的确定不仅要考虑母材的特性，还要考虑焊接材料的匹配问题。
对于某种母材，选用不同的焊接材料，应有相应的焊接工艺参数和焊接线能量，方可使焊接接头获得最佳的强韧性配合。
实践中采取必要的试验，如通过焊接工艺评定试验相结合，来判定焊缝金属在所选定的最佳焊接工艺条件下的适应性。
20090623112709 - 专题讲座：如何编制焊接工程施工方案
