一种确定9%Cr热强钢管道焊接工艺评定最小管道长度的方法技术

本发明专利技术提供了一种确定9％Cr热强钢管道焊接工艺评定最小管道长度的方法，可保证工艺评定管道焊后热处理时的内外壁温差与现场长管道焊后热处理时的内外壁温差值相比不超过10％，用该方法确定9％Cr热强钢管道工艺评定中管道最小长度，可以在保证工艺评定准确性的前提下，避免人力和物力的浪费。可用于指导P91、P92等9％Cr马氏体热强钢管道焊后热处理工艺评定时管道长度的选取，以保证9％Cr热强钢焊接工艺评定结果的有效性和准确性，保障9％Cr热强钢管道现场施工质量，具有重要的工程指导价值。

【技术实现步骤摘要】
一种确定9％Cr热强钢管道焊接工艺评定最小管道长度的方法
本专利技术属耐热钢焊接
，具体涉及一种确定9％Cr热强钢管道焊接工艺评定最小管道长度的方法。
技术介绍
由于具有优异的抗高温蠕变性能和抗氧化性能，以P91、P92钢为代表的9％Cr马氏体热强钢在超(超)临界火电机组被广泛使用。焊缝冲击韧性低是9％Cr热强钢焊接时的一个突出问题，因此这类钢在焊接后必须进行焊后热处理以改善组织，提高韧性。9％Cr热强钢管道在施工前要先进行焊接工艺评定，以验证拟定的焊接工艺能否焊出合乎质量要求的焊接接头，焊接工艺评定必须反映施工的具体条件。在火电机组安装中，9％Cr热强钢管道通常很长，大多在5m以上。受加工条件和材料成本的限制，希望尽可能缩短工艺评定时的管道长度。缩短长度将使散热条件发生改变，在相同的热处理工艺下，由于加热装置一般只能布置在管道外壁焊缝及附近部分母材，短管道由于散热面积小，其在焊后热处理时的内壁温度较长管道高。而9％Cr热强钢焊缝韧性对热处理温度非常敏感，故用短管道进行工艺评定得到的内壁焊缝韧性值很可能明显高于现场长管道焊后热处理后内壁焊缝韧性值，即可能出现过估的情况。因此，目前工程中选取较短的9％Cr热强钢管道进行焊接工艺评定的结果不能准确评价所拟定的焊接工艺能否用于实际生产。由于焊接工艺评定的工作量很大，焊接工艺评定的管道长度如果选取的太长，不仅造成材料的浪费，而且造成人力的浪费。为此，有必要提出一种确定9％Cr热强钢管道焊接工艺评定最小管道长度的方法，在保证工艺评定结果有效性和准确性的前提上，避免人力和物力的浪费。
技术实现思路
本专利技术目的在于解决现有技术所存在的技术问题，提供了一种确定9％Cr热强钢管道焊接工艺评定最小管道长度的方法，用该方法确定9％Cr热强钢管道工艺评定中管道最小长度，可以在保证工艺评定准确性的前提下，避免人力和物力的浪费。本专利技术提出的一种确定9％Cr热强钢管道焊接工艺评定最小管道长度方法基于以下原则：保证工艺评定管道焊后热处理时的内外壁温差与现场长管道焊后热处理时的内外壁温差值相比不超过10％。本专利技术的原理为使用申请号为2017107264076的专利技术专利“一种9％Cr热强钢管道焊后热处理加热功率计算方法”中建立的9％Cr热强钢管道焊后热处理温度场计算模型，计算M组不同规格(管径和壁厚)9％Cr热强钢管道，在N组管道长度条件下，管道热处理内外壁温差数据。根据计算结果确定管道长度与管道规格(管径和壁厚)和热处理内外壁温差的关系，通过双线性插值的方法得到不同规格9％Cr热强钢管道焊接工艺评定中管道最小长度的方法。本专利技术的上述技术问题主要是通过下述技术方案得以解决的：一种确定9％Cr热强钢管道焊接工艺评定最小管道长度的方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1、9％Cr热强钢管道焊后热处理内外壁温差计算模块：通过有限元法计算M组不同规格9％Cr热强钢管道，在N组管道长度条件下，管道焊后热处理内外壁温差数据；步骤2、管道长度与热处理内外壁温差数学模型确定模块：根据步骤1中得到的M组不同规格9％Cr热强钢管道，在N组管道长度条件下，管道焊后热处理内外壁温差数据，使用拉格朗日插值方法确定M组不同规格9％Cr热强钢管道长度与焊后热处理内外壁温差关系的数学模型；步骤3、任意规格9％Cr热强钢管道焊接工艺评定中管道最小长度确定模块：通过步骤2中得到的管道长度与焊后热处理内外壁温差关系的数学模型，使用双线性差值的方法得到任意规格9％Cr热强钢管道焊接工艺评定中管道最小长度。所述步骤1中，9％Cr热强钢管道焊后热处理内外壁温差计算模块建立的具体方法如下：步骤1.1、根据9％Cr热强钢管道在我国火电机组中的实际使用情况，确定我国火电机组中常用9％Cr热强钢管道的管径范围为300-1500mm，壁厚范围为30-150mm，在此范围内均匀选取M组不同管径和壁厚的9％Cr热强钢管道；步骤1.2、根据施工依据的焊后热处理标准(如中华人民共和国电力行业标准DL/T819-2010《火力发电厂焊接热处理技术规程》)，确定步骤1.1中选取的M组不同规格管道的焊后热处理参数：加热宽度、保温宽度、升温/降温速度和控温温度；步骤1.3、对于步骤1.1中选取的M组9％Cr热强钢管道，按照步骤1.2中确定的热处理参数，使用9％Cr热强钢管道焊后热处理温度场计算模型计算N组管道长度时的焊后热处理内外壁温差。所述步骤2中，管道长度与焊后热处理内外壁温差数学模型确定模块建立的具体方法如下：步骤2.1，对于步骤1中得到的M组不同规格9％Cr热强钢管道，在N组管道长度条件下的焊后热处理内外壁温差数据，记对于管径为D，壁厚为δ的9％Cr热强钢管道，当管道长度为li(i＝1,…17)时的焊后热处理内外壁温差为g(li)，任意管道长度l时，焊后热处理内外壁温差的拉格朗日插值多项式函数P(l)为:其中，步骤2.2，记实际管道长度L0，那么根据保证工艺评定管道焊后热处理时的内外壁温差与现场长管道焊后热处理时的内外壁温差值相比不超过10％的原则，该规格9％Cr热强钢管道焊接工艺评定中管道最小长度L为：L＝g-1(0.9P(L0))(3)。所述步骤3中，任意规格9％Cr热强钢管道焊接工艺评定中管道最小长度确定模块建立的具体方法如下：记管径为D，壁厚为δ的9％Cr热强钢管道焊接工艺评定中管道最小长度为L，即L＝f(D，δ)，对于管径为D*，壁厚为δ*的9％Cr热强钢管道，在步骤1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)，其工艺评定中管道最小长度分别为L1、L2、L3、L4，根据双线性插值方法，管径为D*，壁厚为δ*的9％Cr热强钢管道焊接工艺评定中管道最小长度L*为：所述步骤3中利用双线性插值法计算管径为D*，壁厚为δ*的9％Cr热强钢管道工艺评定中管道最小长度L*的具体过程如下：对管径进行线性插值：对壁厚进行插值：将(5)中结果带入(6)得到管道最小长度为：本专利技术具有如下优点：本专利技术提供了一种确定9％Cr热强钢管道焊接工艺评定最小管道长度的方法，可用于指导P91、P92等9％Cr马氏体热强钢管道焊后热处理工艺评定时管道长度的选取，以保证9％Cr热强钢焊接工艺评定结果的有效性和准确性，避免人力和物力的浪费，保障9％Cr热强钢管道现场施工质量，具有重要的工程指导价值。附图说明图1为本专利技术方法流程图。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，一种确定9％Cr热强钢管道焊接工艺评定最小管道长度的方法，包括以下步骤：步骤1、9％Cr热强钢管道焊后热处理内外壁温差计算模块：通过有限元法计算M组不同规格9％Cr热强钢管道，在N组管道长度条件下，管道焊后热处理内外壁温差数据，具体过程为：步骤1.1、根据9％Cr热强钢管道在我国火电机组中的实际使用情况，确定我国火电机组中常用9％Cr热强钢管道的管径范围为300-1500mm，壁厚范围为30-150mm，在此范围内均匀选取M＝64组不同管径和壁厚的9％Cr热强钢管道；步骤1.2、根据施工依据的焊后热处理标准(如中华人民共和国电力行业标准DL/T819-20本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种确定9％Cr热强钢管道焊接工艺评定最小管道长度的方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1、9％Cr热强钢管道焊后热处理内外壁温差计算模块：通过有限元法计算M组不同规格9％Cr热强钢管道，在N组管道长度条件下，管道焊后热处理内外壁温差数据；步骤2、管道长度与热处理内外壁温差数学模型确定模块：根据步骤1中得到的M组不同规格9％Cr热强钢管道，在N组管道长度条件下，管道焊后热处理内外壁温差数据，使用拉格朗日插值方法确定M组不同规格9％Cr热强钢管道长度与焊后热处理内外壁温差关系的数学模型；步骤3、任意规格9％Cr热强钢管道焊接工艺评定中管道最小长度确定模块：通过步骤2中得到的管道长度与焊后热处理内外壁温差关系的数学模型，使用双线性差值的方法得到任意规格9％Cr热强钢管道焊接工艺评定中管道最小长度。

【技术特征摘要】
1.一种确定9％Cr热强钢管道焊接工艺评定最小管道长度的方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1、9％Cr热强钢管道焊后热处理内外壁温差计算模块：通过有限元法计算M组不同规格9％Cr热强钢管道，在N组管道长度条件下，管道焊后热处理内外壁温差数据；步骤2、管道长度与热处理内外壁温差数学模型确定模块：根据步骤1中得到的M组不同规格9％Cr热强钢管道，在N组管道长度条件下，管道焊后热处理内外壁温差数据，使用拉格朗日插值方法确定M组不同规格9％Cr热强钢管道长度与焊后热处理内外壁温差关系的数学模型；步骤3、任意规格9％Cr热强钢管道焊接工艺评定中管道最小长度确定模块：通过步骤2中得到的管道长度与焊后热处理内外壁温差关系的数学模型，使用双线性差值的方法得到任意规格9％Cr热强钢管道焊接工艺评定中管道最小长度。2.如权利要求1所述的一种确定9％Cr热强钢管道焊接工艺评定最小管道长度的方法，其特征在于，所述步骤1中，9％Cr热强钢管道焊后热处理内外壁温差计算模块建立的具体方法如下：步骤1.1、根据9％Cr热强钢管道在我国火电机组中的实际使用情况，确定我国火电机组中常用9％Cr热强钢管道的管径范围为300-1500mm，壁厚范围为30-150mm，在此范围内均匀选取M组不同管径和壁厚的9％Cr热强钢管道；步骤1.2、根据施工依据的焊后热处理标准，确定步骤1.1中选取的M组不同规格管道的焊后热处理参数：加热宽度、保温宽度、升温/降温速度和控温温度；步骤1.3、对于步骤1.1中选取的M组9％Cr热强钢管道，按照步骤1.2中确定的热处理参数，使用9％Cr热强钢管道焊后热处理温度场计算模型计算N组管道长度时的焊后热处理内外壁温差。3.如权利要求1所述的一种确定9％Cr热强钢管道焊接工艺评定最小管道长度的方法，其特征在于，所述步骤2中，管道长度与焊后热处理内外壁温差数学模型确定模块建立的具体方法如下：步骤2.1，对于步骤1中得到的M组不同规格9％Cr热强钢管道，在N组管道长度条件下的焊后热处理内外壁温差数据，记对于管径为D，壁厚为δ的9％Cr热强钢管道，当管道长度为li(i＝1,…17)时的焊后热处理内外壁温差为g(li)，任意管道长度l时，焊后热处理内外壁温差的拉格朗日插值多项式函数P(l)为:其中，步骤2.2，记实际管道长度L0，根据保证工艺评定管道焊后热处理时的内外壁温差与现场长管道焊后热处理时的内外壁温差值相比不超过10％的原则，该规格9％Cr热强钢管道焊接工艺评定中管道最小长度L为：L＝g-1(0.9P(L0))(3)。4.如权利要求1所述的一种确定9％Cr热强钢管道焊接工艺评定最小管道长度的方法，其特征在于，所述步骤3中，任意规格9％Cr热强钢管道焊接工艺评定中管道最小长度确定模块建立的具体方法如下：...

【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