一种保证大径厚壁管焊缝热处理均匀性的方法技术

本发明专利技术涉及一种保证大径厚壁管焊缝热处理均匀性的方法，包括：对焊口位置管道的外壁进行加热的同时对焊口位置管道的管腔进行加热，进而对管道的内壁进行加热。本发明专利技术通过内外壁同时加热的热处理工艺，以减小大径厚壁管道焊缝的内外壁温差，达到热处理消除焊接残余应力、改善焊接接头性能的目的，改善了管道内壁热处理不佳的问题，整体实现焊口均匀热处理的目的，尤其是对于厚壁管道的焊口热处理效果更为明显，该方法直观、简单、经济，并且在现场可实时性强、易操作。

A Method to Guarantee the Uniformity of Weld Heat Treatment for Large Diameter Thick Wall Pipe

The invention relates to a method for ensuring uniformity of heat treatment of weld seam of large diameter thick wall pipe, which includes heating the outer wall of the pipeline at the weld position while heating the tube cavity at the weld position, and then heating the inner wall of the pipeline. The invention reduces the temperature difference between the inner and outer wall of the weld of large diameter thick-walled pipeline by heating the inner and outer walls at the same time, achieves the purpose of eliminating welding residual stress and improving the performance of welded joints by heat treatment, improves the problem of poor heat treatment of the inner wall of pipeline, and realizes the purpose of uniform heat treatment of welded joints as a whole, especially for the welded joints. The heat treatment effect of weld joint of thick-walled pipeline is more obvious. This method is intuitive, simple and economical, and can be real-time and easy to operate in the field.

【技术实现步骤摘要】
一种保证大径厚壁管焊缝热处理均匀性的方法
本专利技术涉及焊接热处理
，涉及一种保证大径厚壁管焊缝热处理均匀性的方法。
技术介绍
在工业锅炉中，由于工作压力、温度相对较低，一般只用碳素钢，有时也用一些低合金钢。在电站锅炉中，工作压力、温度均较高，除碳素钢和低合金钢外，还使用有一些中合金钢和高合金钢。但是，不论工业锅炉还是电站锅炉，在安装、检修及工厂化配制中对钢制焊件均有焊接热处理的要求，诸如电站超超临界锅炉主蒸汽管道、再热热段管道、联箱等厚壁构件，焊缝硬度偏高、韧性偏低成为该系列钢管道安装过程中的一个主要问题。为了改善焊接接头性能、降低焊接残余应力，必须对焊缝进行焊后热处理。国内外研究表明，焊后热处理温度对钢管焊缝性能影响非常大，根据钢种的不同，对焊缝进行一定温度、时间的回火热处理可以改善焊接接头的性能，使得焊缝性能满足标准规范要求。譬如，9%Cr钢推荐的热处理回火温度为760士10℃，采用该热处理温度可以获得硬度介于185-270HB、冲击功41J以上性能良好的焊接接头，当热处理温度在740℃左右时，要达到同一性能指标必须延长恒温时间，当温度在730℃以下时，再延长恒温时间，硬度值、冲击功也很难满足标准规范要求。针对配管制造厂大管径、大壁厚的管道焊接接头焊后热处理一般采用电加热炉整体热处理的方法处理，焊缝热处理均匀、便于批量热处理，但经济成本大、对管道母材性能影响显著。针对现场大管径、大壁厚的管道焊接接头焊后热处理一般采用履带式加热局部热处理或者中频感应加热局部热处理。现场热处理过程中，热源一般只布置在管道外壁，热量从外壁向内壁传导，即使达到稳态，内外壁必然存在一定的温度差。为了保证整个焊接接头的性能，有必要尽可能减小内外壁温差，但是随着锅炉工作温度和压力的提高，随着管道壁厚不断增大，一些部件壁厚已高达150mm以上，相应内外壁温差增大。因此，控制内外壁温差成为目前国内管道现场安装中急待解决的问题。针对于此，诸多研究学者已做了大量工作，主要集中在两部分：一、通过控制加热宽度、保温宽度、升降温速度、控温温度、环境温度来调整热处理温度场分布，规律性明显、易实施；二、通过控制管道内壁穿堂风、通过调整管道内壁的加热装置来减小内外壁温差，其中内壁加热装置均是贴合管道内壁对其进行加热，可操作性差、实用性差。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种保证大径厚壁管焊缝热处理均匀性的方法。为达到上述目的，本专利技术采用的技术方案是：一种保证大径厚壁管焊缝热处理均匀性的方法，包括：对焊口位置管道的外壁进行加热的同时对焊口位置管道的管腔进行加热。优选地，在管道内部设置内部加热器，所述的内部加热器通过热辐射和/或热对流的形式对管道的管腔进行加热，进而对管道的内壁进行加热。对管道的内壁加热时，采用不贴合管道内壁的加热形式，通过热辐射、热对流的形式对管道的内壁进行加热。进一步优选地，所述的内部加热器设置在管道的轴心线上，优选以待热处理焊口为中心对称布置为优。进一步优选地，所述的内部加热器设置在管道的轴心线上。所述的内部加热器从管道的管腔中部向管道的内壁进行热辐射，减小管道内外壁的温差。进一步优选地，在焊口位置管道的管腔两端分别设置堵板，所述的内部加热器位于两端所述的堵板之间。进一步优选地，在所述的堵板内设置辅助加热器。所述的辅助加热器可以进行辅助加热，配合两端的堵板增加管道的管腔中的空气对流。优选地，在管道外部设置外部加热器，所述的外部加热器通过热辐射和/或热传导的形式对管道的外壁进行加热。进一步优选地，将所述的外部加热器包覆在焊口位置管道的外壁上，并在外部加热器上包覆保温层。进一步优选地，所述的外部加热器采用履带式加热器、或者电磁感应加热器、或者所述的履带式加热器、电磁感应加热器的组合。优选地，在管道的内外设置测温部件，根据所述的测温部件测得的温度，实时调整管道的外壁、管腔的温度场分布。所述的测温部件可以采用例如热电偶。焊口局部热处理属于瞬态热传导过程，根据本专利技术，整个热处理瞬态热分析过程可以简化为：加热器温度T=f(x，y，z，t)；管道内外表面热流输入q=-k∂T/∂n；管道内外表面对流换热∂T/∂n=-h(Tw-Tf)；管道截面导热∂/∂x(k∂T/∂x)+∂/∂y(k∂T/∂y)+∂/∂z(k∂T/∂z)+qr=ρc∂T/∂t；管道辐射换热∂T/∂n=-εσ(T41-T42)。其中，T为温度，q为热流密度，qr为内热源强度，k为热传导系数，ρ为材料密度，c为材料比热，t为时间，n为边界面法线方向，h为对流换热系数，ε为辐射率，σ=5.67×10-8W/m2·K4为斯蒂芬—玻尔兹曼常数，Tw为材料表面温度，Tf为管腔温度，T1为加热器温度，T2为材料温度。由于上述技术方案运用，本专利技术与现有技术相比具有下列优点和效果：本专利技术通过内外壁同时加热的热处理工艺，以减小大径厚壁管道焊缝的内外壁温差，达到热处理消除焊接残余应力、改善焊接接头性能的目的，改善了管道内壁热处理不佳的问题，整体实现焊口均匀热处理的目的，尤其是对于厚壁管道的焊口热处理效果更为明显，该方法直观、简单、经济，并且在现场可实时性强、易操作。附图说明附图1为本申请中的热处理示意图；附图2为本实施例使用的热处理设备的示意图；附图3为实施例一的热处理示意图；附图4为实施例一的截面示意图；附图5为实施例二的热处理示意图；附图6为实施例二的截面示意图。其中：1、管道；10、焊口；11、管腔；2、内部加热器；3、堵板；4、辅助加热器；5、外部加热器；6、保温层；7、热电偶。具体实施方式下面结合附图及实施案例对本专利技术作进一步描述：一种保证大径厚壁管焊缝热处理均匀性的方法，一般大径厚壁管规格范围：外径一般大于325mm称之为大径，厚壁一般大于20mm称之为厚壁。包括对焊口10位置管道1的外壁进行加热的同时对焊口10位置管道1的管腔11进行加热。具体为：在管道1内部设置内部加热器2，内部加热器2对管道1的管腔11进行加热，并通过热辐射、热对流的形式对管道1的内壁进行加热，为了确保加热的均匀性，内部加热器2的延伸方向与管道1的轴心线方向一致，优选地，内部加热器2设置在管道1的轴心线上，以焊口10为中心对称布置。在焊口10位置管道1的管腔11两端分别设置堵板3，内部加热器2位于两端堵板3之间，并且在堵板3内设置辅助加热器4，内部加热器2进行主加热，辅助加热器4进行辅助加热，以热辐射和对热流的方式直接和/或间接的对管道1的内壁进行加热。在管道1外部设置外部加热器5，外部加热器5通过热辐射和/或热传导的形式对管道1的外壁进行加热，在本实施例中：外部加热器5包覆在焊口10位置管道1的外壁上，并在外部加热器5上包覆保温层6。外部加热器5采用履带式加热器、或者电磁感应加热器、或者履带式加热器、电磁感应加热器的组合。在管道1的内外设置测温部件，以热电偶7为例，内部加热器2、辅助加热器4、外部加热器5上均设置热电偶7，通过热电偶7的实时控温、测量，随时可以调节各加热器的输出功率，以整体调整待热处理焊口10的温度场分布。为了便于设置内部加热器2，专门设计了附图2所示的一种热处理设备，包括连接杆a、加热控制部件b、支撑架组件、导向轮d、保温部件e。其中：内部加热器2、支撑架组件以及导向轮d设置在连本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种保证大径厚壁管焊缝热处理均匀性的方法，其特征在于：包括：对焊口位置管道的外壁进行加热的同时对焊口位置管道的管腔进行加热，进而加热管道的内壁。

【技术特征摘要】
1.一种保证大径厚壁管焊缝热处理均匀性的方法，其特征在于：包括：对焊口位置管道的外壁进行加热的同时对焊口位置管道的管腔进行加热，进而加热管道的内壁。2.根据权利要求1所述的一种保证大径厚壁管焊缝热处理均匀性的方法，其特征在于：在管道内部设置内部加热器，所述的内部加热器通过热辐射和/或热对流的形式对管道的管腔进行加热，进而对管道的内壁进行加热。3.根据权利要求2所述的一种保证大径厚壁管焊缝热处理均匀性的方法，其特征在于：所述的内部加热器的延伸方向与管道的轴心线方向一致。4.根据权利要求3所述的一种保证大径厚壁管焊缝热处理均匀性的方法，其特征在于：所述的内部加热器设置在管道的轴心线上，以待热处理焊口为中心对称布置。5.根据权利要求2所述的一种保证大径厚壁管焊缝热处理均匀性的方法，其特征在于：在焊口位置管道的管腔两端分别设置堵板，所述的内部加热器位于两端所述的堵板之间。6....

【专利技术属性】
技术研发人员：张建林，赵建仓，王淦刚，鲁立，陈忠兵，杨佳，
申请(专利权)人：苏州热工研究院有限公司，中国广核集团有限公司，中国广核电力股份有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏,32