一种9%Cr热强钢管道焊后热处理加热功率计算方法技术

本发明专利技术提供一种9％Cr热强钢管道焊后热处理加热功率计算方法，包括以下步骤：步骤1、计算M组不同规格9％Cr热强钢管道所需的焊后热处理加热宽度；步骤2、据步骤1中获得的M组不同规格9％Cr热强钢管道焊后热处理加热宽度，计算该M组管道在焊后热处理过程中加热器的热流密度，使用双线性插值的方法建立任意规格9％Cr热强钢管道焊后热处理过程中加热器热流密度计算模型；步骤3、建立任意规格9％Cr热强钢管道焊后热处理加热功率计算模型。本发明专利技术能够快速、精确的获取不同规格9％Cr热强钢管道焊后热处理所需要的加热功率，便于现场安装，从而保证焊后热处理质量，具有提高焊后热处理效率，节约材料和能源等优点。

A calculation method of heat treatment heating power for 9%Cr hot steel pipe after pass welding

The invention provides a 9%Cr heat resistant steel after welding heat treatment heating power calculation method, which comprises the following steps: 1, group M of different kinds of 9%Cr heat resistant steel pipe for heat treatment after welding heating width; step 2, according to the obtained in step 1 of the M group of different kinds of 9%Cr heat resistant steel pipe postweld heat treatment heating width, heat flux calculation of the M pipeline heater in the heat treatment after welding process, using bilinear interpolation method to establish the calculation model of heat flux heater arbitrary specifications of 9%Cr heat resistant steel pipe after welding heat treatment process; step 3, the establishment of any specifications of 9%Cr heat resistant steel pipe after welding heat heating power calculation model. The invention can quickly and accurately acquire the heating power required for heat treatment of 9%Cr hot strength steel pipes with different specifications, and is convenient for on-site installation, so as to ensure the quality of heat treatment after welding, and has the advantages of improving the heat treatment efficiency after welding, saving materials and energy, etc.

【技术实现步骤摘要】
一种9％Cr热强钢管道焊后热处理加热功率计算方法
本专利技术属于焊接
，具体涉及一种9％Cr热强钢管道接头焊后热处理加热功率计算方法。
技术介绍
9％Cr热强钢是一种广泛应用于超(超)临界火力发电机组主蒸汽管道、集箱、过热器等重要高温部件的新型马氏体耐热钢，代表性牌号有T/P91钢、T/P92钢、T/P93钢和E911钢等。9％Cr热强钢在焊接后必须进行高温焊后热处理以改善焊缝韧性和消除残余应力。9％Cr钢含有较高的合金元素，其耐回火性高，焊后热处理温度需要达到760±10℃以上。在进行现场焊后热处理时，一般需要根据管道规格定做加热器。如果加热器的最大加热功率不足，焊接接头就无法加热到所需的焊后热处理温度。因此，在定做加热器前，需估算加热器的最大加热功率。目前，工程施工中有的根据预先模拟试验确定加热器功率，耗费大量时间和财力；有的根据相近规格管道的施工经验估算加热器功率，但是由于管道规格的差异，容易出现过估或低估情况了，过估造成较大的浪费，低估则无法满足焊后热处理要求，影响焊后热处理质量。
技术实现思路
本专利技术主要为解决现有技术无法准确估计不同规格9％Cr热强钢管道焊后热处理加热功率的技术问题，提供一种精确计算不同规格9％Cr热强钢管道焊后热处理加热功率的方法，从而保证焊后热处理质量，提高焊后热处理效率，节约材料和能源。本专利技术为解决现有技术中存在的问题采用的技术方案如下：一种9％Cr热强钢管道焊后热处理加热功率计算方法，其特征在于：包括以下步骤：步骤1、焊后热处理加热宽度计算模块：计算M组不同规格9％Cr热强钢管道所需的焊后热处理加热宽度；步骤2、热流密度计算模块：根据步骤1中获得的M组不同规格9％Cr热强钢管道焊后热处理加热宽度，计算该M组不同规格9％Cr热强钢管道在焊后热处理过程中加热器的热流密度，使用双线性插值的方法建立任意规格9％Cr热强钢管道焊后热处理过程中加热器热流密度计算模型；步骤3、针对步骤2中建立的任意规格9％Cr热强钢管道焊后热处理过程中加热器热流密度数学模型，建立任意规格9％Cr热强钢管道焊后热处理加热功率计算模型。所述步骤1中，计算M组不同规格9％Cr热强钢管道所需的焊后热处理加热宽度，具体过程如下：在管径范围为100-1500mm，壁厚范围为10-150mm内，均匀选取M组9％Cr热强钢管道规格，根据9％Cr热强钢管道焊后热处理时管道内、外壁温差不大于20℃的要求，使用牛顿迭代法计算需要的焊后热处理加热宽度：步骤1.1、对于M组不同规格9％Cr热强钢管道，记管径为D，壁厚为δ，使用有限元软件建立9％Cr热强钢焊后热处理温度场有限元计算模型，计算求解9％Cr热强钢焊后热处理温度场分布；步骤1.2，对于M组不同规格9％Cr热强钢管道，记管径为D，壁厚为δ，加热宽度为h时，焊后热处理内外壁温差ΔT＝f(h)，对函数f(h)选取两个初值h1＝2h0，对于k＝1，…，M，有限元计算模型执行如下:第一步、计算第二步、若|f(hk+1)|<20，则停止计算，取h*＝hk+1；否则进入第三步；第三步、若k＝M，则输出M次迭代不成功的信息；否则继续；h*即为管径为D，壁厚为δ的9％Cr热强钢管道需要的焊后热处理加热宽度。所述步骤2中，任意规格9％Cr热强钢管道焊后热处理过程中加热器热流密度计算模型的建立过程如下：步骤2.1，对于步骤1中M组不同规格9％Cr热强钢管道，根据步骤1中获得的焊后热处理加热宽度，使用有限元软件建立焊后热处理过程温度场有限元计算模型；步骤2.2，对步骤2.1中的有限元计算模型施加焊后热处理边界条件、初始温度，并进行求解；步骤2.3，使用有限元软件后处理模块读取焊后热处理过程中加热器的热流密度；步骤2.4，使用双线性插值的方法，在步骤2.2中获得的M组不同规格9％Cr热强钢管道焊后热处理加热器热流密度数据的基础上，建立任意规格9％Cr热强钢管道焊后热处理过程中加热器的热流密度数学模型。所述步骤3中，任意规格9％Cr热强钢管道焊后热处理加热功率计算模型的建立过程如下：步骤3.1，根据施工经验以及计算结果确定9％Cr热强钢管道焊后热处理加热功率的安全系数η取值1.2；步骤3.2，对于管径为D，壁厚为δ的9％Cr热强钢管道，根据步骤2中得到的加热器热流密度q，计算焊后热处理所需要的加热功率Q为：Q＝ηqS(2)式中，S为9％Cr热强钢管道热处理时覆盖加热器面积，S＝πhD(3)，其中h为加热宽度，由此得：Q＝1.2πqhD(4)Q即为管径为D，壁厚为δ的9％Cr热强钢管道接头焊后热处理加热功率。所述步骤2.4中，使用双线性插值的方法建立任意规格9％Cr热强钢管道焊后热处理过程中加热器的热流密度数学模型的具体过程如下：记管径为D，壁厚为δ的9％Cr热强钢管道焊后热处理加热器热流密度为q，即q＝f(D,δ)，对于管径为D*，壁厚为δ*的9％Cr热强钢管道，在步骤2.3中的M组不同规格管道中选取与管径D*和壁厚δ*最接近的4组管道，记其管径和壁厚分别(D1,δ1)、(D1,δ2)、(D2,δ1)、(D2,δ1)，其焊后热处理加热器热流密度分别为q1、q2、q3、q4，根据双线性插值方法，管径为D*，壁厚为δ*的9％Cr热强钢管道焊后热处理中加热器热流密度q*为：所述步骤2.4中利用双线性插值法计算管径为D*，壁厚为δ*的9％Cr热强钢管道中加热器热流密度q*的过程如下：对管径进行线性插值：对壁厚进行插值：将(6)中结果带入(7)得到热流密度q*：本专利技术具有如下优点：本专利技术能够快速、精确的获取不同规格9％Cr热强钢管道焊后热处理所需要的加热功率，便于现场安装，从而保证焊后热处理质量，具有提高焊后热处理效率，节约材料和能源等优点。附图说明图1本专利技术中运用的9％Cr热强钢焊后热处理加热功率计算流程图；图2本专利技术中运用的9％Cr热强钢焊后热处理加热宽度计算流程图。具体实施方式下面通过实施例，并结合附图，对本专利技术的技术方案作进一步具体的说明，如图1所示，一种9％Cr热强钢管道焊后热处理加热功率计算方法，其特征在于：包括以下步骤：步骤1、焊后热处理加热宽度计算模块：计算M组不同规格(管径和壁厚)9％Cr热强钢管道所需的焊后热处理加热宽度；如图2所示：在管径范围为100-1500mm，壁厚范围为10-150mm内，均匀选取M组9％Cr热强钢管道规格，根据9％Cr热强钢管道焊后热处理时管道内、外壁温差不大于20℃的要求，使用牛顿迭代法计算需要的焊后热处理加热宽度：步骤1.1、对于M组不同规格(记管径为D，壁厚为δ)9％Cr热强钢管道，记管径为D，壁厚为δ，使用有限元软件(如ANSYS软件)建立9％Cr热强钢焊后热处理温度场有限元计算模型，计算求解9％Cr热强钢焊后热处理温度场分布；步骤1.2，对于M组不同规格9％Cr热强钢管道，记管径为D，壁厚为δ，加热宽度为h时，焊后热处理内外壁温差ΔT＝f(h)，对函数f(h)选取两个初值h1＝2h0，对于k＝1，…，M，有限元计算模型执行如下:第一步、计算第二步、若|f(hk+1)|<20，则停止计算，取h*＝hk+1；否则进入第三步；第三步、若k＝M，则输出M次迭代不成功的信息；否则继续；h*即为管径为D，壁厚为δ的9本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种9％Cr热强钢管道焊后热处理加热功率计算方法，其特征在于：包括以下步骤：步骤1、焊后热处理加热宽度计算模块：计算M组不同规格9％Cr热强钢管道所需的焊后热处理加热宽度；步骤2、热流密度计算模块：根据步骤1中获得的M组不同规格9％Cr热强钢管道焊后热处理加热宽度，计算该M组不同规格9％Cr热强钢管道在焊后热处理过程中加热器的热流密度，使用双线性插值的方法建立任意规格9％Cr热强钢管道焊后热处理过程中加热器热流密度计算模型；步骤3、针对步骤2中建立的任意规格9％Cr热强钢管道焊后热处理过程中加热器热流密度数学模型，建立任意规格9％Cr热强钢管道焊后热处理加热功率计算模型。

【技术特征摘要】
1.一种9％Cr热强钢管道焊后热处理加热功率计算方法，其特征在于：包括以下步骤：步骤1、焊后热处理加热宽度计算模块：计算M组不同规格9％Cr热强钢管道所需的焊后热处理加热宽度；步骤2、热流密度计算模块：根据步骤1中获得的M组不同规格9％Cr热强钢管道焊后热处理加热宽度，计算该M组不同规格9％Cr热强钢管道在焊后热处理过程中加热器的热流密度，使用双线性插值的方法建立任意规格9％Cr热强钢管道焊后热处理过程中加热器热流密度计算模型；步骤3、针对步骤2中建立的任意规格9％Cr热强钢管道焊后热处理过程中加热器热流密度数学模型，建立任意规格9％Cr热强钢管道焊后热处理加热功率计算模型。2.如权利要求1所述的一种9％Cr热强钢管道焊后热处理加热功率计算方法，其特征在于：所述步骤1中，计算M组不同规格9％Cr热强钢管道所需的焊后热处理加热宽度，具体过程如下：在管径范围为100-1500mm，壁厚范围为10-150mm内，均匀选取M组9％Cr热强钢管道规格，根据9％Cr热强钢管道焊后热处理时管道内、外壁温差不大于20℃的要求，使用牛顿迭代法计算需要的焊后热处理加热宽度：步骤1.1、对于M组不同规格9％Cr热强钢管道，记管径为D，壁厚为δ，使用有限元软件建立9％Cr热强钢焊后热处理温度场有限元计算模型，计算求解9％Cr热强钢焊后热处理温度场分布；步骤1.2，对于M组不同规格9％Cr热强钢管道，记管径为D，壁厚为δ，加热宽度为h时，焊后热处理内外壁温差ΔT＝f(h)，对函数f(h)选取两个初值h1＝2h0，对于k＝1，…，M，有限元计算模型执行如下:第一步、计算第二步、若|f(hk+1)|<20，则停止计算，取h*＝hk+1；否则进入第三步；第三步、若k＝M，则输出M次迭代不成功的信息；否则继续；h*即为管径为D，壁厚为δ的9％Cr热强钢管道需要的焊后热处理加热宽度。3.如权利要求1所述的一种9％Cr热强钢管道焊后热处理加热功率计算方法，其特征在于：所述步骤2中，任意规格9％Cr热强钢管道焊后热处理过程中加热器热流密度计算模型的建立过程如下：步骤2.1，对于步骤1中M组不同规格9％Cr热强钢管道，根据步骤1中获得的焊后热处理加热宽度，使用有限元软件建立焊后热处理过程温度场有限元计算模型；步骤2.2，对步骤2.1中的有限元计算模型施加焊后热处理边界条件、初始温度，并进行求解；步骤2.3，使用有限元软件后处理模块读取焊后热处理过程中加热器的热流密度；步骤2.4，使用双线性插值的方法，在步骤2.2中获得的M组不同规格9％Cr热强钢管道焊后热处理加热器热流密度数据的基础上，建立任意规格9％Cr热强钢管道焊后热处理过程中加热器的热流密度数学模型。4.如权利要求1所述的一种9％Cr热强钢管道焊后热处理加热功率计算方法，其特征在于：所述步骤3中，任意规格9％Cr热强钢管道焊后热处理加热功率计算模型的建立过程如下：步骤3.1，根据施工经验以及计算结果确定9％Cr热强钢管道焊后热处理加热功率的安全系数η取值1.2；步骤3.2，对于管径为D，壁厚为δ的9％Cr热强钢管道，根据步骤2中得到的加热器热流密度q，计算焊后热处理所需要的加热功率Q为：Q＝ηqS(2)式中，S为9％Cr热强钢管道热处理时覆盖加热器面积，S＝πhD(3)，其中h为加热宽度，由此得：Q＝1.2πqhD(4)Q即为...

【专利技术属性】
技术研发人员：王学，胡磊，韩宇，
申请(专利权)人：武汉大学，
类型：发明
国别省市：湖北,42