[發明專利]一種9%Cr熱強鋼管道焊后熱處理加熱功率計算方法

有效

• 申請號: 201710726407.6
• 申請日: 2017-08-22
• 公開（公告）號: CN107688700B
• 公開（公告）日: 2020-08-11
• 發明（設計）人: 王學;胡磊;韓宇
• 申請（專利權）人: 武漢大學
• 主分類號: G06F30/23
• 分類號: G06F30/23;G06F119/08;C21D9/50
• 代理公司: 武漢科皓知識產權代理事務所(特殊普通合伙) 42222
• 代理人: 李明婭

本發明提供一種9％Cr熱強鋼管道焊后熱處理加熱功率計算方法，包括以下步驟：步驟1、計算M組不同規格9％Cr熱強鋼管道所需的焊后熱處理加熱寬度；步驟2、據步驟1中獲得的M組不同規格9％Cr熱強鋼管道焊后熱處理加熱寬度，計算該M組管道在焊后熱處理過程中加熱器的熱流密度，使用雙線性插值的方法建立任意規格9％Cr熱強鋼管道焊后熱處理過程中加熱器熱流密度計算模型；步驟3、建立任意規格9％Cr熱強鋼管道焊后熱處理加熱功率計算模型。本發明能夠快速、精確的獲取不同規格9％Cr熱強鋼管道焊后熱處理所需要的加熱功率，便于現場安裝，從而保證焊后熱處理質量，具有提高焊后熱處理效率，節約材料和能源等優點。

技術領域

本發明屬于焊接技術領域，具體涉及一種9％Cr熱強鋼管道接頭焊后熱處理加熱功率計算方法。

背景技術

9％Cr熱強鋼是一種廣泛應用于超(超)臨界火力發電機組主蒸汽管道、集箱、過熱器等重要高溫部件的新型馬氏體耐熱鋼，代表性牌號有T/P91鋼、T/P92 鋼、T/P93鋼和E911鋼等。9％Cr熱強鋼在焊接后必須進行高溫焊后熱處理以改善焊縫韌性和消除殘余應力。9％Cr鋼含有較高的合金元素，其耐回火性高，焊后熱處理溫度需要達到760±10℃以上。在進行現場焊后熱處理時，一般需要根據管道規格定做加熱器。如果加熱器的最大加熱功率不足，焊接接頭就無法加熱到所需的焊后熱處理溫度。因此，在定做加熱器前，需估算加熱器的最大加熱功率。目前，工程施工中有的根據預先模擬試驗確定加熱器功率，耗費大量時間和財力；有的根據相近規格管道的施工經驗估算加熱器功率，但是由于管道規格的差異，容易出現過估或低估情況了，過估造成較大的浪費，低估則無法滿足焊后熱處理要求，影響焊后熱處理質量。

發明內容

本發明主要為解決現有技術無法準確估計不同規格9％Cr熱強鋼管道焊后熱處理加熱功率的技術問題，提供一種精確計算不同規格9％Cr熱強鋼管道焊后熱處理加熱功率的方法，從而保證焊后熱處理質量，提高焊后熱處理效率，節約材料和能源。

本發明為解決現有技術中存在的問題采用的技術方案如下：

一種9％Cr熱強鋼管道焊后熱處理加熱功率計算方法，其特征在于：包括以下步驟：

步驟1、焊后熱處理加熱寬度計算模塊：計算M組不同規格9％Cr熱強鋼管道所需的焊后熱處理加熱寬度；

步驟2、熱流密度計算模塊：根據步驟1中獲得的M組不同規格9％Cr熱強鋼管道焊后熱處理加熱寬度，計算該M組不同規格9％Cr熱強鋼管道在焊后熱處理過程中加熱器的熱流密度，使用雙線性插值的方法建立任意規格9％Cr 熱強鋼管道焊后熱處理過程中加熱器熱流密度計算模型；

步驟3、針對步驟2中建立的任意規格9％Cr熱強鋼管道焊后熱處理過程中加熱器熱流密度數學模型，建立任意規格9％Cr熱強鋼管道焊后熱處理加熱功率計算模型。

所述步驟1中，計算M組不同規格9％Cr熱強鋼管道所需的焊后熱處理加熱寬度，具體過程如下：

在管徑范圍為100-1500mm，壁厚范圍為10-150mm內，均勻選取M組9％Cr 熱強鋼管道規格，根據9％Cr熱強鋼管道焊后熱處理時管道內、外壁溫差不大于 20℃的要求，使用牛頓迭代法計算需要的焊后熱處理加熱寬度：

步驟1.1、對于M組不同規格9％Cr熱強鋼管道，記管徑為D，壁厚為δ，使用有限元軟件建立9％Cr熱強鋼焊后熱處理溫度場有限元計算模型，計算求解 9％Cr熱強鋼焊后熱處理溫度場分布；

步驟1.2，對于M組不同規格9％Cr熱強鋼管道，記管徑為D，壁厚為δ，加熱寬度為h時，焊后熱處理內外壁溫差ΔT＝f(h)，對函數f(h)選取兩個初值h₁＝2h₀，對于k＝1，…，M，有限元計算模型執行如下:

第一步、計算