热处理是指金属材料在固态下，通过加热、保温和冷却的手段，以获得预期组织和性能的一种金属热加工工艺。

金属热处理是机械制造中的重要工艺之一，与其他加工工艺相比，热处理一般不改变工件的形状和整体的化学成分，而是通过改变工件内部的显微组织，或改变工件表面的化学成分，赋予或改善工件的使用性能。其特点是改善工件的内在质量，而这一般不是肉眼所能看到的。

热处理工艺分类

金属热处理工艺大体上可分为：整体热处理、表面热处理和化学热处理三大类。

根据加热介质、加热温度和冷却方法的不同，每一大类又可区分为若干不同的热处理工艺。同一种金属采用不同的热处理工艺，可获得不同的组织，从而具有不同的性能。

焊前预热与焊后消氢

焊前预热的重要性

重要构件的焊接、合金钢的焊接及厚部件的焊接，都要求在焊前必须进行预热处理。预热的重要性体现在以下几个方面：

▲ 预热减少氢致裂纹

首先，预热能够减缓焊后的冷却速度，这有助于焊缝金属中扩散氢的逸出，从而避免产生氢致裂纹。同时，它还能降低焊缝及热影响区的淬硬程度，进而提高焊接接头的抗裂性。

▲ 预热降低焊接应力

其次，预热可有效降低焊接应力。通过均匀的局部或整体预热，可以减小焊接区域被焊工件之间的温度差异，即温度梯度。这样不仅降低了焊接应力，还降低了焊接应变速率，进而有利于避免焊接裂纹的产生。

▲ 预热影响拘束度

再者，预热能够降低焊接结构的拘束度，特别是对于降低角接接头的拘束度效果显著。随着预热温度的提升，裂纹的发生率会显著下降。

▲ 预热温度选择因素

值得注意的是，预热温度和层间温度的选择并非单一因素决定，而是需要综合考虑钢材和焊条的化学成分、焊接结构的刚性、焊接方法、环境温度等多个因素。此外，预热温度在钢材板厚方向和焊缝区域的均匀性对于降低焊接应力至关重要。局部预热的宽度应根据被焊工件的拘束度来设定，通常为焊缝区周围各三倍壁厚，且不少于150-200毫米。若预热不均，反而可能增加焊接应力。

02焊后热处理的必要性

焊后热处理的目的同样重要，它旨在消氢、消除焊接应力并改善焊缝组织和综合性能。它主要包括以下方面：

▲ 消氢处理的目的

焊后消氢处理是在焊接完成后立即进行的低温热处理，通过加热至200~350℃并保温2-6小时，来加速焊缝及热影响区中氢的逸出，从而有效防止低合金钢焊接时的裂纹产生。

▲ 消应力热处理

由于焊接过程中的加热和冷却不均，以及构件本身的拘束或外加拘束，焊接结束后会在构件中产生焊接应力。这些应力的存在会降低焊接接头区的实际承载能力，可能导致塑性变形甚至构件破坏。因此，通过焊前预热和焊后热处理等措施来控制和降低这些应力显得尤为重要。消应力热处理是通过高温降低焊件屈服强度，从而松弛焊接应力的方法。它有两种常用方式：一是整体高温回火，二是局部高温回火。

▲ 热处理对材料性能的影响

合金钢焊接后，接头可能产生淬硬组织，影响材料机械性能，甚至在应力及氢的作用下导致接头破坏。热处理能改善接头金相组织，提升塑性、韧性，进而增强综合机械性能。

▲ 压力容器设计中的热处理

在压力容器设计中，热处理是一个不可或缺的环节。它不仅用于消除应力、提高抗腐蚀能力，还是防止焊接裂纹的重要措施。

03热处理在特定材料中的应用

▲ 奥氏体不锈钢制压力容器

对于奥氏体不锈钢制压力容器，由于其晶体结构特性及设计选材的特殊性，通常认为没有必要进行焊后热处理。除非存在特殊情况，如使用过程中出现的腐蚀、材料不稳定等，才需要由专业人员深入研究并制定切实可行的热处理方案。

▲ 爆炸不锈钢复合钢板容器

爆炸不锈钢复合钢板因其优越的耐蚀性能与机械强度组合以及合理的性价比，在压力容器行业得到广泛应用。然而，其热处理问题也备受关注。设计人员在选用时，应重视复合板的结合率，同时也要充分考虑热处理对复合板性能的影响。

▲ 其他热处理方法的可行性

目前，虽然有人探索用其他方式如局部热处理、锤击法等代替压力容器的整体热处理，但这些方法尚不能完全替代。在有效的标准和规程中，整体热处理仍被视为必不可少的环节。因此，在实际操作中，我们仍应遵循相关标准，确保压力容器的安全性能得到充分保障。

客户案例——加热高强度钢管焊前预热+焊后消氢

有人说在自己的岗位上兢兢业业就是报效祖国，就是为国家做贡献。维特瑞人相信，加热行业虽然小众，但是绝对不可或缺，工业发展离不开高效节能又安全环保的电磁感应加热。同样是加热钢管焊前预热和焊后消氢，能为国家军工单位提供加热解决方案离不开每个工作人员的努力付出。

2022年底某供应商找到我司，王经理负责了该项目的全程服务。从点滴测试，到细节沟通，认真负责的了解客户的需求，协助客户满足了多项要求，还贴心的为客户推荐设计了可开合式感应加热头。极大的方便了工件加热的效率。

以下是客户的要求及我司提供的方案。为了保护客户隐私，涉及客户信息的都做省略。如您有类似工况需要咨询，欢迎致电或者前来洽谈业务。

一、甲方需求

1.加热工件：管道

2.材质：高强钢，30CrMnSiA

3.加热目的：焊前预热，焊后消氢

4.温度要求：250℃——400℃

5.升温速度：≥平均50℃/min温升

6.预热保温要求：预热保温装置配置操作面板，可通过数显屏实时显示温度、保温时间等信息; 操作面板上设置各类按键或开关，能够对加热装置、温度参数等进行调节控制。要求如下

①预热功能，人工通过面板设定预热的温度，加热器自动升温到预热温度

②保温功能，人工通过面板设定保温的温度和时间，加热器自动保温，保温时间完成，自动停。

7.其他要求：主机分机8米距离，分机距离感应器2米距离，红外测温量程：1000mm（可上下浮动50mm)

二、乙方方案——WTR-SF60-WX超音频感应加热器

根据甲方的工件尺寸和技术要求，经乙方热工工程师计算，初步确定选用功率60KW超音频水冷加热器，根据工件尺寸配置感应器。（以下尺寸为参考尺寸具体以实际为准）

三、WTR电磁感应加热器技术参数

四、WTR电磁感应加热器系统配置表