专利名称：承压类设备焊后消应力热处理技术的制作方法
技术领域：
本技术方案涉及焊后热处理工艺技术领域，具体是ー种承压类设备焊后消应カ热处理技术。
背景技术：
退火、铸、锻、焊件等在冷却时由于各部位冷却速度不同而产生内应力，金属及合金在冷变形加工中以及エ件在切削加工过程中也产生内应力。若内应カ较大而未及时予以去除，常导致エ件变形甚至形成裂纹。去除应カ退火并不能将内应力完全去除，而只是部分去除，从而消除它的有害作用。
对于焊件来说，焊后热处理的主要目的是为了消除残余应力。焊接残余应カ是由于焊接引起焊件不均匀的温度分布，焊缝金属的热胀冷缩等原因造成的，所以伴随焊接施エ必然会产生残余应力。一般钢种选择最后一次回火温度减去25°C的温度进行消除应カ处理。常规的焊接件去除应カ的回火在500°C 600°C之间，保温后出炉空冷。如果装炉的方式不正确也是会造成产品产生变形的，就回火的エ艺本身不会对产品的变形产生大大的影响。对于压力容器，由于其压力等要求，现有技术中的给去应力方案都不能直接适用。所以工程人员在工程实践中，多是參考非压カ容器焊接后热处理的エ艺參数，再延长热处理时间后得到。这样，常常会出现的问题是过烧或加热温度足等。
发明内容
为了解决现有技术中存在的上述问题，本技术方案提出ー种一种新的承压类设备焊后消应カ热处理技术，包括步骤I)安装加热板以焊缝为中心，在焊缝两侧均匀贴附加热板；(加热板缠绕紧实、加热板紧贴エ件表面，不得有重叠、交叉、悬空或松动)2)采用保温棉包裹在加热板两侧的エ件表面；3)加热热处理，并检测焊缝及焊缝两侧的温度，步骤包括a)对焊缝检测合格后的环焊缝或纵焊缝的焊后热处理时加热区宽度HB=7nhk ;式中n—条件系数，hk—焊缝宽度(单位是mm)；对于产品的材料厚度δη，δη在50mm IOOmm之间时，取η在I 3之间；δη在IOOmm 150_之间时，取η在3 5之间；隔热区宽度GCB=HB+2a ；式中a —隔热附加值，a的取值范围是200mm 380mm ；b)对于返修焊缝的焊后热处理，是对于环焊缝的局部返修焊缝或纵焊缝局部返修焊缝进行焊后热处理，此时
加热区宽度HB=7nhk+L+100 ;式中Lー返修焊缝长度，L彡14nhk — 100 (单位是mm)；η—条件系数，hk—焊缝宽度(单位是mm)；对于产品的材料厚度δη，δη在50mm IOOmm之间时，取η在I 3之间；δη在IOOmm 150_之间时，取η在3 5之间；
隔热区宽度GCB=HB+2a ；式中a —隔热附加值，a的取值范围是200mm 380mm。所述隔热附加值的取值为经验值，通过大量试验得到。加热区是指包裹(履带式)加热板部分；隔热区是指包裹保温棉部分；均温区是指局部焊后热处理时，焊件达到规定温度的范围，即达到规定温度范围的材料宽度，包括焊缝区、热影响区及其相邻母材；返修焊缝是指首次焊接焊缝检测不合格，则需要进行返修，返修后的焊缝即为返修焊缝，包含首次返修、二次返修和多次返修等。本エ艺中，加温过程中，升温速度不超过(5500/δη)で/h，且不超过220°C/h，最小不低于550C /h ；降温过程中，降温速度不超过(7000/δη)で/h，且不超过280°C /h，最小不低于55 0C /h。在所述步骤3)中，检测温度是通过热电偶；安装热电偶时，热电偶的头部靠近焊缝热影响区，并紧贴在エ件表面，固定热电偶。本方法特别适用的场景是，隔热层在エ件内外两面铺设，每面隔热层厚度不小于60mm。对于平焊缝和仰焊缝，加热带中心应正对返修焊缝中心；对于横焊缝和立焊缝,加热带中心应位于返修焊缝中心下方30±15mm。本方法通过试验结合理论分析得出材料不同厚度在热处理过程中焊缝宽度与加热区以及隔热区之间的函数关系(即加热区宽度与焊缝宽度及隔热区宽度之间函数关系式)，參照此关系式来确定加热区和恒温区宽度，可以保证热处理各要素的准确性，进ー步提高热处理精准度同时减少不必要的能量消耗。规范了承压类设备焊后消应カ热处理过程中，焊缝宽度、加热区宽度和隔热区宽度之间关系，以保证在实现焊后消应カ热处理达到最佳效果，同时减少能耗；与现有技术相比，本发明提出了压カ容器焊后热处理工艺的エ艺，依照本法方法，热处理的效果一致性高，避免了过烧或加热温度不足等问题，同时，运用本エ艺在压カ容器生产局部焊后消应カ热处理过程中，可以有效控制温度梯度，保证有效加热区范围及温度，达到最有效的消应カ效果。
图1-1 图7是对应第一次试验图1-1、1-2 :是12mm立位的热处理区域示意图；图2-1、2-2 :是12mm平位的热处通区域不意图；图3-1、3-2 :是28_立位的热处理区域示意图4-1、4-2 :是28mm平位的热处理区域不意图；图4-1、4-2 :是50mm立位的热处理区域不意图；图5-1、5_2 :是50mm平位的热处理区域示意图；图6是板材背面(不连接加热带一侧)测温点布置图图7是板材正面(加热带所在一侧)测温点布置图；图8-1 图9-2是对应第二次试验对于150mm上立位温度分布，图8_1是加热带所在一侧的温度曲线图，图8_2是板材背面(不连接加热带一侧)的温度曲线图；对于150mm下立位温度分布，图9_1是加热带所在一侧的温度曲线图，图9_2是板 材背面(不连接加热带一侧)的温度曲线图。
具体实施例方式下面结合附图与具体实施方式
对本技术方案进一步说明如下一种承压类设备焊后消应力热处理技术，包括步骤I)安装加热板以焊缝为中心，在焊缝两侧均匀贴附加热板；2)采用保温棉包裹在加热板两侧的工件表面；3)进行热处理，并检测焊缝及焊缝两侧的温度，步骤包括a)对焊缝检测合格后的环焊缝或纵焊缝的焊后热处理时加热区宽度HB=7nhk ;式中n—条件系数，hk—焊缝宽度(单位是mm)；对于产品的材料厚度S η，δ n在50mm IOOmm之间时，取η在I 3之间；δ n在IOOmm 150_之间时，取η在3 5之间；隔热区宽度GCB=HB+2a ；式中a—隔热附加值,取200_ 380_ ；b)对于返修焊缝的焊后热处理，是对于环焊缝的局部返修焊缝或纵焊缝局部返修焊缝进行焊后热处理，此时加热区宽度HB=7nhk+L+100 ;式中L一返修焊缝长度，L ( 14nhk — 100 (单位是mm)；η—条件系数，hk—焊缝宽度(单位是mm)；对于产品的材料厚度S η，δ n在50mm IOOmm之间时，取η在I 3之间；δ n在IOOmm 150_之间时，取η在3 5之间；隔热区宽度GCB=HB+2a ；式中a_隔热附加值,200mm 380_ ；步骤3)中，热处理的加温过程中，升温速度不超过5500/δηΓ /小时，且不超过2200C /小时，最小不低于550C /小时；热处理的降温过程中，降温速度不超过7000 δ n°C /小时，且不超过280°C /小时，最小不低于55°C /小时。步骤3)中，检测温度是通过热电偶；安装热电偶时，热电偶的头部靠近焊缝热影响区，并紧贴在工件表面，固定热电偶。本例中，隔热层材料为硅酸铝棉，在返修焊缝筒体内外两面铺设，每面厚度不小于60mm;加热带沿返修焊缝方向布置；对于平焊缝和仰焊缝，加热带中心应正对返修焊缝中心；对于横焊缝和立焊缝，加热带中心应位于返修焊缝中心下方30±15mm。具体论证过程如下(采用履带式电加热板):I、论证方案设计，参考表I :表I试验设计
·
材料厚度δη即壁厚(nun) ~12 ~28 ~50~150·
焊缝宽度(nun) 20 40 4550
均温带(区)宽度SB半(即沿焊缝中心一半)(mm) 22 48 73150~
加热带(区)宽度HB半(即沿焊缝中心一半)(mm) 140 140 1401050~
隔热带(区)宽度GCB半(即沿焊缝中心一半)(mm) 340 500 5001800~
η取值 35
a (mm) 200 360 360375按照表I分别进行平位及立位试验。表I中，均温带的范围与本公式无关，一般来说，以有效加热区的2/3作为均温区宽度，是经验数据。由于试验板材规格所限，平位试验布置焊缝一侧测温点，立位测温点布置焊缝两侦牝其中上侧测温点略少，作为下侧测温点的对照。2、试验结果第一次试验结果参考附图图1-1、1-2 :是12mm立位的热处理区域示意图；图2-1、2-2 :是12mm平位的热处理区域不意图；图3-1、3-2 :是28_立位的热处理区域示意图；图4-1、4-2 :是28mm平位的热处理区域不意图；图4_1、4_2 :是50mm立位的热处理区域示意图；图5-1、5_2 :是50mm平位的热处理区域示意图；图6是板材背面(不连接加热带一侧)测温点布置图图7是板材正面(加热带所在一侧)测温点布置图；第二次试验将板材上下反置，试验结果参考附图温度曲线图(焊缝在上侧)参考图8-1、8_2的150mm上立位温度分布示意图；图8-1是加热带所在一侧的温度曲线图；图8-2是板材背面(不连接加热带一侧)的温度曲线温度曲线图(焊缝在下侧)参考图9-1、9_2的150mm下立位温度分布示意图；图9-1是加热带所在一侧的温度曲线图；图9-2是板材背面(不连接加热带一侧)的温度曲线图；3、结果分析分析试验数据，主要根据升温速率、均温区内温度、绝热区出口温度等参数判定。(I)升温速率表二升温速率
权利要求
1.ー种承压类设备焊后消应カ热处理技术，其特征是包括步骤 O安装加热板 以焊缝为中心，在焊缝两侧均匀贴附加热板； 2)采用保温棉包裹在加热板两侧的エ件表面； 3)进行热处理，并检测焊缝及焊缝两侧的温度，步骤包括 a)对焊缝检测合格后的环焊缝或纵焊缝的焊后热处理时 加热区宽度HB=7nhk; 式中n—条件系数，hk—焊缝宽度(单位是mm)； 对于产品的材料厚度S η，δ n在50mm IOOmm之间时，取η在I 3之间；δ n在IOOmm 150_之间时，取η在3 5之间； 隔热区宽度GCB=HB+2a; 式中a —隔热附加值，a的取值范围是200mm 380mm ； b)对于返修焊缝的焊后热处理，是对于环焊缝的局部返修焊缝或纵焊缝局部返修焊缝进行焊后热处理，此时 加热区宽度HB=7nhk+L+100 ； 式中L一返修焊缝长度，L ^ 14nhk — 100 (单位是mm)； η一条件系数，hk一焊缝宽度(单位是mm)； 对于产品的材料厚度S η，δ n在50mm IOOmm之间时，取η在I 3之间；δ n在IOOmm 150_之间时，取η在3 5之间； 隔热区宽度GCB=HB+2a; 式中a —隔热附加值，a的取值范围是200mm 380mm ； 加热区是指包裹加热板部分； 隔热区是指包裹保温棉部分； 返修焊缝是指首次焊接焊缝检测不合格，则需要进行返修，返修后的焊缝即为返修焊缝，包含首次返修、二次返修和多次返修。
2.根据权利要求I所述的承压类设备焊后消应カ热处理技术，其特征是所述步骤3)中，热处理的加温过程中，升温速度不超过(5500/δη) V /h或220°C /h 二者的最小值，且不低于55°C /h ; δ n为材料厚度,单位是mm ； 热处理的降温过程中，降温速度不超过(7000/ δ η) V /h或不超过280°C /h 二者的最小值，且不低于55 °C /h。
3.根据权利要求I所述的承压类设备焊后消应カ热处理技术，其特征是，在所述步骤3)中，检测温度是通过热电偶；安装热电偶时，热电偶的头部靠近焊缝热影响区，并紧贴在エ件表面，固定热电偶。
全文摘要
一种新的承压类设备焊后消应力热处理技术，包括步骤1)安装加热板；2)采用保温棉包裹在加热板两侧的工件表面；3)加热热处理，并检测焊缝及焊缝两侧的温度，步骤包括a)对焊缝检测合格后的环焊缝或纵焊缝的焊后热处理时加热区宽度HB=7nhk；隔热区宽度GCB=HB+2a；b)对于返修焊缝的焊后热处理，是对于环焊缝的局部返修焊缝或纵焊缝局部返修焊缝进行焊后热处理，此时加热区宽度HB=7nhk+L+100；隔热区宽度GCB=HB+2a。本方法确定加热区和恒温区宽度，可以保证热处理各要素的准确性，进一步提高热处理精准度同时减少不必要的能量消耗。
文档编号C21D9/50GK102839270SQ20121032440
公开日2012年12月26日 申请日期2012年9月5日 优先权日2012年9月5日
发明者崔定龙, 黄小刚, 王彬, 乔新泉, 崔强, 赵鹏, 吴永成 申请人:中国化学工程第十四建设有限公司