一种管道焊口的中频感应二次热处理工艺制造技术

一种管道焊口的中频感应二次热处理工艺，步骤为：1）对需进行中频感应二次热处理的焊口分别进行布氏硬度值检测和金相检测；2）中频感应二次热处理工艺制定；3）热电偶绑扎固定；4）焊口绑扎，将保温棉包裹在焊口外部，再将保温棉、焊口和热电偶用绷带绑扎固定，检查焊口绑扎；5）感应线圈缠绕，将感应线圈均匀缠绕在保温棉外部，确定感应线圈数量是否满足加热要求，调整感应线圈间距；6）输入中频感应二次热处理工艺参数；7）启动中频感应加热装置；8）理化检测和无损检测；具有热处理质量良好、工艺操作简单、生产效率高和节能环保等特点。

A Secondary Heat Treatment Process with Medium Frequency Induction for Pipeline Welding Joints

An intermediate frequency induction secondary heat treatment process for pipeline welds consists of the following steps: 1) Brinell hardness test and metallographic examination of welds requiring intermediate frequency induction secondary heat treatment; 2) formulation of intermediate frequency induction secondary heat treatment process; 3) binding and fixing of thermocouples; 4) binding of welds, wrapping insulating cotton outside the welds, and then binding insulating cotton, welds and thermocouples with bandages. Fix and check the bonding of the weld; 5) Wind the induction coil evenly outside the insulating cotton to determine whether the number of induction coils meets the heating requirements and adjust the distance between induction coils; 6) Input the process parameters of intermediate frequency induction secondary heat treatment; 7) Start up the intermediate frequency induction heating device; 8) Physical and chemical testing and non-destructive testing; Good heat treatment quality and process operation. Simple, high production efficiency, energy saving and environmental protection.

【技术实现步骤摘要】
一种管道焊口的中频感应二次热处理工艺
本专利技术属于管道焊口热处理
，具体涉及一种管道焊口的中频感应二次热处理工艺。
技术介绍
目前，国内管道焊口进行热处理时，主要采用电阻加热工艺。电阻加热工艺的主要缺点是焊口受热不均匀、内外壁温差大和操作过程复杂等。因此，P91马氏体耐热钢等高合金材质焊口在热处理时，若采用电阻加热工艺，很难将焊口表面的布氏硬度值降低至规范要求，但此类材质的焊口最多可进行两次热处理。规程规范要求，P91焊口表面的布氏硬度值应控制在180~270HB之间。当P91焊口进行一次热处理时，一次合格率不足60%，并且焊口表面硬度值通常在250~270HB之间，热处理效果不佳；根据规程规范要求，一次热处理后，布氏硬度值超过270HB的P91焊口必须进行二次热处理，但P91焊口的二次合格率不足30%，因此，P91焊口经一次热处理和二次热处理后的最终合格率不足72%，且焊口表面布氏硬度值基本都在250~270HB之间。通过上述统计结果，说明采用电阻加热工艺进行热处理时，P91焊口的热处理质量不佳，特别P91焊口的二次热处理合格率更低。同时电阻加热工艺极易损伤P91管道焊口加热区母材，根据统计结果，P91管道焊口加热区母材表面的硬度值相比原始布氏硬度值降低15~30HB所占比例超过93%，更严重时可降低40HB。若将经过一次热处理后，布氏硬度值超过270HB的P91焊口，改用中频感应加热工艺进行二次热处理时，P91焊口二次合格率提高至95%以上，且布氏硬度值控制在210~250HB之间，最终合格率超过98%，且对母材的伤损程度很小，显著提高了P91焊口的合格率和热处理质量。近年以来，发现布氏硬度值超过270HB以上P91焊口数量较多，因此，此类P91焊口必须进行二次热处理，或者割口并重新焊接热处理（若割口后重新焊接，直接采用中频感应热处理工艺，则属于中频感应一次热处理范畴，不在本专利技术之内）。若二次热处理继续采用电阻加热工艺时，合格率不足15%，且布氏硬度值基本在250~270HB之间，热处理合格率低且热处理质量不佳，同时还极大的增加了母材损伤程度；若二次热处理改用中频感应加热工艺，P91焊口的合格率超过95%，且布氏硬度值基本在210-250HB之间，且母材损伤程度小。综上可知，针对布氏硬度值超过270HB的P91焊口采用中频感应加热工艺进行二次热处理时，热处理质量良好，合格率显著提高。针对P91焊口热处理来说，中频感应二次热处理前，除了P91焊口整体重新进行无损检测外，还应重点检测P91焊口部位的金相组织和布氏硬度值。DL/T869-2012《火力发电厂焊接技术规程》和DL/T438-2016《火力发电厂金属技术监督规程》分别对布氏硬度值和金相组织均有明确要求。其中，P91焊口加热区母材的布氏硬度值在185~250HB，P91焊缝的布氏硬度值在185~270HB。如出现“焊口缺陷超标”、“焊口金相组织不合格”和“加热区母材的布氏硬度值低于185HB”三种情况之一时，可判定P91焊口不具备中频感应二次热处理条件，应更换管道或割除焊口，然后再重新焊接。加热功率计算时，加热功率单位为千瓦（KW），按四舍五入法取整数部分。升/降温速度取计算结果的整数部分，若计算结果大于等于180时，升/降温速度应取180℃/h。焊口绑扎时，热电偶测温端应固定在焊缝中心线，同时，以焊缝中心线为基准，两侧的加热宽度和保温宽度保持均等。加热宽度和保温宽度的计量单位均为：mm。中频感应加热装置可根据热处理过程自动调节频率大小，因此操作人员也可不用将频率人工输入到中频感应热处理装置中。根据热处理经验，频率基本在1100~1500Hz之间内自动调节。本工艺所采用的中频感应加热装置，其电源最大功率为100KW、直流电流最大值200A、频率最大3000Hz和感应线圈直径12~15mm等。与电阻热处理工艺不同的是，本专利技术只需要一支K分度热电偶热电偶进行测温，其相应补偿线应与热电偶类型匹配，且电源线长度应满足试验/施工条件。DL/T679《焊工技术考核规程》对焊接位置有明确规定，其中管道焊接的垂直固定位置用2G表示，管道焊接的水平固定位置用5G表示。
技术实现思路
为克服上述现有技术的不足，本专利技术的目的是提供一种管道焊口的中频感应二次热处理工艺，具有热处理质量良好、工艺操作简单、生产效率高和节能环保等特点。为实现上述目的，本专利技术采用的技术方案是：一种管道焊口的中频感应二次热处理工艺，包括以下步骤：步骤1，对需进行中频感应二次热处理的焊口进行布氏硬度值检测和金相检测，具体做法：采用便携式里氏硬度计检测焊口的布氏硬度值，金相显微镜分析金相组织，再根据检测结果评估焊口性能；步骤2，中频感应二次热处理工艺制定，具体做法：根据管道规格、线圈直径、外径/壁厚值、加热功率和感应线圈圈数，确定线圈间距、加热宽度、保温宽度、恒温温度、恒温时间和升/降温速度；线圈间距为10~20mm，加热宽度为L=线圈圈数×线圈直径+（线圈圈数+1）×线圈间距；保温宽度为B≥加热宽度+200；恒温温度为730~750℃；恒温时间为3~5min/mm；升/降温速度与管道壁厚有关，取℃与180℃中的较小值；步骤3，热电偶绑扎固定，具体做法：首先确定焊口和热电偶固定的位置，然后在保温宽度之外用铁丝包扎固定热电偶冷端，最后在近缝区用绷带绑扎固定热电偶热端并检查热电偶是否固定良好；步骤4，焊口绑扎，具体做法：首先将保温棉包裹在焊口外部，然后再将保温棉、焊口和热电偶用绷带绑扎固定，最后检查焊口绑扎固定是否良好；步骤5，感应线圈缠绕，具体做法：首先将感应线圈均匀缠绕在保温棉外部，然后确定感应线圈数量是否满足加热要求，最后调整感应线圈间距，确保线圈间距均匀，符合工艺要求；步骤6，输入中频感应二次热处理工艺参数，具体做法：恒温时间为3~5min/mm，恒温温度为730~750℃，升/降温速度为℃与180℃的较小值，直流电流100-180A；步骤7，启动中频感应加热装置，具体做法：认真核实中频感应二次热处理工艺参数，确认无误后再启动中频感应加热装置；步骤8，理化检测和无损检测，具体做法：中频感应热处理工作结束后，当温度降至室温时，再拆除保温棉和热电偶，最后对焊口进行理化检测和无损检测。步骤2所述的升/降温速度与管道壁厚有关；加热宽度L和保温宽度B的单位均为：mm。本专利技术的有益效果是：1）热处理质量良好，P91焊缝布氏硬度值控制在210-250HB之间，且布氏硬度值分布均匀，焊缝任意两点间的布氏硬度值偏差不超过20HB。2）热处理后，P91加热区母材损伤程度小。3）中频感应热处理后，P91焊口的金相组织合格，符合规范要求。具体实施方式下面结合具体实施例对本专利技术作进一步详细说明。实施例1一种管道焊口的中频感应二次热处理工艺，包括以下步骤：步骤1，对需进行中频感应二次热处理的耐热钢焊口（材质P91，规格Ф306×50）进行性能评估，具体做法：P91焊口无损检测合格，两侧母材布氏硬度分别为193~199HB和192~197HB，焊缝布氏硬度值为287~302HB，母材和焊缝金相组织符合规范要求，P91焊口具备进行中频感应二次热处理条件；步骤2，中频感应二次热处理工艺制定，具体做法：根据管道规本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种管道焊口的中频感应二次热处理工艺，其特征在于，包括以下步骤：步骤1，对需进行中频感应二次热处理的焊口进行布氏硬度值检测和金相检测，具体做法：采用便携式里氏硬度计检测焊口的布氏硬度值，金相显微镜分析金相组织，再根据检测结果评估焊口性能；步骤2，中频感应二次热处理工艺制定，具体做法：根据管道规格、线圈直径、外径/壁厚值、加热功率和感应线圈圈数，确定线圈间距、加热宽度、保温宽度、恒温温度、恒温时间和升/降温速度；线圈间距为10~20mm，加热宽度为L=线圈圈数×线圈直径+（线圈圈数+1）×线圈间距；保温宽度为B≥加热宽度+200；恒温温度为730~750℃；恒温时间为3~5min/mm；升/降温速度与管道壁厚有关，取

【技术特征摘要】
1.一种管道焊口的中频感应二次热处理工艺，其特征在于，包括以下步骤：步骤1，对需进行中频感应二次热处理的焊口进行布氏硬度值检测和金相检测，具体做法：采用便携式里氏硬度计检测焊口的布氏硬度值，金相显微镜分析金相组织，再根据检测结果评估焊口性能；步骤2，中频感应二次热处理工艺制定，具体做法：根据管道规格、线圈直径、外径/壁厚值、加热功率和感应线圈圈数，确定线圈间距、加热宽度、保温宽度、恒温温度、恒温时间和升/降温速度；线圈间距为10~20mm，加热宽度为L=线圈圈数×线圈直径+（线圈圈数+1）×线圈间距；保温宽度为B≥加热宽度+200；恒温温度为730~750℃；恒温时间为3~5min/mm；升/降温速度与管道壁厚有关，取℃与180℃中的较小值；步骤3，热电偶绑扎固定，具体做法：首先确定焊口和热电偶固定的位置，然后在保温宽度之外用铁丝包扎固定热电偶冷端，最后在近缝区用绷带绑扎固定热电偶热端并检查热电偶是否固定良好；步骤4，焊口绑扎，具体做法：先将保温棉包裹在焊口外部，再将保温棉、焊口和热电偶用绷带绑扎固定；步骤5，感应线圈缠绕，具体做法：首先将感应线圈均匀缠绕在保温棉外部，然后确定感应线圈数量是否满足加热要求，最后调整感应线圈间距，确保线圈间距均匀，符合工艺要求；步骤6，将中频感应二次热处理工艺参数输入至中频感应加热装置中，具体做法：恒温时间，恒温温度，升/降温速度，直流电流100-180A；步骤7，启动中频感应加热装置，具体做法：核实中频感应二次热处理工艺参数，确认无误后再启动中频感应加热装置；步骤8，理化检测和无损检测，具体做法：中频感应热处理工作结束后，当温度降至室温时，再拆除保温棉和热电偶，最后对焊口进行理化检测和无损检测。2.根据权利要求1所述的一种管道焊口的中频感应二次热处理工艺，其特征在于，步骤3所述的热电偶绑扎固定，当焊口处于水平固定位置5G时，热电偶的热端固定在焊缝中心线最上方，即焊缝中心线的12点或0点位置；当焊口处于垂直固定位置2G时，热电偶的热端应固定在焊缝中心线任意位置。3.根据权利要求1所述的一种管道焊口的中频感应热处理工艺，其特征在于，包括以下步骤：步骤1，对需进行中频感应二次热处理的耐热钢焊口进行性能评估，具体做法：P91焊口无损检测合格，两侧母材布氏硬度分别为198~208HB和199~207HB，焊缝布氏硬度值为295~311HB，母材和焊缝金相组织符合规范要求，P91焊口具备进行中频感应二次热处理条件；步骤2，中频感应二次热处理工艺制定，具体做法：根据管道规格、线圈直径15mm、外径/壁厚值8.44、加热功率49KW和感应线圈圈数14圈，确定线圈间距12mm、加热宽度390mm、保温宽度为700mm、恒温温度为735℃、恒温时间为4min/mm和升/降温速度为104℃/h；步骤3，热电偶绑扎固定，具体做法：首先确定焊口处于垂直固定位置2G时，热电偶的热端固定在焊缝中心线任意位置，然后在保温宽度之外用铁丝包扎固定热电偶冷端，最后在近缝区用绷带绑扎固定热电偶热端并检查热电偶是否固定良好；步骤4，焊口绑扎，具体做法：首先将保温棉包裹在焊口外部，然后再将保温棉、焊口和热电偶用绷带绑扎固定，最后检查焊口绑扎固定是否良好；步骤5，感应线圈缠绕，具体做法：首先将感应线圈均匀缠绕在保温棉外部，然后确定感应线圈数量是否满足加热要求，最后调整感应线圈间距，确保线圈间距均匀，符合工艺要求；步骤6，输入中频感应二次热处理工艺参数，具体做法：恒温温度为735℃、恒温时间为4min/mm和升/降温速度为104℃/h，直流电流为150A；步骤7，启动中频感应加热装置，具体做法：认真核实中频感应二次热处理工艺参数，确认无误后再启动中频感应加热装置；步骤8，理化检测和无损检测，具体做法：中频感应热处理工作结束后，当温度降至室温时，再拆除保温棉和热电偶，最后对焊口进行理化检测和无损检测；中频感应二次热处理后：P91焊缝两侧母材布氏硬度值范围为193~201HB和193~202HB，母材布氏硬度值合格；P91焊缝布氏硬度值范围为226~238HB，P91焊缝布氏硬度值合格；P91母材和焊缝的金相组织合格，符合规范要求，无损检测合格。4.根据权利要求1所述的一种管道焊口的中频感应热处理工艺...

【专利技术属性】
技术研发人员：王立翀，徐政，彭娟，朱晓春，
申请(专利权)人：王立翀，
类型：发明
国别省市：陕西,61