三通主管對接接頭局部焊后熱處理方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及三通主管對接接頭局部焊后熱處理方法，其采用主加熱裝置和輔助加熱裝置同時加熱，主加熱裝置的加熱元件等功率、等寬度對稱布置在焊縫的兩端，控溫?zé)犭娕疾贾迷诤缚p的與支管所在側(cè)相對的一側(cè)位置上，熱處理曲線按給定的焊后熱處理工藝參數(shù)設(shè)定；輔助加熱裝置的加熱元件緊靠主加熱裝置主管端布置，控溫?zé)犭娕疾贾迷谥骷訜嵫b置端部處主管上與三通肩部頂點相對的位置，熱處理時恒溫溫度為主加熱裝置獨立加熱恒溫階段端部處管道上的溫度±10℃，升溫時間、恒溫時間及降溫速度分別為主加熱裝置相應(yīng)參數(shù)的90%~110%。本發(fā)明方法有效避免了加熱區(qū)域最高溫度點偏離焊縫，減小了焊縫的周向溫差，滿足接頭焊后熱處理技術(shù)要求。
【專利說明】三通主管對接接頭局部焊后熱處理方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種三通主管對接接頭局部焊后熱處理方法，其特別適用于支管已與外部管道連接的三通主管對接接頭的局部焊后熱處理。

【背景技術(shù)】
[0002]焊后熱處理是為消除對接接頭殘余應(yīng)力、改善對接接頭的組織和性能而進行的一種熱處理，其一般工藝流程為:安裝熱電偶一布置加熱裝置一設(shè)定熱處理參數(shù)一包裹保溫棉一進行熱處理。
[0003]三通是管系的重要連接部件，在服役現(xiàn)場與外部管道焊接后需要進行焊后熱處理時，通常只能進行局部焊后熱處理。該對接接頭一端連接外部管道，另一端連接三通，因此焊縫兩端的散熱條件存在顯著差異，加熱時若以焊縫為中心等功率布置加熱裝置，則加熱區(qū)域的最高溫度會偏離加熱裝置的中心，即偏離焊縫。偏移量與偏移的最高溫度受三通材料種類、規(guī)格、環(huán)境條件、焊后熱處理工藝等因素的強烈影響，并沒有簡單規(guī)律可循；同時三通的肩部和腹部傳熱也存在差異，導(dǎo)致焊縫除了存在沿主管的縱向溫差外，還存在沿焊縫的周向溫差。傳統(tǒng)上這種接頭熱處理時，在支管端布置較多的功率，以補償該端熱量損失，多布置的功率大小根據(jù)經(jīng)驗決定。這種憑借經(jīng)驗的方法常常使最高溫度點并不能正好位于焊縫上。最高溫度的偏移和周向溫差的存在，惡化了接頭焊后熱處理的溫度場，加大了熱處理后接頭的殘余應(yīng)力，對接頭使用性能與壽命產(chǎn)生不利影響；當(dāng)偏移的最高溫度超過材料相變點后，材料發(fā)生再結(jié)晶，對接頭性能造成嚴重損傷，甚至直接導(dǎo)致接頭報廢。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是克服現(xiàn)有經(jīng)驗方法的不足，提供一種改進的三通主管對接接頭局部焊后熱處理方法。
[0005]為解決以上技術(shù)問題，本發(fā)明采取如下技術(shù)方案:
[0006]一種三通主管對接接頭局部焊后熱處理方法，三通主管對接接頭包括由主管和支管構(gòu)成的三通，管道，連接主管與管道的焊縫，焊后熱處理方法采用主加熱裝置和輔助加熱裝置同時對三通主管對接接頭進行加熱，其中:
[0007]主加熱裝置的設(shè)置如下:
[0008]加熱元件等功率、等寬度對稱布置在焊縫的兩端；
[0009]控溫?zé)犭娕疾贾迷诤缚p的與支管所在側(cè)相對的一側(cè)位置上；
[0010]熱處理曲線按給定的焊后熱處理工藝參數(shù)設(shè)定；
[0011]輔助加熱裝置的設(shè)置如下:
[0012]加熱元件緊靠主加熱裝置主管端布置；
[0013]控溫?zé)犭娕疾贾迷谥骷訜嵫b置端部處主管上與三通肩部頂點相對的位置；
[0014]熱處理曲線按如下參數(shù)設(shè)定:
[0015]恒溫溫度Tfh = TD±10°C，其中，Td為所述主加熱裝置獨立加熱恒溫階段端部處管道上的溫度；
[0016]升溫時間tfS = (I ±10% )tzs，其中，tzs為主加熱裝置的升溫時間；
[0017]恒溫時間tfh = (I ±10% )tzh，其中，tzh為主加熱裝置的恒溫時間；
[0018]恒溫后降溫至300°C時的降溫速度Vfj = (1±10% )Vzj，其中，Vzj為主加熱裝置的降溫速度；
[0019]主加熱裝置和輔助加熱裝置同時開始加熱。
[0020]優(yōu)選地，輔助加熱裝置的恒溫溫度Tfh = TD±5°C，最優(yōu)選地，輔助加熱裝置的恒溫溫度 Tfh = TDo
[0021]根據(jù)本發(fā)明，Td可以通過實驗測量、計算或二者相結(jié)合的方法獲得。
[0022]優(yōu)選地，所述輔助加熱裝置的升溫時間、恒溫時間、恒溫后降溫至300°C時的降溫速度分別與所述主加熱裝置的升溫時間、恒溫時間、降溫速度對應(yīng)相同。
[0023]優(yōu)選地，所述的三通的支管已與外部管道焊接。
[0024]根據(jù)本發(fā)明，所述的三通和管道的材料相同或不同，即三通和管道可以為同種鋼或異種鋼。主管和管道的規(guī)格可以相同或不同。
[0025]根據(jù)本發(fā)明的一個具體方面:所述方法包括如下步驟:
[0026](I)、安裝熱電偶:在焊縫的與所述支管所在側(cè)相對的一側(cè)位置上安裝I支熱電偶，作為主加熱裝置的控溫?zé)犭娕迹辉谂c三通肩部頂點相對的主加熱裝置端部處主管上安裝I支熱電偶，作為輔助加熱裝置的控溫?zé)犭娕迹?br> [0027](2)、安裝主加熱裝置:選擇柔性加熱繩或加熱片作為加熱元件，以焊縫為中心，焊縫兩端等功率、等寬度對稱布置主加熱裝置，布置寬度根據(jù)焊后熱處理工藝要求確定；
[0028](3)、安裝輔助加熱裝置:選擇柔性加熱繩或加熱片作為加熱元件，緊靠主加熱裝置主管端布置加熱元件，加熱元件全部布置在主管上或在其空間有限時，部分布置在支管上；
[0029](4)、設(shè)定主加熱裝置熱處理曲線；
[0030](5)、設(shè)定輔助加熱裝置熱處理曲線；
[0031](6)、覆蓋保溫棉:在主加熱裝置和輔助加熱裝置及其外側(cè)至少300_范圍內(nèi)覆蓋保溫棉；
[0032](7)、可能的條件下關(guān)閉管道上的閥門、封堵管道端口 ；
[0033](8)、主加熱裝置和輔助加熱裝置同時開始加熱。
[0034]根據(jù)本發(fā)明，三通肩部頂點是支管與主管連接處上的點，三通肩部頂點有2個，該2個三通肩部頂點所在的直線與主管的軸線平行。本發(fā)明工藝主要在工程上應(yīng)用。應(yīng)理解，此處所謂的“點”不能局限理解為數(shù)學(xué)意義上的“點”，而是包括了以“點”為中心的一定范圍內(nèi)的位置。
[0035]此外，本發(fā)明中，兩個位置相對是指這兩個位置基本在一條垂直線或水平線上。
[0036]由于以上技術(shù)方案的實施，本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有以下優(yōu)點:
[0037]對于三通主管對接接頭來說，因焊縫一端與管道連接，另一端與散熱量大的三通連接，焊縫兩端的傳熱條件是不同的，發(fā)明人理論研究與工程實踐發(fā)現(xiàn)，傳統(tǒng)的在焊縫兩端等功率布置加熱裝置的熱處理方法導(dǎo)致熱處理質(zhì)量不良的原因在于:由于焊縫兩端傳熱條件不同，等功率布置加熱裝置時，最高溫度并不在加熱裝置的中心，而是向傳熱量小的管道端偏移，偏移量受三通結(jié)構(gòu)、材料、環(huán)境因素、熱處理工藝的影響，最高溫度點位置難以簡單而準確確定；此外，由于受支管的影響，焊縫除了存在沿主管的縱向溫差外，還存在周向溫差。最高溫度的偏移和周向溫差的存在，惡化了加熱區(qū)域溫度場特性，加大了熱處理后接頭殘余應(yīng)力，特別是當(dāng)偏移達到的最高溫度超過材料的相變點后，對接頭性能造成嚴重損傷，甚至導(dǎo)致接頭報廢。本發(fā)明方法根據(jù)焊縫兩端傳熱條件的不同來設(shè)置相應(yīng)主加熱裝置和輔助加熱裝置，通過主加熱裝置對焊縫加熱，通過輔助加熱裝置對傳熱量大的三通支管一端進行定量溫度補償，輔助加熱裝置的定量補償溫度取自于主加熱裝置獨立加熱時端部處管道上的溫度。這種加熱裝置的布置和溫度的控制方式，使得焊縫兩端溫度完全對稱分布，且不受三通結(jié)構(gòu)、材料、焊后熱處理工藝等的影響，簡單而又有效避免了加熱區(qū)域最高溫度點偏離焊縫和周向溫差的存在，避免了焊接兩端溫度場不對稱導(dǎo)致的附加應(yīng)力，克服了傳統(tǒng)經(jīng)驗方法的不利影響，滿足接頭焊后熱處理技術(shù)要求。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0038]圖1為三通主管對接接頭的示意圖；
[0039]圖2為顯示了主管底部和三通肩部頂點位置，主加熱裝置及其控溫?zé)犭娕嫉氖疽鈭D；
[0040]圖3為顯示了主加熱裝置、輔助加熱裝置的示意圖；
[0041]圖4顯示了主加熱裝置的焊后熱處理曲線和輔助加熱裝置焊后熱處理曲線；
[0042]其中:
[0043]01、三通主管對接接頭；
[0044]1、主管；
[0045]2、支管；
[0046]3、管道；
[0047]11、焊縫；
[0048]12、三通肩部頂點；
[0049]13、主管底部；
[0050]14、與主管底部連接的焊縫位置；
[0051]15、與三通肩部頂點相對的主加熱裝置端部處管道上的位置；
[0052]16、與三通肩部頂點相對的主加熱裝置端部處主管上的位置；
[0053]20、主加熱裝置的控溫?zé)犭娕迹?br> [0054]21、主加熱裝置；
[0055]31、輔助加熱裝置；
[0056]32、輔助加熱裝置的控溫?zé)犭娕迹?br> [0057]41、主加熱裝置熱處理曲線；
[0058]42、輔助加熱裝置控溫曲線；
[0059]Tzh:主加熱裝置焊后熱處理恒溫溫度；
[0060]tzs:主加熱裝置焊后熱處理升溫時間；
[0061]tzh:主加熱裝置焊后熱處理恒溫時間；
[0062]Vzj:主加熱裝置焊后熱處理降溫速度；
[0063]Tfh:輔助加熱裝置熱處理恒溫溫度；
[0064]tfs:輔助加熱裝置熱處理升溫時間；
[0065]tft:輔助加熱裝置熱處理恒溫時間；
[0066]Vfj:輔助加熱裝置恒溫后降溫至300°C時的降溫速度。

【具體實施方式】
[0067]如圖1至4所示，三通主管對接接頭01包括由主管I和支管2構(gòu)成的三通、管道
3、連接主管I和管道3的焊縫11。當(dāng)對三通主管對接接頭01進行焊后熱處理時，將主加熱裝置21 (加熱繩、加熱片等)等功率、等寬度對稱布置在焊縫11的左右兩端，每端的布置寬度根據(jù)焊后熱處理工藝的要求確定。在焊縫11的與支管2所在側(cè)相對的一側(cè)(即圖中焊縫11與主管底部13連接的位置14)布置I支熱電偶，作為主加熱裝置21的控溫?zé)犭娕?0。在與三通肩部頂點12相對的主加熱裝置21端部處主管上16的位置布置I支熱電偶，作為輔助加熱裝置的控溫?zé)犭娕?2。緊靠主加熱裝置21的主管端布置輔助加熱裝置31。
[0068]根據(jù)主加熱裝置21的功率、布置寬度、給定的焊后熱處理曲線41，通過計算的方法或者通過實驗測量的方法或者二者相結(jié)合的方法，獲得主加熱裝置21獨立加熱時恒溫階段與三通肩部頂點12相對的主加熱裝置端部處管道上的位置15處的溫度TD。
[0069]主加熱裝置21的熱處理曲線41按給定的焊后熱處理工藝設(shè)定，輔助加熱裝置熱處理曲線42按如下參數(shù)設(shè)定:
[0070]恒溫溫度Tfh = Td ± 10 O
[0071]升溫時間tfS = (l±10%)tzs
[0072]恒溫時間tfh = (I ± 10% ) tzh
[0073]恒溫后降溫至300°C時的降溫速度Vfj = (I ±10% )VzJ
[0074]主加熱裝置21和輔助加熱裝置31同時開始加熱進行熱處理。
[0075]加熱時需要對主加熱裝置21和輔助加熱裝置31及其外側(cè)至少300mm范圍內(nèi)受熱區(qū)域進行保溫，同時采用工程措施，如堵塞管道端口、關(guān)閉管道閥門等，消除或減少三通內(nèi)部空氣流動。
[0076]下面結(jié)合具體實施例對本發(fā)明的三通主管對接接頭焊后處理工藝進行詳細說明，但本發(fā)明不限于以下實施例。
[0077]某電站再熱器出口聯(lián)箱上有一等徑T型三通，材料為SA355-P92，主、支管規(guī)格為0D762 X 59.0 (mm)，主管對接接頭至支管中心距離為500mm，與主管相連的管道材料為P92，規(guī)格為0D762 X 38.0 (mm)。主管對接接頭返修后，焊接工藝要求對主管對接接頭進行焊后熱處理，焊后熱處理的加熱寬度為焊縫每側(cè)不小于主管壁厚的2倍，熱處理工藝為恒溫溫度750°C，恒溫時間6h，從室溫升溫至恒溫溫度的時間為15h，從恒溫溫度降溫至300°C的降溫速度為50°C /h。
[0078]采用本發(fā)明方法對該三通主管對接接頭進行局部焊后熱處理，具體實施步驟如下:
[0079](I)、布置熱電偶:在焊縫的與支管所在側(cè)相對的一側(cè)布置I支熱電偶，作為主加熱裝置控溫?zé)犭娕?；在與三通肩部頂點相對的主加熱裝置端部處主管上安裝I支熱電偶，作為輔助加熱裝置控溫?zé)犭娕肌?br> [0080](2)布置主加熱裝置:采用片狀加熱器，以焊縫為中心，焊縫兩側(cè)等功率、等寬度對稱布置加熱片，且兩側(cè)布置寬度均為120mm。
[0081](3)布置輔助加熱裝置:采用繩狀加熱器，在緊靠主加熱裝置的主管端纏繞加熱繩，纏繞寬度為100mm。
[0082](4)計算與實驗相結(jié)合確定輔助加熱裝置恒溫溫度:根據(jù)理論計算，主加熱裝置獨立加熱時，恒溫階段其端部處管道上的溫度為625°C。相同的三通，采用相同的主加熱裝置，安裝階段焊接熱處理時，記錄的主加熱裝置端部溫度為620-640°C，取625°C為輔助加熱裝置恒溫溫度。
[0083](5)按給定的焊后熱處理工藝參數(shù)設(shè)定主加熱裝置熱處理曲線。
[0084](6)設(shè)定輔助加熱裝置熱處理曲線:設(shè)定輔助加熱裝置恒溫溫度為625°C，升溫時間、恒溫時間、從恒溫溫度降至300°C時的降溫速度與主加熱裝置相同，即分別為15h, 6h, 50 °C /h。
[0085](7)、受熱區(qū)域保溫:保溫范圍為加熱元件覆蓋范圍及外側(cè)500mm、三通全部及與支管連接的管道100mm范圍。
[0086](8)、主加熱裝置、輔助加熱裝置同時開始加熱。
[0087]工程實施時，用測溫儀器對加熱區(qū)域的溫度測量表明，采取上述焊后熱處理方法，焊縫處溫度即為加熱區(qū)域最高溫度，且周向溫度很小，滿足接頭焊后熱處理技術(shù)要求。
[0088]上述實施例只為說明本發(fā)明的技術(shù)構(gòu)思及特點，其目的在于讓熟悉此項技術(shù)的人士能夠了解本發(fā)明的內(nèi)容并據(jù)以實施，并不能以此限制本發(fā)明的保護范圍。凡根據(jù)本發(fā)明精神實質(zhì)所作的等效變化或修飾，都應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種三通主管對接接頭局部焊后熱處理方法，所述的三通主管對接接頭包括由主管和支管構(gòu)成的三通，管道，連接所述主管與管道的焊縫，其特征在于:所述焊后熱處理方法采用主加熱裝置和輔助加熱裝置同時對所述三通主管對接接頭進行加熱，其中: 所述主加熱裝置的設(shè)置如下: 加熱元件等功率、等寬度對稱布置在所述焊縫的兩端； 控溫?zé)犭娕疾贾迷谒龊缚p的與所述支管所在側(cè)相對的一側(cè)位置上； 熱處理曲線按給定的焊后熱處理工藝參數(shù)設(shè)定； 所述輔助加熱裝置的設(shè)置如下: 加熱元件緊靠主加熱裝置主管端布置； 控溫?zé)犭娕疾贾迷谥骷訜嵫b置端部處主管上與所述三通肩部頂點相對的位置； 熱處理曲線按如下參數(shù)設(shè)定: 恒溫溫度Tfh = TD±10°C，其中，Td為所述主加熱裝置獨立加熱恒溫階段端部處管道上的溫度； 升溫時間tfS = (1±10% )tzs，其中，tzs為主加熱裝置的升溫時間； 恒溫時間tft = (1±10% )tzh，其中，tzh為主加熱裝置的恒溫時間； 恒溫后降溫至300°c時的降溫速度Vfj = (1±10% )vzj，其中，Vzj為主加熱裝置的降溫速度； 主加熱裝置和輔助加熱裝置同時開始加熱。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的三通主管對接接頭局部焊后熱處理方法，其特征在于:所述輔助加熱裝置的恒溫溫度Tfh = TD。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的三通主管對接接頭局部焊后熱處理方法，其特征在于:所述的Td通過實驗測量、計算或二者相結(jié)合的方法獲得。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的三通主管對接接頭局部焊后熱處理方法，其特征在于:所述輔助加熱裝置的升溫時間、恒溫時間、恒溫后降溫至300°C時的降溫速度分別與所述主加熱裝置的升溫時間、恒溫時間、降溫速度對應(yīng)相同。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的三通主管對接接頭局部焊后熱處理方法，其特征在于:所述的三通的支管已與外部管道焊接。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的三通主管對接接頭局部焊后熱處理方法，其特征在于:所述的三通和管道的材料相同或不同。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的三通主管對接接頭局部焊后熱處理方法，其特征在于:所述的主管和所述的管道的規(guī)格相同或不同。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的三通主管對接接頭局部焊后熱處理方法，其特征在于:所述方法包括如下步驟: (1)、安裝熱電偶:在焊縫的與所述支管所在側(cè)相對的一側(cè)位置上安裝I支熱電偶，作為主加熱裝置的控溫?zé)犭娕迹辉谂c三通肩部頂點相對的主加熱裝置端部處主管上安裝I支熱電偶，作為輔助加熱裝置的控溫?zé)犭娕迹? (2)、安裝主加熱裝置:選擇柔性加熱繩或加熱片作為加熱元件，以焊縫為中心，焊縫兩端等功率、等寬度對稱布置主加熱裝置，布置寬度根據(jù)焊后熱處理工藝要求確定； (3)、安裝輔助加熱裝置:選擇柔性加熱繩或加熱片作為加熱元件，緊靠主加熱裝置主管端布置加熱元件，加熱元件全部布置在主管上或在其空間有限時，部分布置在支管上； (4)、設(shè)定主加熱裝置熱處理曲線； (5)、設(shè)定輔助加熱裝置熱處理曲線； (6)、覆蓋保溫棉:在主加熱裝置和輔助加熱裝置及其外側(cè)至少300mm范圍內(nèi)覆蓋保溫棉； (7)、可能的條件下關(guān)閉管道上的閥門、封堵管道端口； (8)、主加熱裝置和輔助加熱裝置同時開始加熱。
【文檔編號】B23K37/00GK104148841SQ201410404328
【公開日】2014年11月19日 申請日期:2014年8月15日 優(yōu)先權(quán)日:2014年8月15日
【發(fā)明者】陳忠兵, 孫志強, 張?zhí)K閩, 湯淳波, 呂一仕 申請人:蘇州熱工研究院有限公司, 中國廣核集團有限公司, 國電泰州發(fā)電有限責(zé)任公司