焊接前的預熱溫度是否越高越好？如何界定預熱溫度的上限？

碳當量法是什麼

一些重要構件的焊接（拘束應力大、厚壁焊件）、合金鋼的焊接，都要求在焊前進行預熱。

焊接前的預熱主要作用

（1）預熱能減緩焊後的冷卻速度，有利於焊縫金屬中擴散氫的逸出，避免產生氫致裂紋。同時也減少焊縫及熱影響區的淬硬程度，提高了焊接接頭的抗裂性，同時防止過度硬化以及降低焊縫和熱影響區（HAZ）延展性。

（2）預熱可降低焊接應力。均勻地區域性預熱或整體預熱，可以減少焊接區域被焊工件之間的溫度差。這樣，一方面降低了焊接應力，另一方面，降低了焊接應變速率，有利於避免產生焊接裂紋。

（3）預熱可以降低焊接結構的拘束度，對降低角接接頭的拘束度尤為明顯，隨著預熱溫度的提高，裂紋發生率下降。

預熱溫度確定的方法：

預熱溫度的確定方法可透過間接性評定來確定，如常用碳當量法、敏感指數法、經驗公式等。主要從分析焊件的焊接性和防止冷裂紋產生這兩方面考慮。

碳當量法：

透過用化學成分間接的評估鋼材冷裂紋敏感性，將鋼中合金元素的含量按相當於若干含碳量折算，作為粗略評定鋼材冷裂紋傾向的引數。如下圖，摘自李亞江主編的《焊接性試驗與分析方法 》：

冷裂紋敏感指數法：

焊接時產生冷裂紋的原因除了與化學成分外，還與焊縫金屬組織、擴散氫含量、接頭拘束度等密切相關，冷裂紋敏感指數法是透過“鐵研試驗”對不同鋼種、不同厚度和不同氫含量的焊縫金屬進行試驗，提出與化學成分、擴散氫和板厚（考慮拘束度）相聯絡的冷裂紋敏感性指數公式，確定防止冷裂紋所需的預熱溫度。

公式如下表：

預熱溫度的確定也可透過冷裂紋試驗進行分析確定。

主要的試驗包括：斜Y形坡口對接裂紋試驗、剛性拘束對接裂紋試驗、插銷試驗、視窗拘束裂紋試驗等等。

在壓力管道焊接中，相關標準也給出推薦的預熱溫度，如ASMEB31。3，見下表

如標準SH3501-2011，見下表

從上述兩個表中可以看出，標準中推薦的預熱溫度均為下限值，未提及預熱溫度的上限，如何確定預熱溫度上限？

在實施預熱時，預熱溫度並非越高越好。

但具體如何控制預熱溫度的上限，我們結合CCT圖來進行分析。以T92/P92為例，下圖為其CCT圖（連續冷卻組織轉變圖）：

如預熱溫度高於上圖中的Mf時，焊接過程中的奧氏體不能完成奧氏體向馬氏體的完全轉變，在焊縫中存在殘留的奧氏體，再經過焊後熱處理時，不能形成最終理想的板條狀的回火馬氏體，焊縫韌性較好。焊縫中殘留的奧氏體再次向馬氏體轉變時，少量的氫的逸出則易引起焊縫出現裂紋。因此，預熱溫度並不是越高越好，應控制上限不應超過鋼材的Mf（馬氏體轉變結束溫度）。