[發明專利]厚壁承壓設備焊后局部感應熱處理的加熱均溫方法

有效

• 申請號: 202010421849.1
• 申請日: 2020-05-18
• 公開（公告）號: CN111534680B
• 公開（公告）日: 2021-06-15
• 發明（設計）人: 趙朋成;蔣文春;覃慶良;李濱;伍玩云
• 申請（專利權）人: 青島科技大學;中國石油大學（華東）;青島海越機電科技有限公司
• 主分類號: C21D9/50
• 分類號: C21D9/50;C21D1/42;C21D11/00
• 代理公司: 北京東方尚禾專利代理事務所(特殊普通合伙) 11844
• 代理人: 吳杰

本發明涉及一種厚壁承壓設備焊后局部感應熱處理的加熱均溫方法，其特征在于，包括以下步驟：(1)在厚壁承壓筒體環焊縫的內外壁點焊數支測溫熱電偶；(2)在筒體的內壁和外壁分別鋪設陶瓷纖維保溫毯；(3)在筒體外壁的陶瓷纖維保溫毯外纏繞柔性水冷電纜形成加熱線圈，該柔性水冷電纜的電路接入感應加熱電源，水路接入一臺工業冷水機。(4)通過測溫熱電偶對厚壁筒體內壁和外壁溫度進行監控，通過筒體內壁和外壁最大溫差T和外壁圓周方向最大溫差P控制加熱區的溫度均勻性。本發明的優點是：該方法利用感應加熱工藝及其加熱特點增大了能量利用率、提高了測溫精度，減少了局部熱處理的工藝準備時間。

技術領域

本發明屬于厚壁承壓設備焊后熱處理技術領域，具體地說是一種厚壁承壓設備焊后局部感應熱處理的加熱均溫方法。

背景技術

厚壁承壓設備在化工、壓力容器、電站、換熱器、油氣輸運、核電等工業領域應用廣泛，厚壁承壓設備的結構形式一般為筒體或管道，通常采取短筒體或管道環縫對接焊的制造方式。按照不同的行業標準、國家標準和國際標準，厚壁承壓設備的焊接接頭(環焊縫區)都需要進行焊后熱處理，以溶解焊接過程中在焊縫及其周邊區域形成的有害相(固溶熱處理)、降低焊接殘余應力(消應力熱處理)以及提高鉻在奧氏體中的穩定性(穩定化熱處理)等。按照承壓設備的尺寸大小，目前有整體熱處理和局部熱處理兩種方式。整體熱處理是將承壓設備整體入爐，不論焊接區還是非焊接區都按照熱處理工藝進行。局部熱處理是指僅對焊縫及相鄰區域進行熱處理，其它部位不進行熱處理。顯然局部熱處理不受設備尺寸的影響，不論大小尺寸都可以進行；所使用的設備和人工成本，以及消耗的能量遠遠小于整體熱處理，具有十分重要的工藝和成本優勢。

厚壁承壓設備的焊后局部熱處理加熱溫度高，按照不同材質的熱處理工藝要求，最高加熱溫度可達到650-900℃。要求熱處理過程嚴格按照熱處理工藝曲線進行，對升、降溫速度、保溫溫度和時間、焊縫均溫區的寬度、均溫區寬度方向、圓周方向溫差和內外壁溫差有嚴格的要求。其中，焊縫均溫區是指焊縫及其周圍臨近的區域，局部熱處理相比整體熱處理的最大不同是局部熱處理要求均溫區各部分溫度基本一致，溫度分布滿足在一定的溫度區間內(溫差范圍，比如900±20℃)。不同的局部熱處理工藝標準有不同的均溫溫度及其分布要求，但一般通常包括筒體軸線方向溫度分布(橫向溫差)、外壁圓周方向溫度分布(周向溫差)和內外壁之間的溫度分布(徑向溫差)等三項指標。

工程中常見的厚壁承壓筒體的焊后局部熱處理一般采用陶瓷片電阻加熱的方式。具體工藝是，首先將發熱陶瓷片陣列圍繞著筒體對接接頭及其臨近區域，然后在陶瓷片外包裹保溫毯，最后通電對筒體進行加熱。這種加熱工藝的準備時間長，焊縫均溫區的溫度分布不均勻，無法滿足厚壁筒體焊接接頭焊后局部熱處理的標準要求。

CN110564946A公開了一種小徑管焊接頭焊后熱處理無冷卻感應加熱器及其制作方法。該專利主要提出了一種針對小徑管焊接頭焊后熱處理的感應加熱器及其制作工藝，并沒有提出厚壁承壓設備焊接接頭的焊后局部感應加熱熱處理方法和均溫工藝。

CN107598332A公開了一種新型CB2耐熱鋼中大徑管道焊接及熱處理工藝。其熱處理工藝是在管道外壁采用柔性陶瓷加熱器(陶瓷片電阻加熱器)加熱，管道內部采用內置式充氬加熱保溫一體化工裝進行加熱。由于杜絕了管道軸線方向的氣體流動傳熱，這種工藝模式能夠一定程度改善周向溫差和徑向溫差。但是由于管道內部封閉空腔中仍然存在氣體的上下對流，導致管道橫截面內壁6點鐘位置溫度最低，而12點鐘位置溫度最高。這種工藝的結果是管道圓周方向依然存在較大的溫差，管道圓周方向的溫度均勻性無法滿足工藝要求。而且管道內壁不保溫，徑向溫差非常大。此外，在這種工藝方法中，相對于管道柔性陶瓷加熱器是一種外熱源，依賴柔性陶瓷加熱器和管道之間的熱傳導(當二者相互接觸時)或者熱輻射(當二者不接觸時)導熱，能量利用率低。由于測溫熱電偶布置在管道的外表面，同時與柔性陶瓷加熱片和管道都接觸，無法確定測得的溫度是陶瓷加熱片的溫度還是管道的溫度，測溫精確性差。