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一种低硬度合金管道的焊口热处理方法

阅读:91发布:2023-03-10

专利汇可以提供一种低硬度合金管道的焊口热处理方法专利检索,专利查询,专利分析的服务。并且本 发明 属于 合金 管道 热处理 技术领域,具体涉及一种低硬度合金管道的 焊接 热处理方法。所述方法包括焊接前预热、焊口焊接、焊后热处理步骤;其中,所述焊后热处理采用绑扎法固定 热电偶 ,且对大口径焊口采取分区控温措施,采用一片一偶,即一个加热器对应一个热电偶,保证每个加热器都有单独的热电偶控制,且控制 信号 来自加热器本身,每个热电偶均有一个 温度 显示表,同一焊口的加热器片功率应相同且能满足热处理需求。本发明所述方法焊后热处理中采用一片一偶的方式,确保控温准确,避免出现一个热电偶带多个加热器片的情况,有效防止焊后热处理加热器片功率过高、温度超温现象的发生。,下面是一种低硬度合金管道的焊口热处理方法专利的具体信息内容。

1.一种低硬度合金管道的焊接热处理方法,其特征在于,所述方法包括:
焊接前预热:焊接前进行预热以保证焊接坡口达到最低预热温度
焊口焊接:严格控制层间温度,层间温度超温时需要立即停止施焊;采用多层多道焊,钨极氩弧焊打底焊层厚度不小于3mm;
焊后热处理:采用绑扎法固定热电偶,且对大口径焊口采取分区控温措施,采用一片一偶,即一个加热器对应一个热电偶,保证每个加热器都有单独的热电偶控制,且控制信号来自加热器本身,每个热电偶均有一个温度显示表,同一焊口的加热器片功率应相同且能满足热处理需求。
2.根据权利要求1所述一种低硬度合金管道的焊接热处理方法,其特征在于,需要热处理的低硬度合金管道的材质包括SA-335P12、12Cr1MoVG、SA-335P91。
3.根据权利要求2所述一种低硬度合金管道的焊接热处理方法,其特征在于,在所述焊接前预热的步骤中,具体地:
当所述低硬度合金管道的材质为SA-335P91时,氩弧焊预热温度为150~200℃,电弧焊预热温度为200~250℃;层间温度为200~250℃;温度升到预热温度后保温至少30分钟;
当所述低硬度合金管道的材质为12Cr1MoVG时,预热温度为200-300℃,层间温度为
200-300℃;
当所述低硬度合金管道的材质为SA-335P12时,预热温度150-200℃,层间温度为150-
400℃;
使用K型铠装热电偶作为温度控制元件来监控测温,在焊接前,确保坡口达到最低预热温度,使用红外测温仪在坡口内测量。
4.根据权利要求2所述一种低硬度合金管道的焊接热处理方法,其特征在于,在所述焊口焊接的步骤,具体地:
当对材质为SA-335P91的低硬度合金管道进行焊接时,采用 焊丝和 焊
条,焊道的单层增厚不大于焊条直径,单焊道宽度不大于所用焊条直径的4倍;
当对材质为12Cr1MoVG和SA-335P12的低硬度合金管道进行焊接时,采用 焊丝和焊条,焊道的单层增厚不大于所用焊条直径加2mm,单焊道宽度不大于
所用焊条直径的5倍。
5.根据权利要求4所述一种低硬度合金管道的焊接热处理方法,其特征在于,所述焊后热处理的步骤,具体为:
当材质为SA-335P91时,对SA-335P91的焊口焊接完成后,将焊件温度降至80-100℃,保温1-2h后进行焊后热处理,焊后热处理温度750-770℃;
当材质为12Cr1MoVG和SA-335P12时,对焊口的热处理应在焊口焊接完成后立即进行,对12Cr1MoVG材质焊口的焊后热处理温度为720-750℃,对SA-335P12材质焊口的焊后热处理温度为670-700℃;
对焊口的恒温时间均根据《DL/T 819火发电厂焊接热处理技术规程》选取。

说明书全文

一种低硬度合金管道的焊口热处理方法

技术领域

[0001] 本发明属于合金管道热处理技术领域,具体涉及一种低硬度合金管道的焊口热处理方法。

背景技术

[0002] 余热锅炉连接管道的主要材质包括SA-335P91、12Cr1MoVG、SA-335P12等。
[0003] 在锅炉产品制造过程中,经热处理后的管道和连接管现场检测合格范围(包括母材焊缝)的参考值如下:SA-335P91硬度参考范围为:185-250HBW,12Cr1MoVG的硬度参考范围为141-205HBW,SA-335P12的硬度参考范围为123-195HBW。但是,目前通过检测中心对部分合金管道母材硬度进行了抽检,发现余热锅炉连接管道母材硬度值普遍接近标准下限值,低硬度的合金管道不仅失去了高强钢的作用,并且低硬度的合金管道给焊接的施工工作带来了难度。
[0004] 部分电厂出现过热处理质量不合格导致余热锅炉连接管道更换或者返厂处理的情况,由于燃气机组余热锅炉为模化安装,如果模块上余热锅炉连接管道热处理质量不达标,如硬度过低将会导致整片模块无法使用,增加了相关更换费用,延误了工期,造成的经济损失巨大。
[0005] 为确保机组长期稳定运行,继续一种用于低硬度合金管道的热处理方法,以保证合金母材硬度值偏低时的合金管道焊口热处理质量。

发明内容

[0006] 针对上述技术问题,本发明提供一种低硬度合金管道的焊口热处理方法,为保证合金母材硬度值偏低时的合金管道焊口热处理质量,首先通过焊前预热减少焊接应,减少延迟裂纹的出现;在焊口焊接过程中严格控制层间温度,以有效避免焊缝晶粒粗大和烧损组织;并且在焊后热处理中采用一片一偶的方式,确保控温准确,避免出现一个热电偶带多个加热器片的情况,有效防止焊后热处理加热器片功率过高、温度超温现象的发生;在焊后热处理中采用绑扎法固定热电偶,减少了合金管道母材出现过烧的几率。
[0007] 本发明是通过以下技术方案实现的:
[0008] 一种低硬度合金管道的焊接热处理方法,所述方法包括:
[0009] 焊接前预热:焊接前进行预热以保证焊接坡口达到最低预热温度;
[0010] 焊口焊接:严格控制层间温度,层间温度超温时需要立即停止施焊;采用多层多道焊,钨极氩弧焊打底焊层厚度不小于3mm;
[0011] 焊后热处理:采用绑扎法固定热电偶,且对大口径焊口采取分区控温措施,采用一片一偶,即一个加热器对应一个热电偶,保证每个加热器都有单独的热电偶控制,且控制信号来自加热器本身,每个热电偶均有一个温度显示表,同一焊口的加热器片功率应相同且能满足热处理需求。
[0012] 进一步地,需要热处理的低硬度合金管道的材质包括SA-335P12、12Cr1MoVG、SA-335P91。
[0013] 进一步地,在所述焊接前预热的步骤中,具体地:
[0014] 当所述低硬度合金管道的材质为SA-335P91时,氩弧焊预热温度为150~200℃,电弧焊预热温度为200~250℃;层间温度为200~250℃;温度升到预热温度后保温至少30分钟;
[0015] 当所述低硬度合金管道的材质为12Cr1MoVG时,预热温度为200-300℃,层间温度为200-300℃;
[0016] 当所述低硬度合金管道的材质为SA-335P12时,预热温度150-200℃,层间温度为150-400℃;
[0017] 使用K型铠装热电偶作为温度控制元件来监控测温,在焊接前,确保坡口达到最低预热温度,使用红外测温仪在坡口内测量。
[0018] 进一步地,在所述焊口焊接的步骤,具体地:
[0019] 当对材质为SA-335P91的低硬度合金管道进行焊接时,采用 焊丝焊条,焊道的单层增厚不大于焊条直径,单焊道宽度不大于所用焊条直径的4倍;
[0020] 当对材质为12Cr1MoVG和SA-335P12的低硬度合金管道进行焊接时,采用 焊丝和 焊条,焊道的单层增厚不大于所用焊条直径加2mm,单焊道宽度不大于所用焊条直径的5倍。
[0021] 进一步地,所述焊后热处理的步骤,具体为:
[0022] 当材质为SA-335P91时,对SA-335P91的焊口焊接完成后,将焊件温度降至80-100℃,保温1-2h后进行焊后热处理,焊后热处理温度750-770℃;
[0023] 当材质为12Cr1MoVG和SA-335P12时,对焊口的热处理应在焊口焊接完成后立即进行,对12Cr1MoVG材质焊口的焊后热处理温度为720-750℃,对SA-335P12材质焊口的焊后热处理温度为670-700℃;
[0024] 对焊口的恒温时间均根据《DL/T819火力发电厂焊接热处理技术规程》选取。
[0025] 本发明的有益技术效果:
[0026] 焊接过程是一个不均匀加热和冷却的过程,焊缝中存在很大的残余应力,本发明所述方法针对合金母材硬度值偏低的焊口,通过控制焊前预热条件,能够减少焊接应力,减少延迟裂纹的出现;
[0027] 本发明所述方法焊后热处理中采用一片一偶的方式,确保控温准确,避免出现一个热电偶带多个加热器片的情况,有效防止焊后热处理加热器片功率过高、温度超温现象的发生;在焊后热处理中采用绑扎法固定热电偶,减少了合金管道母材出现过烧的几率。
[0028] 本发明所述方法适用于合金管道母材硬度低的情况,为合金管道母材硬度低情况下的焊口焊接的及热处理质量提供了技术指导;对于合金母材硬度值合适的焊口热处理也有一定的借鉴意义。附图说明
[0029] 图1为本发明实施例中一种低硬度合金管道的焊口热处理方法横剖面示意图;
[0030] 图2为本发明实施例中一种低硬度合金管道的焊口热处理方法侧面示意图;
[0031] 附图标记:1.热电偶;2.加热器。

具体实施方式

[0032] 为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白,以下结合附图及实施例,对本发明进行进一步详细描述。应当理解,此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明,并不用于限定本发明。
[0033] 相反,本发明涵盖任何由权利要求定义的在本发明的精髓和范围上做的替代、修改、等效方法以及方案。进一步,为了使公众对本发明有更好的了解,在下文对本发明的细节描述中,详尽描述了一些特定的细节部分。对本领域技术人员来说没有这些细节部分的描述也可以完全理解本发明。
[0034] 针对现有技术中余热锅炉连接管道硬度过低将会导致整片模块无法使用,增加了相关更换费用,延误工期,造成的经济损失巨大的技术问题,本发明实施例提供一种低硬度合金管道的焊接热处理方法,所述方法包括焊接前预热、焊口焊接以及焊后热处理步骤;
[0035] 在本实施例中,需要热处理的低硬度合金管道的材质包括SA-335P12、12Cr1MoVG、SA-335P91。
[0036] 焊接前预热:焊接前进行预热以保证焊接坡口达到最低预热温度;具体地,当所述低硬度合金管道的材质为SA-335P91时,氩弧焊预热温度为150~200℃,电弧焊预热温度为200~250℃;层间温度为200~250℃;温度升到预热温度后保温至少30分钟;当所述低硬度合金管道的材质为12Cr1MoVG时,预热温度为200-300℃,层间温度为200-300℃;当所述低硬度合金管道的材质为SA-335P12时,预热温度150-200℃,层间温度为150-400℃;
[0037] 使用K型铠装热电偶作为温度控制元件来监控测温,在焊接前,确保坡口达到最低预热温度,使用红外测温仪在坡口内测量。必要时应在坡口处整圈包覆岩,防止热量散失。其中,对于垂直管(2G),将热电偶对称分布于坡口两侧,且不得少于两个;对于平管(5G)则在坡口上、下对称布置热电偶。加热时,加热器包扎应空出焊缝部位,保温材料包扎时,也同样空出焊缝部位,但必须覆盖整个加热器。热电偶距离坡口边缘25-35mm。因为焊接过程是一个不均匀加热和冷却的过程,焊缝中存在很大的残余应力,焊前预热可以减少焊接应力,减少延迟裂纹的出现。
[0038] 焊口焊接:严格控制层间温度,层间温度超温时需要立即停止施焊;采用多层多道焊,钨极氩弧焊打底焊层厚度不小于3mm;具体地:当对材质为SA-335P91的低硬度合金管道进行焊接时,采用 焊丝和 焊条,焊道的单层增厚不大于焊条直径,单焊道宽度不大于所用焊条直径的4倍;当对材质为12Cr1MoVG和SA-335P12的低硬度合金管道进行焊接时,采用 焊丝和 焊条,焊道的单层增厚不大于所用焊条直径加2mm,单焊道宽度不大于所用焊条直径的5倍。其中,层间温度过高会引起热影响区晶粒粗大,使焊缝强度及低温冲击韧性下降,如低于预热温度则可能在焊接过程中产生裂纹;因此,在焊口焊接步骤需要严格控制层间温度,层间温度超温立即通知焊工停止施焊,在焊接时应在保证质量的前提下采用小电流
[0039] 焊后热处理:采用绑扎法固定热电偶,且对大口径焊口采取分区控温措施,采用一片一偶,即一个加热器对应一个热电偶,保证每个加热器都有单独的热电偶控制,且控制信号来自加热器本身,每个热电偶均有一个温度显示表,避免出现一个热电偶控制多片加热器的情况,同一焊口的加热器片功率应相同且能满足热处理需求。具体地,当材质为SA-335P91时,对SA-335P91的焊口焊接完成后,将焊件温度降至80-100℃,保温1-2h后进行焊后热处理,焊后热处理温度750-770℃;当材质为12Cr1MoVG和SA-335P12时,对焊口的热处理应在焊口焊接完成后立即进行,对12Cr1MoVG材质焊口的焊后热处理温度为720-750℃,对SA-335P12材质焊口的焊后热处理温度为670-700℃;对焊口的恒温时间均根据《DL/T819火力发电厂焊接热处理技术规程》选取,具体可以参见《DL/T819-210火力发电厂焊接热处理技术规程》。
[0040] 本实施例中提供的焊后热处理可以有效地释放焊缝中的应力,改善焊接接头的金相组织和力学性能。一片一偶的方式可以确保控温准确,避免出现一个热电偶带多个加热器片的情况,有效防止焊后热处理加热器片功率过高、温度超温现象的发生,并且采用绑扎法固定热电偶,减少了合金管道母材出现过烧的几率。
[0041] 并且本实施例中,一片一偶的方式可以避免出现以下情况:(1)热电偶放置在功率不同的加热器片上,会导致并联的另一个功率高的加热器片持续升温,达到相变温度时即造成金相组织发生变化。(2)加热器片功率较小,为达到加温效果,实际采用了辅助加热的方法,但辅助加热时只使用了一个热电偶,导致看守机器人员无法得到辅助加热各加热区域的详细温度数据,造成输送温度不均匀。因此即使在辅助加热时也应根据加热区域的数量布置热电偶,做到每片加热器布置一个热电偶并有相应数量的复式表显示温度。
[0042] 在本实施例中,以φ559焊口的焊后热处理为例,使用8个控温热电偶,8个加热器片,具体布置如图1-2所示。其中,采用绑扎法固定热电偶的原因为:在项目施工前期,通过对比绑扎法和点焊法,设定相同的热处理温度,升降温速度相同,发现采用绑扎法的焊缝实际温度比采用点焊法的焊缝实际温度略低一些,当热处理设备的显示温度达到设定温度时,点焊法的实际温度跟设定温度相差不多,而采用绑扎法的实际温度略低于设定温度,最终确定对于母材硬度值偏低的合金管道焊缝采用绑扎法固定热电偶,避免出现超温过烧现象。绑扎法相对于点焊法最大的优势在于可以避免焊口实际热处理温度过高,造成硬度下降明显和出现不合格金相组织。
[0043] 应用实例:广东大唐高要热电冷联产项目#1机组再热器进出口管道、再热器进出口母管、高过集箱、再热器减温器进出口管道、过热器减温器进出口管道、四大管道等合金管道焊口热处理。上述项目采用了本发明所提供的低硬度合金管道的焊口热处理方法。,圆满地完成了合金管道的热处理工作,热处理均一次合格,确保工期不被延误,节省了热处理成本,确保了焊口热处理质量,为机组后续的稳定运行奠定了良好的基础
[0044] 经济效益分析:所有合金管道焊口热处理一次合格,确保了管道的使用寿命,避免了管道热处理不合格的二次热处理费用。部分电厂出现过热处理质量不合格导致管道更换或者返厂处理的情况,由于燃气机组余热锅炉为模块化安装,如果模块上合金管道热处理质量不达标,硬度过低将会导致整片模块无法使用,增加了相关更换费用,延误了工期,造成的经济损失巨大。经过计算在广东大唐高要热电冷联产项目#1中,采用本发明所述方法能够节省合金管道二次热处理费用4万元,节省管道更换费用10万元,节省人工费用2万元,带来的直接经济效益16万。并且,热处理过程需要大量的电能以及岩棉等材料,热处理一次合格避免了重复热处理消耗的电能。
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