一种三通支管对接接头局部焊后热处理方法
【专利摘要】本发明涉及一种三通支管对接接头局部焊后热处理方法，其采用主加热装置和辅助加热装置同时对三通支管对接接头进行加热，主加热装置的加热元件等功率、等宽度对称布置在焊缝的两端且每端布置的宽度等于支管的高度，控温热电偶布置在焊缝的与三通腹部顶点相对的位置上，热处理曲线按给定的焊后热处理工艺参数设定；辅助加热装置的加热元件以支管为中心布置在主管上，控温热电偶布置在三通肩部顶点上，实时控温温度为主加热装置加热时其端部处管道上与三通腹部顶点相对的位置处的实时温度±10℃。本发明方法有效避免了加热区域最高温度点偏离焊缝，减小了焊缝的周向温差，克服了传统焊后热处理方法的不利影响，满足接头焊后热处理技术要求。
【专利说明】一种三通支管对接接头局部焊后热处理方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种三通支管对接接头局部焊后热处理方法，其特别适用于T型三通 支管对接接头的局部焊后热处理。
【背景技术】
[0002] 焊后热处理是为消除焊接接头残余应力、改善焊接接头的组织和性能而进行的一 种热处理，其一般工艺流程为：安装热电偶一布置加热装置一设定热处理参数一包裹保温 棉一进行热处理。
[0003] 三通是管系的重要连接部件，在服役现场与外部管道焊接后需要进行焊后热处理 时，通常只能进行局部焊后热处理。该对接接头一端连接外部管道，另一端连接三通，因此 焊缝两端的散热条件存在显著差异，加热时若以焊缝为中心等功率布置加热装置，则加热 区域的最高温度会偏离加热装置的中心，即偏离焊缝。偏移量与偏移的最高温度受三通材 料种类、规格、环境条件、焊后热处理工艺等因素的强烈影响，并没有简单规律可循；同时三 通的肩部和腹部传热条件也存在差异，导致焊缝除了存在沿支管的纵向温差外，还存在沿 焊缝的周向温差。传统上这种接头热处理时，在支管端布置较多的功率，以补偿该端热量损 失，多布置的功率大小根据经验决定。这种凭借经验的方法常常使最高温度点并不能正好 位于焊缝上，且难以避免周向温差。最高温度的偏移和周向温差的存在，恶化了接头焊后热 处理的温度场，加大了热处理后接头的残余应力，对接头使用性能与寿命产生不利影响；当 偏移的最高温度超过材料相变点后，材料发生再结晶，对接头性能造成严重损伤，甚至直接 导致接头报废。
【发明内容】
[0004] 本发明所要解决的技术问题是克服现有经验方法的不足，提供一种改进的三通支 管对接接头局部焊后热处理方法。
[0005] 为解决以上技术问题，本发明采取如下技术方案：
[0006] -种三通支管对接接头局部焊后热处理方法，三通支管对接接头包括由主管和支 管构成的三通，管道，连接支管与管道的焊缝，所述热处理方法采用主加热装置和辅助加热 装置同时对三通支管对接接头进行加热，其中：
[0007] 主加热装置的设置如下：
[0008] 加热元件等功率、等宽度对称布置在焊缝的两端且每端布置的宽度等于支管的高 度；
[0009] 控温热电偶布置在焊缝的与三通腹部顶点相对的位置上；
[0010] 热处理曲线按给定的焊后热处理工艺参数设定；
[0011] 辅助加热装置的设置如下：
[0012] 加热元件以支管为中心布置在主管上；
[0013] 控温热电偶布置在三通肩部顶点上；
[0014] 实时控温温度为主加热装置加热时其端部处管道上与三通腹部顶点相对的位置 处的实时温度±10°c ;
[0015] 主加热装置和辅助加热装置同时开始加热。
[0016] 进一步地，在主加热装置端部处管道上与三通腹部顶点相对的位置处设置1支热 电偶，作为主加热装置端部测温热电偶，将该端部测温热电偶与辅助加热装置的控温热电 偶接入可以将输入温度转化为控制温度的温度控制设备，设定端部测温热电偶测得的实时 温度±l〇°C为辅助加热装置的实时控温温度。
[0017] 优选地，设定端部测温热电偶测得的实时温度为辅助加热装置的实时控温温度。
[0018] 优选地，所述的三通为T型三通。
[0019] 根据本发明，三通和管道的材料相同或不同，即可以为同种钢或异种钢。支管和管 道的规格可以相同或不同。
[0020] 根据一个具体方面，本发明方法包括如下步骤：
[0021] (1)、安装热电偶：在焊缝的与三通腹部顶点相对的位置安装1支热电偶，作为主 加热装置的控温热电偶；在主加热装置端部处管道上与三通腹部顶点相对的位置布置1支 热电偶，作为主加热装置端部测温热电偶；在三通肩部顶点位置安装1支热电偶，作为辅助 加热装置的控温热电偶；
[0022] (2)、安装主加热装置：选择柔性加热绳或加热片作为加热元件，以焊缝为中心，焊 缝两端等功率、等宽度对称布置主加热装置，且每侧布置宽度等于支管高度；
[0023] (3)、安装辅助加热装置：选择柔性加热绳或加热片作为加热元件，以支管为中心， 在主管上布置辅助加热装置；
[0024] (4)、设定主加热装置热处理曲线：根据给定的焊后热处理工艺参数，设定主加热 装置热处理曲线；
[0025] (5)、设定辅助加热装置控温温度：将主加热装置端部测温热电偶和辅助加热装置 控温热电偶接入温度控制设备，设定主加热装置端部测温热电偶测得的实时温度±l〇°C为 辅助加热装置的实时控温温度；
[0026] (6)覆盖保温棉：在主加热装置和辅助加热装置及其外侧至少300_范围内覆盖 保温棉；
[0027] (7)、可能的条件下封堵主管和管道端口；
[0028] (8)、主加热装置和辅助加热装置同时开始加热。
[0029] 根据本发明，三通肩部顶点、三通腹部顶点均是支管与主管连接处上的点，其中， 三通肩部顶点有2个，该2个三通肩部顶点所在的直线与主管的轴线平行；三通腹部顶点也 有2个，该2个三通腹部顶点所在的直线与主管的轴线垂直。本发明工艺主要在工程上应 用。应理解，此处所谓的"点"不能局限理解为数学意义上的"点"，而是包括了以"点"为中 心的一定范围内的位置。
[0030] 此外，本发明中，两个位置相对是指这两个位置基本在一条垂直线或水平线上。
[0031] 由于以上技术方案的实施，本发明与现有技术相比具有以下优点：
[0032] 对于三通支管对接接头来说，因焊缝一端与管道连接，另一端与散热量大的三通 连接，焊缝两端的传热条件是不同的，发明人理论研究与工程实践发现，传统的在焊缝两端 等功率布置加热装置的热处理方法导致接头损伤的原因在于：由于焊缝两端传热条件不 同，等功率布置加热装置时，最高温度并不在加热装置的中心，而是向传热量小的管道端偏 移，偏移量受三通结构、材料、环境因素、热处理工艺的影响，最高温度点位置难以简单而准 确确定；此外，由于受三通肩部和腹部传热条件差异的影响，焊缝除了存在沿支管的纵向温 差外，还存在周向温差。最高温度的偏移和周向温差的存在，恶化了加热区域温度场特性， 加大了热处理后接头残余应力，特别是当偏移达到的最高温度超过材料的相变点后，对接 头性能造成严重损伤，甚至导致接头报废。本发明方法根据焊缝两端传热条件的不同来设 置相应主加热装置和辅助加热装置，通过辅助加热装置对传热量大的三通一端进行实时温 度控制，辅助加热装置的控温温度取自主加热装置端部管道上周向最高温度。这种加热装 置的布置和温度的控制方式，使得焊缝两端温度接近对称分布，且不受三通结构、材料、焊 后热处理工艺等的影响，简单而又有效避免了加热区域最高温度点偏离焊缝并减小周向温 差，避免了焊接两端温度场不对称导致的附加应力，克服了传统经验方法的不利影响，满足 接头焊后热处理技术要求。
【专利附图】
【附图说明】
[0033] 图1为三通支管对接接头的示意图；
[0034] 图2a和2b为显示了三通腹部顶点和肩部顶点位置的示意图；
[0035] 图3为显示了主加热装置及其控温热电偶、端部测温热电偶位置的示意图；
[0036] 图4为显示了辅助加热装置及其控温热电偶位置的示意图；
[0037] 图5为主加热装置、辅助加热装置及其温度控制仪器连接示意图；
[0038] 图6显示了主加热装置的焊后热处理曲线、主加热装置端部热电偶实时温度曲线 和辅助加热装置实时温度控制曲线。
[0039] 其中：
[0040] 01、三通支管对接接头；
[0041] 1、支管；
[0042] 2、主管；
[0043] 3、管道；
[0044] 11、焊缝；
[0045] 12、三通肩部顶点；
[0046] 13、三通腹部顶点；
[0047] 20、主加热装置控温热电偶；
[0048] 21、主加热装置；
[0049] 22、主加热装置端部测温热电偶；
[0050] 23、主加热装置端部处管道上与三通腹部顶点相对的位置；
[0051] 24、与三通腹部顶点相对的焊缝；
[0052] 31、辅助加热装置；
[0053] 32、辅助加热装置控温热电偶；
[0054] 41、主加热装置热处理曲线；
[0055] 42、主加热装置端部测温热电偶测得的实时温度曲线；
[0056] 43、辅助加热装置测温热电偶实时控温曲线；
[0057] 50、温度控制设备；
[0058] H、支管高度。
【具体实施方式】
[0059] 如图1至6所示，三通支管对接接头01包括支管1、主管2、管道3、支管1和管道3 连接的焊缝11。当对三通支管对接接头01进行焊后热处理时，将主加热装置21 (加热绳、 加热片等）等功率、等宽度对称布置在焊缝11的两端，且每端的布置宽度等于支管1的高 度H。在与三通腹部顶点13相对的焊缝位置24处布置1支热电偶，作为主加热装置21的 控温热电偶20。在主加热装置端部处管道上与三通腹部顶点相对的位置23处设置1支热 电偶，作为主加热装置21端部测温热电偶22 ;以支管1为中心，将辅助加热元件31 (加热 绳、加热片等）布置在主管2上，设置1支热电偶于三通肩部顶点12处，作为辅助加热装置 31的控温热电偶32。
[0060] 将主加热装置端部测温热电偶22和辅助加热装置控温热电偶32接入温度控制设 备50,设定端部测温热电偶32测得的实时温度±10°C为辅助加热装置31的实时控温温 度。
[0061] 主加热装置21热处理曲线41按给定的焊后热处理工艺设定。
[0062] 主加热装置21和辅助加热装置31同时开始加热。
[0063] 加热时需要对主加热装置21和辅助加热装置31处及其外侧至少300mm范围内受 热区域进行保温，同时采用工程措施，如堵塞管道端口、关闭管道阀门等，消除或减少三通 内部空气流动。
[0064] 下面结合具体实施例对本发明的三通支管对接接头焊后处理工艺进行详细说明， 但本发明不限于以下实施例。
[0065] 某电站蒸汽管道上有一 T型三通，材料为12CrlMoVG，三通主管规格为 0D426 X 95. 0 (mm)，三通支管规格为0D273 X 60. 0 (mm)，支管高172mm。管道材料为 12CrlM〇VG，规格为0D273 X 56. 0 (mm)。支管与管道连接的对接接头需要进行焊后热处理。 给定的焊后热处理工艺参数为：恒温温度720°C，恒温时间3. 0h，升降温速度100°C /h。
[0066] 采用本发明方法对该三通支管对接接头进行局部焊后热处理，具体实施步骤如 下：
[0067] (1)布置热电偶：在与三通腹部顶点相对的焊缝上布置1支热电偶，作为主加热装 置控温热电偶；在距焊缝172mm处的管道上与三通腹部顶点相对质位置上，即主加热装置 端部处管道上布置1支热电偶，作为主加热装置端部测温热电偶；在三通肩部顶点上布置1 支热电偶，作为辅助加热装置控温热电偶。
[0068] (2)布置主加热装置：采用绳状加热器，以焊缝为中心，上下等功率、等宽度对称 缠绕加热绳，且上下缠绕宽度均为172mm。
[0069] (3)布置辅助加热装置：采用绳状加热器，以支管为中心，在主管上布置加热绳， 作为辅助加热装置。
[0070] (4)设定主加热装置热处理曲线：按给定的焊后热处理工艺设定。
[0071] (5)设定辅助加热装置热处理曲线：将主加热装置端部测温热电偶、辅助加热装 置控温热电偶接入一温度控制设备，该设备能将测温热电偶测得的实时温度转化成另一根 热电偶的实时控温温度，设定辅助加热装置的实时控温温度为主加热装置端部测温热电偶 实时测得的温度。
[0072] (6)消除或减少管道空气流动：关闭三通所在管系上的阀门，以减轻三通内部的 空气流动。
[0073] (7)受热区域保温：保温范围为加热元件覆盖范围及外侧500mm。
[0074] (8)主加热装置、辅助加热装置同时开始加热。
[0075] 工程实施时，用测温仪器对加热区域的温度测量表明，采取实施例焊后热处理方 法，焊缝处温度即为加热区域最高温度，且周向温度很小，皆满足接头焊后热处理技术要 求。
[0076] 上述实施例只为说明本发明的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人 士能够了解本发明的内容并据以实施，并不能以此限制本发明的保护范围。凡根据本发明 精神实质所作的等效变化或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围之内。
【权利要求】
1. 一种三通支管对接接头局部焊后热处理方法，所述的三通支管对接接头包括由主管 和支管构成的三通，管道，连接所述支管与管道的焊缝，其特征在于：所述热处理方法采用 主加热装置和辅助加热装置同时对所述三通支管对接接头进行加热，其中： 所述主加热装置的设置如下： 加热元件等功率、等宽度对称布置在所述焊缝的两端且每端布置的宽度等于支管的高 度； 控温热电偶布置在所述焊缝的与所述三通腹部顶点相对的位置上； 热处理曲线按给定的焊后热处理工艺参数设定； 所述辅助加热装置的设置如下： 加热元件以所述支管为中心布置在所述主管上； 控温热电偶布置在所述三通肩部顶点上； 实时控温温度为主加热装置加热时其端部处管道上与三通腹部顶点相对的位置处的 实时温度±10°c ; 主加热装置和辅助加热装置同时开始加热。
2. 根据权利要求1所述的三通支管对接接头局部焊后热处理方法，其特征在于：在主 加热装置端部处管道上与三通腹部顶点相对的位置处设置1支热电偶，作为主加热装置端 部测温热电偶，将该端部测温热电偶与所述辅助加热装置的控温热电偶接入可以将输入温 度转化为控制温度的温度控制设备，设定所述端部测温热电偶测得的实时温度±l〇°C为辅 助加热装置的实时控温温度。
3. 根据权利要求2所述的三通支管对接接头局部焊后热处理方法，其特征在于：设定 所述端部测温热电偶测得的实时温度为辅助加热装置的实时控温温度。
4. 根据权利要求1所述的三通支管对接接头局部焊后热处理方法，其特征在于：所述 的三通为T型三通。
5. 根据权利要求1所述的三通支管对接接头局部焊后热处理方法，其特征在于：所述 的三通和管道的材料相同或不同。
6. 根据权利要求1所述的三通支管对接接头局部焊后热处理方法，其特征在于：所述 的支管和所述的管道的规格相同或不同。
7. 根据权利要求1所述的三通支管对接接头局部焊后热处理方法，其特征在于：包括 如下步骤： (1) 、安装热电偶：在所述焊缝的与三通腹部顶点相对的位置安装1支热电偶，作为主 加热装置的控温热电偶；在主加热装置端部处管道上与三通腹部顶点相对的位置布置1支 热电偶，作为主加热装置端部测温热电偶；在三通肩部顶点位置安装1支热电偶，作为辅助 加热装置的控温热电偶； (2) 、安装主加热装置：选择柔性加热绳或加热片作为加热元件，以焊缝为中心，焊缝两 端等功率、等宽度对称布置主加热装置，且每侧布置宽度等于支管高度； (3) 、安装辅助加热装置：选择柔性加热绳或加热片作为加热元件，以支管为中心，在主 管上布置辅助加热装置； (4) 、设定主加热装置热处理曲线：根据给定的焊后热处理工艺参数，设定主加热装置 热处理曲线； (5) 、设定辅助加热装置控温温度：将主加热装置端部测温热电偶和辅助加热装置控温 热电偶接入温度控制设备，设定主加热装置端部测温热电偶测得的实时温度±l〇°C为辅助 加热装置的实时控温温度； (6) 覆盖保温棉：在主加热装置和辅助加热装置及其外侧至少300mm范围内覆盖保温 棉； (7) 、可能的条件下封堵主管和管道端口； (8) 、主加热装置和辅助加热装置同时开始加热。
【文档编号】C21D9/50GK104152665SQ201410403337
【公开日】2014年11月19日 申请日期:2014年8月15日 优先权日:2014年8月15日
【发明者】陈忠兵, 孙志强, 汤淳波, 张苏闽, 吕一仕 申请人:苏州热工研究院有限公司, 中国广核集团有限公司, 国电泰州发电有限公司