一种三通管接头焊后热处理方法技术

一种三通管接头焊后热处理方法，提供具有第一焊缝、第二焊缝和第三焊缝的三通管，首先建立三通管的有限元模型，设置三通焊缝热量输入条件q1、q2和q3以及边界条件建立热处理温度场仿真模型，以热输入条件q1、q2和q3为变量对三条焊缝位置的温度逐一进行迭代计算，直至计算出符合预设技术条件的热量输入条件q*1、q*2、q*3；在焊缝上布置加热器并按照热量输入条件q*1、q*2、q*3进行热处理。本方法能够对三通管上的焊缝进行同步加热，节约作业工时并降低长时间热处理对焊缝性能造成的热损伤。间热处理对焊缝性能造成的热损伤。间热处理对焊缝性能造成的热损伤。

【技术实现步骤摘要】
一种三通管接头焊后热处理方法


[0001]本专利技术属于焊接领域，具体涉及一种三通管焊后热处理方法。

技术介绍

[0002]马氏体钢具有良好的强度、硬度与耐磨性，在工业生产中获得了广泛应用，在能源、化工领域中常用于介质腐蚀性不强的管线制造。然而，马氏体钢焊接性能有限，在焊接时容易产生冷裂倾向和接头脆化，往往需要通过焊后热处理来改善其焊缝组织的韧性以及降低残余应力。对于马氏体钢制造的三通管接头而言，三通管的三道焊缝距离较近，焊接与热处理过程中热输入相互影响，按照传统方法逐一进行焊后热处理不仅增加工时消耗，还容易导致不同焊缝间热处理输入的热量相互干扰，使焊缝组织温度偏离设计，降低了焊后热处理的效果，影响了三通管接头的焊接强度。

技术实现思路

[0003]本专利技术的目的在于，提供一种三通管接头焊后热处理方法，能够对三通管的各条焊缝进行同步热处理。
[0004]根据本专利技术的实施例，提供一种三通管接头焊后热处理方法，该方法利用加热器对三通管进行加热，所述三通管上设置有第一焊缝、第二焊缝和第三焊缝，该方法包括以下步骤：建立所述三通管的有限元模型；设定所述第一焊缝、第二焊缝和第三焊缝的热量输入条件q1、q2和q3，设定所述三通管热传导的边界条件，建立所述三通管的热处理温度场仿真模型；给定目标加热温度T
c
和迭代阈值t，利用所述热处理温度场仿真模型计算平衡状态下所述第一焊缝的温度T1、所述第二焊缝的温度T2和所述第三焊缝的温度T3；设置迭代退出条件|T1‑
T
c/>|<t，|T2‑
T
c
|<t，|T3‑
T
c
|<t，以q1、q
2,
、q3的数值作为变量进行逐一迭代计算，获得满足所述迭代退出条件的热量输入条件q*1、q*2、q*3；在所述第一焊缝、第二焊缝和第三焊缝上布置加热器并以q*1、q*2、q*3热量输入条件进行同步加热。
[0005]通过上述方法，首先利用有限元分析对三通管的加热过程进行数值模拟，从而设计出合理的热量输入条件，从而实现对三通管三条焊缝的同步加热，有效缩短了三通管的焊后热处理工时，避免了逐一加热时不同焊缝相互影响引起的组织性能衰退。
[0006]进一步地，所述迭代计算的方法包括以下步骤：
[0007]i.当|T1‑
T
c
|>t，对q1进行数值迭代调整直至|T1‑
T
c
|<t；当|T1‑
T
c
|<t，进入步骤ii；
[0008]ii.当|T2‑
T
c
|>t，对q2进行数值迭代调整直至|T2‑
T
c
|<t；当|T2‑
T
c
|<t，进入步骤iii；
[0009]iii.当|T3‑
T
c
|>t，对q3进行数值迭代调整直至|T3‑
T
c
|<t；当|T3‑
T
c
|>t，判断是否同时满足|T1‑
T
c
|<t和|T2‑
T
c
|<t，若是，则确定当前的热量输入条件为q*1、q*2、q*3；否则返回步骤i继续迭代。
[0010]通过上述迭代计算，对三条焊缝的热输入条件进行逐一迭代优化，最终获得同时满足三条焊缝热处理工艺要求的热输入条件。
[0011]进一步地，所述数值迭代调整采用二分法迭代。利用二分法进行数值迭代能够缩短计算过程，降低模拟运算量。
[0012]进一步地，所述热量输入条件通过调整所述加热器在所述第一焊缝所在区域的覆盖宽度h1、在所述第二焊缝所在区域的覆盖宽度h2和在所述第三焊缝所在区域的覆盖宽度h3实现。通过调整加热器覆盖宽度，能够在不改变面热流密度载荷的情况下改变热输入条件，一方面降低迭代计算过程的计算量，另一方面降低对加热装置的硬件要求。
[0013]进一步地，进行迭代计算时，起始热量输入条件中h1、h2、h3的数值分别为所在区域管壁厚度的3倍。合理地设置初始条件能够降低迭代过程的计算总量。
[0014]进一步地，所述有限元模型配置为1:1比例模型，所述有限元模型网格划分单元类型为二阶20节点六面体传热单元。有限元模型网格尺度的划分决定模拟计算结果的精度和计算量，单元过大精度不足，单元过小计算耗时过长。
[0015]进一步地，Tc为740℃
‑
780℃，t<3℃。。Tc为决定马氏体钢焊后热处理效果的关键参数，t的取值决定了迭代计算的精度与总计算量。
[0016]进一步地，加热速度设置为5500/d℃/h以上且不超过220℃/h，冷却速度设置为7000/d℃/h以上且不超过280℃/h，其中d为以mm为单位计的管壁厚度。
[0017]进一步地，所述加热器包括热电偶与保温结构，在加热时环绕包覆于所述三通管上。保温结构降低热处理过程中的热量散失，其覆盖区域边界条件设置为绝热条件。
[0018]进一步地，该方法还包括对所述热处理温度场仿真模型的热输入位置进行调整的步骤。在特定的模型中，根据初始条件设置的不同，迭代计算的结果可能出现不收敛或收敛速度很慢的情况，在这种情况下可以对热输入的位置进行调整以优化加热模型。
[0019]进一步地，该方法中三通管采用马氏体钢制造。马氏体钢具有冷裂倾向，焊后性能容易发生显著衰退，对焊后热处理的工艺要求较高。
附图说明
[0020]图1为一实施例中三通管及加热装置的结构示意图。
[0021]上述附图的目的在于对本专利技术作出详细说明以便本领域技术人员能够理解本专利技术的技术构思，而非旨在限制本专利技术。为了表达简洁，上述附图仅示意性地画出了与本专利技术技术特征有关的结构，并未严格按照实际比例画出完整装置和全部细节。
具体实施方式
[0022]下面通过具体实施例结合附图对本专利技术作出进一步的详细说明。
[0023]本文中提及“实施例”意味着，结合实施例描述的特定特征、结构或特性可以包含在本文的至少一个实施例中。在说明书的各个位置出现的该短语并不一定指代同一实施例，也并非限定为互斥的独立或备选的实施例。本领域技术人员应当能够理解，在不发生结构冲突的前提下本文中的实施例可以与其他实施例相结合。
[0024]本文的描述中，除非另有明确的规定和限定，技术术语“安装”、“相连”、“连接”等应做广义理解，可以是活动连接，也可以是固定连接或成一体。对本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本申请实施例中的具体含义。
[0025]本文的描述中，“上”、“下”、“左”、“右”、“横向”、“纵向”、“高度”、本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种三通管接头焊后热处理方法，提供三通管和加热器，所述三通管上设置有第一焊缝、第二焊缝和第三焊缝，其特征在于，包括以下步骤：建立所述三通管的有限元模型；设定所述第一焊缝、第二焊缝和第三焊缝的热量输入条件q1、q2和q3，设定所述三通管热传导的边界条件，建立所述三通管的热处理温度场仿真模型；给定目标加热温度T
c
和迭代阈值t，利用所述热处理温度场仿真模型计算平衡状态下所述第一焊缝的温度T1、所述第二焊缝的温度T2和所述第三焊缝的温度T3；设置迭代退出条件|T1‑
T
c
|<t，|T2‑
T
c
|<t，|T3‑
T
c
|<t，以q1、q
2,
、q3的数值作为变量进行逐一迭代计算，获得满足所述迭代退出条件的热量输入条件q*1、q*2、q*3；在所述第一焊缝、第二焊缝和第三焊缝上布置加热器并以q*1、q*2、q*3热量输入条件进行同步加热。2.根据权利要求1所述的三通管接头焊后热处理方法，其特征在于，所述迭代计算的方法包括以下步骤：i.当|T1‑
T
c
|>t，对q1进行数值迭代调整直至|T1‑
T
c
|<t；当|T1‑
T
c
|<t，进入步骤ii；ii.当|T2‑
T
c
|>t，对q2进行数值迭代调整直至|T2‑
T
c
|<t；当|T2‑
T
c
|<t，进入步骤iii；iii.当|T3‑
T
c
|>t，对q3进行数值迭代调整直至|T3‑
...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘三云，卢胜中，苏军，董培科，路相军，黄小亮，
申请(专利权)人：中国核工业第五建设有限公司，
类型：发明
国别省市：