[發(fā)明專利]一種用于輔助鋼管焊口熱處理的方法

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• 申請日: 2014-12-26
• 公開（公告）號: CN104561509A
• 公開（公告）日: 2015-04-29
• 發(fā)明（設計）人: 張健;王葉
• 申請（專利權）人: 中國核工業(yè)二三建設有限公司
• 主分類號: C21D9/50
• 分類號: C21D9/50
• 代理公司: 北京市邦道律師事務所 11437
• 代理人: 薛艷;段君峰

技術領域

本發(fā)明屬于金屬焊接的技術領域，具體涉及一種用于輔助鋼管焊口熱處理的方法。

背景技術

國產A335.P91鋼管相當于國內9Cr-1Mo馬氏體耐熱鋼，為大口徑、厚壁(508×32.54mm)的鋼管，主要應用于火電及化工行業(yè)，用作高壓蒸汽管道或再熱熱段管道等。A335.P91鋼管用作化工行業(yè)的高壓蒸汽管道時，要求該鋼管焊接完成經熱處理后硬度符合ASME(美國機械工程師學會，American?Society?of?Mechanical?Engineers)規(guī)范要求，布氏硬度(以下簡稱硬度)值小于等于241HB。焊接完成后的熱處理，主要是為了消除焊接部位較大的應力，改善焊縫金屬及其熱影響區(qū)的組織，使淬火馬氏體轉變成回火馬氏體，降低接頭各區(qū)的硬度，提高韌性，變形能力和高溫持久強度。目前鋼管的熱處理過程是在焊縫處包裹加熱器，在加熱器外面包裹保溫棉，熱處理溫度為760±10℃，恒溫時間為5小時。在北方的冬季對A335.P91鋼管進行焊口熱處理時，由于冬季氣溫低，溫度會低到零下20℃，還經常有較強的風，對A335.P91鋼管的熱處理產生影響，導致A335.P91鋼管熱處理完成后，焊縫的硬度值為300HB左右，無法達到ASME的規(guī)范要求；焊縫處硬度值較高，脆性增加，殘余應力增大，容易產生裂紋。在溫度很低的冬季對大口徑、厚壁的鋼管進行熱處理時，經常會碰到上述的問題，焊縫的硬度值偏高，無法達到ASME的規(guī)范要求，無法保證焊口的質量。

發(fā)明內容

為了解決在冬季焊接大口徑、厚壁的鋼管，焊縫熱處理后硬度無法達到ASME的規(guī)范要求的問題，本發(fā)明提出一種用于輔助鋼管焊口熱處理的方法，以使鋼管焊縫熱處理后硬度達到ASME的規(guī)范要求，提高母材焊接的質量。

本發(fā)明用于輔助鋼管焊口熱處理的方法包括以下步驟：

(1)在焊縫處包裹加熱器；

(2)對于管段長的焊口：在鋼管上距離焊縫處包裹的加熱器550—700毫米的位置包裹加熱器，并使用保溫材料將鋼管全部包裹；

(3)對于短管加彎頭的焊口：使用保溫材料將鋼管全部包裹；

(4)開始對鋼管進行熱處理，熱處理過程中將焊縫處的溫度控制為760±10℃，熱處理的時間為5小時；在熱處理的過程中，對于管段長的焊口，與焊縫處包裹的加熱器距離為550—700毫米的位置的加熱器將該加熱器包裹的鋼管的溫度控制為200—300℃，直到熱處理結束。

其中，所述步驟(2)和步驟(3)中，所述包裹鋼管的保溫材料的厚度為200-250毫米。

其中，所述步驟(4)還包括使用紅外線測溫儀對焊縫處的保溫材料進行測溫，如果最外層的保溫材料的溫度高于40℃，則再包裹一層保溫材料。

其中，所述方法還包括步驟(5)，熱處理結束后，當保溫材料的溫度降低至20℃以下時，拆除保溫材料。

其中，所述加熱器為電加熱片。

其中，所述保溫材料為硅酸鋁保溫棉。

發(fā)明人在實驗中發(fā)現(xiàn)，大口徑、厚壁的鋼管在熱處理過程中，不僅焊縫處溫度較高，鋼管上距離焊縫處包裹的加熱器550—700毫米的位置的溫度也較高，溫度高達109℃，說明焊縫處與距離焊縫處包裹的加熱器550—700毫米的位置之間傳遞的熱量很大，鋼管的散熱很快，而現(xiàn)有的方法中對于鋼管上距離焊縫550—700毫米的位置無任何防護措施，再加上冬季施工，氣溫會低到零下20℃，還有較強的風，這些外界因素通過影響鋼管上距離焊縫處包裹的加熱器550—700毫米的位置的溫度進而影響焊縫處的溫度，最終影響熱處理后焊縫處的硬度值。本發(fā)明的方法在鋼管上距離焊縫處包裹的加熱器550—700毫米的位置也包裹加熱器，以對鋼管上距離焊縫處包裹的加熱器550—700毫米的位置進行溫度補償，并將鋼管上距離焊縫處包裹的加熱器550—700毫米的位置的溫度控制為200-300℃，與現(xiàn)有的方法相比，減少了焊縫處與鋼管上距離焊縫處包裹的加熱器550—700毫米的位置之間熱量的傳遞，也大大減少了氣溫等因素通過鋼管上距離焊縫處包裹的加熱器550—700毫米的位置對焊縫處的溫度產生的影響，減緩了鋼管的散熱速度，保證了熱處理過程中鋼管的溫度，提高了熱處理的質量，使用本發(fā)明的方法對鋼管進行熱處理，焊縫處的硬度值小于等于241HB，符合ASME的規(guī)范要求。本發(fā)明的方法還使用保溫材料對鋼管進行全部包裹，這樣進一步減少了氣溫等因素對焊縫處溫度的影響。

附圖說明

圖1為使用本發(fā)明的方法對管段長的鋼管進行焊口熱處理的示意圖；