一种堵阀对接焊缝内外壁同时电感应热处理工艺的制作方法

本发明涉及一种堵阀热处理工艺。

背景技术：

在每个超超临界高温高压燃煤火力发电厂安装时，为了方便水压试验的控制，都装有二个专门用于水压试验的堵阀，一般有专门的阀门制造厂提供。这种堵阀仅在水压试验时启用，作为承受约10map试验压力的闸阀。水压试验合格后，该阀门就吊出阀芯，使堵阀处于常开状态，作为高温再热热段蒸汽管道的一部分。锻造堵阀外形尺寸：长、宽、高分别为：1200×1000×900mm，阀门重量：约5000kg。阀门二端管口的尺寸为：φ836×55mm；由于阀体尺寸为锻造的不规则长方体，阀体厚度最厚处110mm；过渡段厚度为：95mm；而到管口的厚度仅为55mm，这个规格正好与再热热段的尺寸相同且：φ836×55mm。

再热蒸汽水压试验堵阀材质为sa355-f92钢，规格为φ836×55mm，由于厂家供货时，没有考虑到现场的实际情况，焊口二侧的形状和厚薄相差极大。

阀门厂家没有考虑坡口离阀体距离仅为50mm，对焊后热处理热处理施工带来困难。

遵照热处理规程：热处理时的加热宽度不能满足要求。靠近阀门侧过渡段极短，阀门的厚度每侧又与焊口相差近25mm，给现场热处理工作带来了极大的技术难度，而且很容易造成焊接接头处超温，而靠近阀门侧焊缝的温度过低，造成回火不足。这种结构形状很难保证焊接后的热处理质量，热处理加热不当有可能使该处的焊接接头硬度超标，影响发电厂高温高压再热段的安全运行。

堵阀的材料为锻造的f92钢，由于是锻造结构，阀体的减簿量较大，焊接时存在较大的焊接残余应力，f92钢中含有2％左右的合金元素w，对焊后热处理温度十分敏感。焊后热处理温度为750～770℃，其温度范围比较窄。

技术实现要素：

为了克服已有堵阀的热处理工艺的回火不足容易造成焊接接头处超温、热处理质量较差的不足，发明提供了一种有效提升热处理质量，避免焊接接头处超温的堵阀对接焊缝内外壁同时电感应热处理工艺。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种堵阀对接焊缝内外壁同时电感应热处理工艺，包括以下步骤：

1)选择三个不同的控温区，分别控温；使用了二种不同的电加热方式：

f92阀体与p92钢管的连接焊缝是热处理的主控对象，采用智能中频电感应的热处理机进行整个过程的加热、恒温和冷却；对内外壁采用不同的加热温度；对阀体采用大功率电感应辅助加热提高阀体的温度；根据结构特征在阀体内进行辅助电加热；

2)对口之前先对焊缝二侧钢管及阀体进行硬度检测，阀体口、管口做mt检查，确定堵阀阀体的硬度在合格范围；阀体口、管口无沙孔、夹层和裂缝缺陷存在；

3)钢管与阀体的连接焊缝的焊口进行等温马氏体转变；等温马氏体转变处理的时机为：焊接全部完成后；等温马氏体转变工艺：冷却至80～100℃，恒温1.5～2.5小时；

4)在管子内选用一根短管，在短管上面布置加热块，进行阀体内壁的辅助电加热；

5)直管段的焊缝温度为温度的主控对象，采用中频智能感应电加热机进行加热；

6)阀体内外壁热处理时，外壁温度控制在720℃-730℃，恒温6～7h；为防止阀内密封材料超温，阀体内壁辅助加热的温度控制在625-635℃，恒温6.5～7.5h；f92阀体与p92钢管对接焊缝是主控焊缝采用智能中频电加热工艺，焊缝温度控制在750℃-770℃，恒温6～7h；

进一步，直管段保温层的宽度约为500mm，保温棉厚度为60mm，在靠近截止阀侧再加厚一层保温棉，加厚层的宽度约为300mm，厚度也为60mm，两层保温棉都必须紧贴截止阀垂直面边缘。

为了使焊缝的硬度能达到合格的范围，在焊缝处再增加一块300mm宽度的保温棉，沿焊缝包一层，保持热处理时最高温度处于焊缝中心。使之特殊形状管件焊接热处理后的焊缝硬度、性能符合规范规定的要求。

再进一步，所述步骤4)中，选用φ530×8mm的，长度为550的短管，在短管上面布置三块φ550×450mm的加热功率各为10kw的加热块。

更进一步，所述步骤5)中，中频加热导线长度约28m，共11圈，输出功率35kw，频率1200hz。智能中频感应电加热对焊缝的热透性好，焊缝的热透性能提高接头的综合机械性能，其中焊缝的硬度指标能得到更好的控制。

本发明的技术构思为：对高合金耐热钢锻造堵阀阀体和钢管，采用内外壁同时电感应加热；对p92钢管与f92阀体连接焊缝采用中频感应的热处理施工工艺，内外壁不同的加热温度；而外壁对阀体采用电感应加热，对钢管与锻造的连接焊缝采用了中频电感应新的加热方法，保证了焊缝在热处理过程中的透热性和焊缝质量。

本发明的有益效果主要表现在：有效提升热处理质量，避免焊接接头处超温。

附图说明

图1是堵阀对接焊缝内外壁同时电感应热处理的结构示意图，其中，1是阀芯、2是f92阀体、3是p92钢管、4是热电偶，5是中频电加热，6是阀芯；7是远红外加热和阀体辅助加热，右侧的箭头表示管内辅助加热的移动方向。

图2是f/p92钢堵阀的焊缝热处理曲线图。

其中，第①阶段为手工钨极氩弧焊，150～200℃；第②阶段为手工电弧焊，200～250℃；第③阶段为马氏体等温转变，80～100℃，2h；第④阶段为升温，113℃/h；第⑤阶段为恒温，750～770℃，6h；第⑥阶段为降温，113℃/h，降温至250℃；第⑦阶段为在静止空气中冷却。

图3是f92阀体的外加热热处理曲线图。

其中，第①阶段为升温，113℃/h；第②阶段为恒温，720～730℃，6.5h；第③阶段为降温，113℃/h，降温至250℃；第④阶段为在静止空气中冷却。

图4为f92阀体的内辅助加热曲线图。

其中，第①阶段为升温，113℃/h；第②阶段为恒温，625～635℃，7h；第③阶段为降温，113℃/h，降温至250℃；第④阶段为在静止空气中冷却。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步描述。

参照图1～图4，一种堵阀对接焊缝内外壁同时电感应热处理工艺，包括以下步骤：

1)选择三个不同的控温区，分别控温；使用了二种不同的电加热方式：

钢管与阀体的连接焊缝是热处理的主控对象，采用智能中频电感应的热处理机进行整个过程的加热、恒温和冷却；对内外壁采用不同的加热温度；对阀体采用大功率电感应辅助加热提高阀体的温度；根据结构特征在阀体内进行辅助电加热；

2)对口之前先对焊缝二侧钢管及阀体进行硬度检测，阀体口、管口做mt检查，确定堵阀阀体的硬度在合格范围；阀体口、管口无沙孔、夹层和裂缝缺陷存在；

3)钢管与阀体的连接焊缝的焊口进行等温马氏体转变；等温马氏体转变处理的时机为：焊接全部完成后；等温马氏体转变工艺：冷却至80～100℃，恒温1.5～2.5小时；

4)在阀体内选用一根短管，在短管上面布置加热块，进行阀体内壁的辅助电加热；

5)直管段的焊缝温度为温度的主控对象，采用中频智能感应电加热机进行加热；

6)阀体内外壁热处理时，外壁温度控制在720℃-730℃，恒温6～7h；为防止阀内密封材料超温，阀体内壁辅助加热的温度控制在625-635℃，恒温6.5～7.5h，f92阀体与p92钢管对接焊缝是主控焊缝采用智能中频电加热工艺，焊缝温度控制在750℃-770℃，恒温6～7h；

进一步，直管段保温层的宽度约为500mm，保温棉厚度为60mm，在靠近截止阀侧再加厚一层保温棉，加厚层的宽度约为300mm，厚度也为60mm，两层保温棉都必须紧贴截止阀垂直面边缘。

为了使焊缝的硬度能达到合格的范围，在焊缝处再增加一块300mm宽度的保温棉，沿焊缝包一层，保持热处理时最高温度处于焊缝中心。使之特殊形状管件焊接热处理后的焊缝硬度、性能符合规范规定的要求。

再进一步，所述步骤4)中，选用φ530×8mm的，长度为550的短管，在短管上面布置三块φ550×450mm的加热功率各为10kw的加热块。

更进一步，所述步骤5)中，中频加热导线长度约28m，共11圈，输出功率35kw，频率1200hz，智能中频感应电加热对焊缝的热透性好，焊缝的热透性能提高接头的综合机械性能，其中焊缝的硬度指标能得到更好的控制。

焊接过程中的预热：由于水压试验堵阀连接管过渡段太短，对口之前先对坡口二侧母材及锻造阀体进行硬度检测，确认p92钢管、锻造的f92阀体硬度符合要求；同时对阀体口、管口做mt检查，确定该f92阀体的硬度在合格范围；阀体口、管口无沙孔、夹层、裂缝等缺陷存在。焊接预热时，焊缝二侧各用20kw履带式陶瓷加热块进行加热，热电偶至少每侧布置二根，进行温度控制。考虑到阀门侧散热较快，另在阀门处用保温棉将整个阀门包裹起来。此截止阀在焊接时，二端焊口尽量同时焊接，如不能同时进行焊接，先焊完的焊口进行等温脱氢，等温温度为焊接完成后，冷却至80～100℃，恒温2小时，然后以每小时200℃的速率升至300～350℃，恒温2小时。

焊接预热的温度；氩弧焊圢底时的预热温度为150～180℃.电焊焊接时的层间预热温度为200～250℃。焊接的层间温度不得高于250℃。根据焊接工艺卡进行施焊至整个焊缝焊接完成，冷却至80～100℃，恒温2小时，按要求对焊缝进行马氏体转变，马氏体转变温度：80～100℃，恒温2小时。

热电偶与加热块的布置：预热、焊接、马氏体等温转变完成后，在焊缝温度还有100℃左右时立即进行热电偶温度测点的布置；直管段的焊缝温度作为温度的主控点，采用中频智能感应电加热机进行加热。中频加热导线长度约28m，共11圈，输出功率平均约为35kw，频率1200hz，布置3根热电偶进行温度监控。该焊缝是热处理的主控点，温度控制在750℃-770℃。

阀体采用1600×170mm的4块履带式陶瓷加热块进行辅助加热，每块加热块功率为10kw，阀体辅助加热功率共计：40kw。布置2根热电偶进行温度监控，温度控制在720℃-730℃。

在外面加热的同时，考虑到阀体与焊缝壁厚的差别，在阀体内再用一根φ530×8mm的，长度为550的短管，在短管上面布置三块φ550×450mm的履带式陶瓷加热块，功率各为10kw，布置3根热电偶进行温度监控，对阀体内壁进行辅助加热。在短管的二头用保温棉堵住，然后将短管布置到焊缝中心位置，形成一个小室，进行阀体内部空间的加热，内壁温度控制在625-635℃。为有效控制在阀体的内部的温度，每块加热块，布置一根热电偶进行温度的控制。这样单只阀体焊缝热处理布置的总功率约为105kw。

阀体的焊口热处理恒温温度为765℃，上下偏差范围比较小，点焊固定热电偶比铁丝绑扎热电偶控温精度要高，焊口热处理时采用储能点焊机点焊，固定热电偶。热电偶点焊在焊缝边缘，用锉刀或磨光机在需要点焊的部位打磨出一个直径约5mm的圆形平整面，热电偶的两个极点相距约5～6mm。点焊机的放电电流设置在40～45a之间。完成点焊后应仔细检查点焊焊缝，防止虚焊现象发生，完成点焊的热电偶再用前后两道铁丝扎紧固定。

热处理时焊口保温措施：因为焊缝二侧的距离长短相差太大，所以不能按照规程的保温宽度进行保温，不然会造成直管段的母材硬度下降较大，直管段保温层的宽度约为500mm，保温棉厚度为60mm，在靠近截止阀侧再加厚一层保温棉，加厚层的宽度约为300mm，厚度也为60mm。两层保温棉都必须紧贴截止阀垂直面边缘。另外，为了使焊缝的硬度能迖到合格的范围，在焊缝处再增加一块300mm宽度的保温棉，沿焊缝包一层，使焊缝硬度能够控制在合格范围内，而母材硬度也能得到较好的保证。

中频感应加热dzwk--80kw智能热处理机的技术特性：输入电压范围：315vac-445vac，输入电源频率：50-60hz，输入电流：120a，输出功率：80kw，输出电流：180a，线圈l值：80-100uh，控温精度：±10℃内。

设备自带保护功能：输入过压保护、输入欠压保护、输入缺相保护、输入过流保护、输出过流保护、感应线圈短路保护、开路保护、启动短路保护、雷击保护和漏电保护。

调功面板按键功能；菜单键：参数模式、监控模式、默认模式、输入模式、调功模式的菜单切换，参数修改后可做返回键.确认键：只对进入功率修改后必须按确认键，否则修改功率大小无效。

感应电缆和工件之间需要做好隔热措施，防止感应电缆被工件烤坏，并且有效地减少工件散热，提高加热效率。应采用50mm厚度保温棉，加热宽度(线圈缠绕宽度)至少是壁厚的3倍，保温宽度至少是加热宽度的2倍，感应线圈的耐高温是300℃，保温应采用硅酸铝纤维保温棉。感应电缆外面不得覆盖保温棉，需要将感应电缆外表面充分接触空气散热。

该高温高压堵阀焊后热处理采用：中频加热导线长度约28m,共11圈，输出功率平均约为35kw，频率1200hz，布置3根热电偶进行温度监控。

本实施例中，焊口处的热处理工艺：从等温温度(80～100℃)且马氏体转变结束后，以的113℃/h速率开始升温，温度达到765℃开始保温，恒温时间为7小时.然后以113℃/h速率降温到250℃，在静止空气中冷却。

热处理内外加热不同温度控制的关键步骤：

1)选择三个不同的控温区，分别控温；使用了二种不同的加热方法。其中：钢管与阀体的连接焊缝是热处理的主控对象。采用智能中频电感应的热处理机进行整个过程的加热、恒温和冷却是主控点；根据技术要求对内外壁采用不同的加热温度；对阀体采用大功率电感应辅助加热提高阀体的温度；根据结构特征在阀体内进行辅助电加热。

2)对口之前先对焊缝二侧钢管母材及阀体进行硬度检测，阀体口、管口做mt检查，确定该f92阀体的硬度在合格范围；阀体口、管口无沙孔、夹层、裂缝等缺陷存在。

3)钢管与阀体的连接焊缝的焊口进行等温马氏体转变；等温马氏体转变处理的时机为：焊接全部完成后；等温马氏体转变工艺：冷却至80～100℃，恒温1.5～2.5小时。

4)在阀体内选用一根φ530×8mm的，长度为550的短管，在短管上面布置三块φ550×450mm的加热功率各为10kw的加热块，进行阀体内壁的辅助电加热。

5)阀体与直管段的连接焊缝温度为温度的主控点，采用中频智能感应电加热机进行加热。中频加热导线长度约28m,共11圈，输出功率35kw，频率1200hz；外壁焊缝热处理温度控制在750℃-770℃，恒温6h。智能中频感应电加热对焊缝的热透性好，焊缝的热透性能提高接头的综合机械性能，其中焊缝的硬度指标能得到更好的控制。

6)阀体内外壁热处理时，外壁温度控制在720℃-730℃恒温6.5h；阀体内壁温度控制在625-635℃，恒温7h，该温度防止了内壁阀体密封材料的超温。

为了使焊缝的硬度能达到合格的范围，在焊缝处再增加一块300mm宽度的保温棉，保持热处理时最高温度处于焊缝中心。使之特殊形状管件焊接热处理后的焊缝硬度、性能符合规范规定的要求。