[發明專利]降低管殼式換熱器換熱管與管板焊接接頭應力腐蝕開裂風險的局部熱處理方法

有效

• 申請號: 202111487578.0
• 申請日: 2021-12-08
• 公開（公告）號: CN114182088B
• 公開（公告）日: 2023-10-13
• 發明（設計）人: 蔣文春;沈潰領;蘇厚德;張玉福;張崢;鄒建東
• 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;C21D1/34;C21D1/42
• 代理公司: 青島智地領創專利代理有限公司 37252
• 代理人: 劉文霞

本發明公開了一種降低管殼式換熱器換熱管與管板焊接接頭應力腐蝕開裂風險的局部熱處理方法，其包括步驟(1)確定管殼式換熱器換熱管與管板焊接接頭的相關尺寸參數；(2)確定局部熱處理的加熱方式；(3)確定局部熱處理的保溫溫度及保溫時間；(4)確定局部熱處理升溫速率及降溫速率；(5)布置局部熱處理加熱裝置；(6)局部熱處理實施，通過本發明的局部熱處理工藝實施熱處理，可以使管殼式換熱器換熱管與管板接頭間隙處的殘余拉應力轉變為壓應力，抑制管殼式換熱器換熱管與管板焊接接頭應力腐蝕開裂的發生。

技術領域

本發明涉及局部熱處理技術領域，具體涉及一種降低管殼式換熱器換熱管與管板焊接接頭應力腐蝕開裂風險的局部熱處理方法。

背景技術

管殼式換熱器，又稱列管式換熱器，是以封閉在殼體中管束的壁面作為傳熱面的間壁式換熱器。這種換熱器結構較簡單，操作可靠，可在高溫、高壓下使用，廣泛應用于航空航天、電力、石油化工等行業。管殼式換熱器由于其低成本、高安全、易清理的特點，成為目前應用最廣泛、市場占有量最大的換熱設備。據統計，在煉油、化工等換熱器用量較大的行業，換熱器的數量約占總設備數量的40％，投資額約占設備總額的30％-45％。隨著管殼式換熱器的大型化、高參數化發展，管殼式換熱器換熱管與管板連接接頭的數量多、管壁薄、結構受限、檢測難，成為影響換熱器長期安全運行的重要因素，且管殼式換熱器換熱管與管板通常采用焊接方式連接，不可避免地會導致焊接殘余應力的產生，管殼式換熱器在服役過程中也很容易受到周圍環境的影響，當腐蝕性介質存在時，在焊接殘余應力及腐蝕介質同時作用下，換熱管與管板焊接接頭位置容易發生應力腐蝕開裂，成為管殼式換熱器最為薄弱的位置。因此，需要消除管殼式換熱器換熱管與管板焊接接頭焊接引起的殘余應力，對于殘余應力消除，通常采取熱處理方法，但目前國內外焊后熱處理的規范尚不統一，熱處理參數的選取存在一定的主觀性，不恰當的熱處理不僅無法有效消除焊接殘余應力，甚至還容易增大殘余應力和變形，而且換熱管與管板接頭間隙處作為管殼式換熱器最為薄弱的環節，尚未引起焊后局部熱處理研究的充分關注，由于換熱管與管板接頭結構的特殊性，其應力分布較為復雜，增加了換熱器管頭焊接殘余應力消除的難度。因此，針對此問題，提出一種有效的局部熱處理方法，可降低換熱器管頭應力腐蝕開裂的風險，具有重要的理論指導意義和工程應用價值。

發明內容

為解決上述技術問題，本發明提供了一種降低管殼式換熱器換熱管與管板焊接接頭應力腐蝕開裂風險的局部熱處理方法，不僅能有效降低管殼式換熱器換熱管與管板焊接接頭的殘余應力，且在管殼式換熱器換熱管與管板接頭間隙處產生壓應力，可抑制管殼式換熱器換熱管與管板焊接接頭應力腐蝕開裂的發生。

本發明為了實現上述目的，采用的技術解決方案是：

一種降低管殼式換熱器換熱管與管板焊接接頭應力腐蝕開裂風險的局部熱處理方法，包括如下步驟：

(1)確定管殼式換熱器換熱管與管板焊接接頭的相關尺寸參數：包括管殼式換熱器的管板厚度T及換熱管厚度t；

(2)確定局部熱處理的加熱方式：局部熱處理加熱方式采用燃氣加熱、電磁感應加熱、電阻加熱中的一種；

(3)確定局部熱處理的保溫溫度及保溫時間：局部熱處理保溫溫度為600～700℃，保溫時間為15～150min；

(4)確定局部熱處理升溫速率及降溫速率：熱處理溫度在400℃至保溫溫度之間時，升溫速率和降溫速率不小于55℃/h，升溫速率不大于5500/T℃/h，降溫速率不大于7000/T℃/h；

(5)布置局部熱處理加熱裝置：在管殼式換熱器換熱管與管板焊接接頭位置布置熱處理加熱帶；

(6)局部熱處理實施：按照所確定的局部熱處理工藝實施熱處理，使管殼式換熱器換熱管與管板接頭間隙處的殘余拉應力轉變為壓應力，抑制管殼式換熱器換熱管與管板焊接接頭應力腐蝕開裂的發生。