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摘要：在焊接过程中，由于加热和冷却的不均匀性，以及构件本身产生拘束或外加拘束，在焊接工作结束后，在构件中总会产生焊接应力。焊接应力在构件中的存在，会降低焊接接头区的实际承载能力，产生塑性变形，严重时，还会导致构件的破坏。焊后热处理（PWHT）是指焊后为改善焊接接头的组织和性能或消除焊接结构的焊接残余应力而进行的热处理。
关键词：焊后热处理；管线焊接；生产项目；应用
为使管件的焊接接头具有所需要的力学性能、物理性能和化学性能，除合理使用材料和各种成形工艺外，热处理工艺是必不可少的。合理的选用加热设备和方法，并且控制好温度的变化及保温时间是热处理质量好坏的关键因素，我们一定要在实际工作当中掌握好每一道工序才能保证工件的质量。
1焊后热处理的作用
因为焊接施工是对焊件的局部区域进行加热与冷却的过程，在较短的时间内施焊区域会受到高温热源和局部约束应力的共同作用，所以焊接接头的各个位置在经受不均匀的热冷变化后，在焊接接头中会存在焊接残余应力，焊缝区和热影响区内的金属在化学成分和金相组织都会发生很大的改变。为了改善焊接接头的组织、性能和稳定性，就需要采用焊后热处理的方式，可以消除焊接接头内的残余应力，提高焊缝的耐腐蚀性能、冲击韧性、强度和抗蠕变性能。
2焊后热处理机制
2.1热处理设备
热处理可以采用电阻加热或感应加热局部热处理方法。热电偶必须是K型（铬镍-铝镍）或J型（铁-康），所有的热电偶必须拥有满足国家标准的证书。在热处理之前，热处理设备必须完好的保养和校准。热电偶必须校准确保在有效期内。所有焊后热处理设施的有效校准证书必须经过业主和第三方的检查批准。
2.2焊件的热处理
根据国家标准规范，所有壁厚大于19.05mm的碳钢压力管道或碳钢复合管的对接焊缝必须进行焊后热处理。碳钢压力管道的支管连接，在垂直于支撑焊缝的任何平面上，如果贯穿焊缝的厚度大于38.1mm，则必须进行焊后热处理。焊后必须尽快进行焊后热处理。热处理前，应对热处理零件进行检查，以确保零件在膨胀或挤压过程中能自由移动。同时，保护部件应充分支撑，防止部件因重力而下沉变形。最终热处理后应避免焊接。热处理后如需焊接，必须经业主和第三方认可后方可实施。
2.3热处理时支架布置
对于需要热处理的管道，热处理前必须在管道下方放置支架，以防止变形。支架的形式是任意的，但支架材料必须是钢质。焊缝的每侧应至少放置一个支架。支架应靠近绝缘毯边缘，放置在不覆盖绝缘毯的区域。如果担心管道变形，可以增加两侧支撑之间的支撑数量。
3热处理实际操作
3.1焊后热处理的保温温度和保温时间
保温温度和保温时间是焊后热处理工艺的重要参数，直接影响到焊后热处理的效果。保温温度的确定首先要高于行业标准规范规定的最低温度值，然后要判断钢材的屈服强度，确保在适宜的温度下能够使焊接接头金属产生一定的塑性变形，从而消除接头中的残余应力。保温温度的控制还要考虑到钢材中的氢能够处于活跃状态，使氢从钢材中溢出，降低氢含量，防止焊缝出现冷裂纹。为了使钢材的强度、硬度、塑性和韧性都能够得到恢复，一般会将温度控制在450℃以上，此时晶粒会再结晶，钢材性能得以恢复。由于焊件的厚度、结构不同，所以焊后热处理的保温时间会有所不同，在焊件较厚，结构比较复杂的情况下，为了减少温差应力的发生，应该适当延长保温时间，以确保焊件内外的温度能够达到均匀的状态。对于碳钢、低合金钢来讲，当焊件加热到某一温度值后，组织转变会经历孕育、转变和转变结束三个时间段，为了获得较为理想的组织和性能，在确定保温温度后就要确定最短保温时间为实现组织转变提供充足的时间。
我国在对钢制焊件焊后热处理中，对于最低保温温度和最短保温时间有明确的规定，但是对于最高保温温度以及最长保温时间却没有明确的规定，所以在焊后热处理的实际操作中，工艺人员应该充分发挥自己的专业性和实践经验，在综合各项要素的基础上合理确定热处理规程。
3.2整体热处理及操作
整体热处理大多采用炉内整体加热方式，主要用于直径和容积较小的压力容器的热处理。容器外表面一般铺设保温层以防止热扩散，保证壳体升温、加热温度均匀，测温热电偶均布在容器的外表面前、中、后三处，监测容器是否均匀受热，确保热处理质量。
碳钢、低合金钢的焊后热处理应符合如下规定：
容器进炉时炉内温度不得高于400℃;
容器升温至400℃后，加热区升温速度不得超过5500/δPWHT℃/h，且不得超过220℃/h，一般情况下不低于55℃/h;
升温时，加热区内任意4600mm长度内的温差不得大于140℃;
保溫时，加热区内最高与最低温度之差不宜超过80℃;
升温及保温时应控制加热区气氛，防止容器表面过度氧化;
炉温高于400℃时，加热区降温速度不得超过7000/δPWHT℃/h，且不得超过280℃/h，一般情况下不低于55℃/h;
容器出炉时，炉温不得高于400℃，出炉后应在静止空气中继续冷却。
对于S11306、S11348铁素体型不锈钢的焊后热处理按3.1.1的规定。其中，对于f）和g），当温度高于650℃时，降温速度不得超过55℃/h，当温度低于650℃时，应快速降温。
3.3局部热处理
对于很多大型的钢制压力容器，在运输时会受到体积的制约而无法进行整体运输，所以需要在现场进行筒体、管道的焊接安装，对于这类焊缝以及需要对焊接区进行局部修理的焊缝，都可以采用局部热处理的方式。因为局部加热会产生较大的热应力，所以应该在筒体、接管的焊区采用焊后热处理。局部热处理一般会采用电加热的方式，操作简单，容易控制，具体的操作规范可以参照国内压力容器制造标准。
3.4热处理后的检验
检验工程师应查看所有与与热处理相关的记录及核实热处理是否按照WPS和热处理程序的规定执行。对于酸性服役、湿硫化氢氛围、异常酸性服役管线、深冷管线等必须进行硬度测试。硬度测试要求参照管线建造焊接检验测试以及安装规格书。硬度测试之前，应采用钢丝刷或砂轮片去除测试表面的铁锈、油污等可能影响测试结果的异物。
最终的NDT检验和压力试验应在焊后热处理后进行。可在最终热处理之前进行一次NDT检查，以确保在热处理之前不存在缺陷。最终热处理完成后不允许进行焊接。
结论
钢制压力容器焊后热处理需慎重对待，要根据具体情况做具体分析，对需要进行热处理的压力容器，应严格执行既定的工艺规程，选用最佳的加热方式、加热温度、加热速度、冷却速度、入炉及出炉温度等参数;对于可以不进行热处理的压力容器，要认真分析、参照相关标准，并在采取相应措施的情况下才能取消焊后热处理。
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