[發明專利]大型壓力容器局部熱處理方法

有效

• 申請號: 201910804924.X
• 申請日: 2019-08-29
• 公開（公告）號: CN110396590B
• 公開（公告）日: 2020-12-08
• 發明（設計）人: 蔣文春;金強;羅云;高騰;涂善東;宴桂珍;王剛;楊中偉
• 申請（專利權）人: 中國石油大學（華東）
• 主分類號: C21D9/50
• 分類號: C21D9/50;C21D11/00
• 代理公司: 青島智地領創專利代理有限公司 37252
• 代理人: 陳海濱

本發明提供了一種大型壓力容器局部熱處理方法，包括熱處理施工方案的確定和熱處理施工；熱處理施工方案的確定包括：確定熱處理工藝；數值模擬；根據數值模擬提供理論指導，對熱處理過程中產生的不利危害采取不同的措施；關鍵部位及關鍵時間節點的實驗監測；熱處理施工包括：1)熱處理前：熱處理文件、人員及設備的就緒；焊縫表面圓滑過渡及焊縫清理；熱電偶的點焊及其連線；加熱片的鋪設與固定；保溫棉工裝的就位固定；2)熱處理實施：設置熱處理曲線；通電升溫；熱處理保溫溫度的調節；熱處理保溫；降溫；3)熱處理后：熱處理數據的導出與保存；拆除熱處理工裝，完成大型壓力容器局部熱處理過程。

技術領域

本發明涉及熱處理技術領域，具體涉及一種大型壓力容器局部熱處理方法。

背景技術

隨著我國重大領域大型裝備制造能力提升，越來越多的大型壓力容器廣泛應用于石油化工(超限塔器)、能源儲備(大型油庫)、隧道鉆掘(全斷面隧道掘進機)等領域。例如，在石油化工領域，80％以上新增煉廠能力都超過了千萬噸，不乏2000萬噸、4000萬噸這樣的超級大煉油項目，帶來壓力容器超大化，尺寸不斷突破世界記錄。此類容器的制造與安全意義重大。

大型壓力容器由于受熱處理爐體積的限制無法采用整體熱處理，只能采用局部熱處理。局部熱處理是消除此類設備殘余應力的一種方法。然而，由于在理論上缺乏可靠的計算方法、可用的測試手段以及可行的調控依據，時有大型插入板由于焊縫過量變形而開裂，國內外設計標準均未科學解決。其次，對于大型設備的局部熱處理，缺少完整的規范要求。實際中，大多數設備制造廠只是進行了局部熱處理，而對于熱處理實際效果不得而知，沒有數據支撐和驗證。

發明內容

基于上述背景，本發明提供了一種比較全面的、完整的局部熱處理方法，用以指導和評估大型壓力容器局部熱處理。

本發明采用以下的技術方案：

一種大型壓力容器局部熱處理方法，包括熱處理施工方案的確定和熱處理施工；

一、所述熱處理施工方案的確定包括以下步驟：

步驟1.確定熱處理工藝；

進一步地，步驟1中所述確定熱處理工藝為根據標準確定熱處理的關鍵工藝參數：升降溫速率控制、保溫時間、保溫溫度、加熱區、保溫區的寬度和單雙面加熱方式的選擇。

進一步地，所述標準為GB150或ASMEBPV規范第Ⅲ卷。

步驟2.數值模擬；

進行模擬件的熱處理實驗，模擬件采用與產品相同材質、相同厚度的鋼板拼裝焊接而成，所采用的熱處理工藝與步驟1的熱處理工藝一致，獲得模擬件的垂直焊縫的溫度場梯度，作為具體結構進行溫度場模擬的輸入條件，進而通過有限元數值模擬方法評估具體結構熱處理消除殘余應力的效果以及產生的不利危害；

步驟3.根據數值模擬提供理論指導，對熱處理過程中產生的不利危害采取不同的措施，得到具體的熱處理施工方案；

進一步地，步驟3中，不利危害包括焊縫處的變形、不等厚焊接接頭在焊縫熔合線產生裂紋、不等厚焊接接頭在降溫過程中不協調變形。

進一步地，步驟3中，對于超大尺寸的不等厚焊接接頭進行局部熱處理時，采用分段對稱熱處理和/或采用對焊縫裝加焊接防變形工裝；對于尺寸相差較大的不等厚接頭，在厚板側鋪設輔助加熱片。

通過數值模擬優化關鍵工藝參數、熱處理方式和/或具體的加固措施得到具體的熱處理施工方案；

上述技術方案步驟3中，熱處理過程中產生的不利影響主要包括：采用局部熱處理的方式，熱處理保溫階段焊縫處易產生巨量的變形，尤其對于不等厚焊接接頭，易在焊縫熔合線產生裂紋；降溫過程中，不等厚焊接接頭變形不協調，易產生較大殘余變形影響產品質量。針對以上問題，通過數值模擬提供理論指導，采取不同的措施。