火力发电设备的热处理技术及工艺.pdf

第 5期 2 0 1 3年 9月 锅炉制造 B0I L ER MANUF ACTURI NG No ． 5 S e p． 2 01 3 文章编 号 C N 2 31 2 4 9 2 0 1 3 0 5 0 0 3 7 0 3 火 力发 电设备的热处理技术及工艺 姜少军 绥 芬河特种 设备检 验研究所 ， 黑龙 江 绥芬河 1 5 7 3 0 0 摘要 结合 3 0 0 M W 机组钢制承压设备现场安装过程中的焊接热处理工艺以及多年的检验技术经验 ， 阐述 焊接热处理过程中对焊件进行焊接热处理的技术要求和焊接热处理工艺的重要性。 关键词 火焰加热； 焊接热处理； 消氢处理； 最终热处理 中图分 类号 T G I 5 6 文 献标 识码 A He a t Tr e a t me n t Te c h n o l o g y a n d Pr o c e s s o f P o we r Ge n e r a t i o n Eq u i p me n t J i a n g S h a o j u n S u i f e n h e s p e c i a l e q u i p m e n t i n s p e c t i o n i n s t i t u t e ， S u i f e n h e 1 5 7 3 0 0， C h i n a Abs t r a c t W i t h t h e 3 0 0MW u n i t o f s t e e l p r e s s u r e e q u i p me n t i n s t a l l e d i n t h e p r o c e s s o f we l d i ng h e a t t r e a t me n t t e c h n o l o g y a n d y e a r s o f e x p e r i e nc e， t h e i mp o r t a n c e o f we l d i n g h e a t t r e a t me n t p r o c e s s o f t h e we l di n g r e q ui r e me n t s o f we l d i n g h e a t t r e a t me n t t e c hn o l o gy a n d we l d i n g he a t t r e a t me n t p r o c e s s ． Ke y wo r ds fla me h e a t i n g； we l d i n g h e a t t r e a t me n t ； p r o c e s s o f e l i mi n a t i n g h y d r o g e n； fi n a l h e a t t r e a t me n t 0 引 言 火力发电厂的钢制承压设备构成繁多 、 结构 复杂 、 功能各异、 使用的材料涉及范围极广 ， 尤其 是应用钢材的品种 、 规格更是多样 ， 而这些部件的 现场安装连接基本上都是采用焊接连接 ， 焊后许 多焊接接头存在一定 的残余应力 ， 必须采用热处 理方式加以降低或消除， 以改善其综合力学性能 和满足使用要求。 1 热处理人员作业准备和条件要求 1 作为一名合格的焊接热处理操作人员 ， 必 须经过专业培训并通过考核以取得特种设备作业 人员证书。没有取得操作资格证书的人员不允许 单独进行热处理作业和对热处理作业结果进行评 价 ， 而只能在作业过程中协助专业 的操作人员 。 2 应遵守 电力建设施工及验收技术规范 以及作业指导书中的相关规定 ， 做到操作无误 、 记 录准确。 3 热处理后必须进行 自检 ， 并及时整理热处 理资料 。 4 热处 理机具及材料 热处理温度 控制柜 、 自动温度记录仪 、 万用表 、 钢丝钳 、 铁丝 、 测温热电 偶 、 补偿导线 、 远红外测温仪 、 单芯电源线 、 四芯电 源线 、 电加热器 、 硅酸盐保温岩棉等 。 5 热处理作业 过程 中温度 的测量 必须要准 确 ， 应使用 自动记 录仪。所用仪表 、 热 电偶等 ， 应 按照相关计量标准 的要求定期进行检定 ， 合格后 方可使用。 6 热处理场所要放置安全警示牌 ， 设 置安全 围栏 ， 并采取有效 的防风、 防雨 、 防触 电和防漏 电 措施。 7 热处理工作开始前热处理技术员必须对热 处理工进行安全、 技术交底 ， 并在交底书上签字。 收稿 日期 2 0 1 3 0 41 8 作者简介 姜少 军， 男， 2 0 1 0年毕业于前进大学暖通专业 ， 工程师 ， 现从事锅炉检验 工作 。 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 3 8 锅炉制造 总第 2 4 1 期 2 热处理施工质量控制要点 1 自动温度记录仪 、 测温热 电偶检定合格。 2 作业指导书技术交底签证记录。 3 热处理过程 中质量监督及作 业指导书执 行情况。 4 热处理过程跟踪检查 。 5 焊 口预热及热处理作业记录。 6 热处理完成后对焊缝的质量进行 自检 、 专 检 ， 再按照相关标准的要求进行无损探伤复查。 7 热处理宽度 的计算从焊缝对 口中心开始 ， 每侧要求大于等于焊件有效壁厚 的三倍 ， 且不小 于 6 0 m m。焊接接头热处理时的升、 降温速度应 符合 2 5 02 5 ／ 壁 厚 c I ／ h ， 且不 大 于 3 0 0℃／ h 。 P 9 1 ／ T 9 1焊 口升降温速度 ≯1 5 0℃／ h ， 降温过 程中， 温度在 3 0 0℃以下可不控制。 8 施焊过程中， 焊缝道间温度应控制在产 品 焊接工艺卡中规定的预热温度下限值与 3 0 0℃之 间。 T 9 1 ／ P 9 1材质 2 5 03 0 0℃ 。 9 锅炉受热 面小径管 焊前 预热可 以采用火 焰加热法 ， 对于外径大于 2 1 9 m m或壁厚 ≥2 0 m m 的产品当焊接工艺上要求焊前预热时则宜采用陶 瓷电阻加热器加热。 1 0 用火焰加热 时， 烤枪应在焊 口边缘做均 匀圆周移动 ， 用 中性焰来进行加热 ， 加热过程中要 用远红外测温仪进行测温， 防止超温 。 1 1 对容易产生延迟裂 纹的钢材 ， 焊后应立 即进行热处理 ， 否则应作后热处理 ， 温度以 3 0 0～ 3 5 0℃为宜 ， 恒温时间不 小于 2小 时。当焊工 中 断焊接时 ， 亦应及时作后热处理。 1 2 一侧为奥氏体型钢的异种钢焊接接头进 行焊后热处理时， 热处理规范应避开不锈钢 的脆 化温度敏感 区， 防止晶间腐蚀和 相脆化。异种 钢焊接接头的焊后热处理恒温温度应按要求较高 的热处理温度的材料选择 ， 但不能超过其 中任一 材料的下临界点 A 1 3 电加热器功率的选择要有余量， 特别是 对大 口径厚壁管尤为重要 ， 以免在焊 口热处理过 程中高温段升温 困难 ， 或温度升不到预定温度， 而 造成不必要的浪费。 1 4 热处理作业过程中， 设备 的保温宽度 ， 应 该从焊缝坡 口边缘开始计算 ， 每侧不得小于设备 有效壁厚的 5～6倍 ， 且应 比电加热器的布置宽度 增加 2 0 0～3 0 0 m m， 以防止热处理热量 散失 和减 小温度梯度。 1 5 热处理作业时， 加热方式的选择 ， 应 以力 求做到使设备 内外壁和焊缝两侧受热均匀 ， 保温 期 间在 加 热范 围 内任 意两 点 间的温差 不 超 过 5 0℃为原则 。 1 6 锅炉受热 面小径管热处理时 ， 可 以多个 焊口同时进行焊后热处理。在热处理过程 中应严 格观察温度变化 ， 防止焊 口热处理超温而使管子 性能变差 ， 或热处理温度不足而达不到预期效果 ， 发现异常应立即断电处理并通知相关人员。 1 7 大 口径设备管进行焊后热处理 时 ， 测温 热电偶应在焊缝两侧对称布置 ， 且要求数量不得 少于两支。 1 8 对于 P 9 1 ／ T 9 1钢焊接 ， 焊接 完毕后冷却 到 8 01 0 0 o C恒温 1 2小时， 然后立即按要求升 温进行焊后热处理工作 当被迫后热 时， 可以在 完成马氏体转变后先做后热处理 。 3 火焰加热工艺措施 1 选用火焰加热法进行焊接热处理时 ， 应根 据焊件的大小选择合适 的烤枪喷嘴 ， 并确定相应 的数量。当需要使用多把烤枪时 ， 应安排多人在 焊件四周进行对称性的均匀加热并用远红外测温 仪监控加热温度。 2 火焰加热 时， 火焰焰心至工件 的距离应控 制在 1 0 m m以上 ； 加热过程 中， 烤枪喷嘴的移动速 度要均匀一致 ， 不得在一个位置长期停留， 且要求注 意控制火焰的燃烧状况 ， 防止焊件的氧化和增碳。 3 火焰加热时以焊缝 为中心 ， 加热宽度为焊 缝两侧分别外延 5 O一1 0 0 m m， 热处理恒温时间按 每毫米厚度保温 1 ～2 m i n计算。加热完毕 ， 应立 即使用厚度不小 于 4 0 mm的硅 酸铝 保温岩棉按 工艺要求进行覆盖保温。 4焊后 热处理作业程序 作业准备一检查一固定热电偶一布置加热器 一包保温棉一接线一检查一通电升温一恒温一降 温一热处理记录一 自检一专检一验收一记录整理 一 资料移交 5 消氢处理 1 对于工艺上要求焊后热处理 的厚壁 管或 某些易产生延迟裂纹的焊件 ， 当焊接过程突然 中 [ 下转第 4 8页] 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 4 8 锅炉制造 总第2 4 1 期 当量圆平板 ， 管子均匀布置并且开孑 L 区边缘距管 板边缘距离足够小 ， 这样 管板可 以看 作轴对称的 结构 ， 方便计算。根据以上简化 ， 标准中给出了通 过公式 、 表格 、 图表进行管板计算 的方法 。采用 A N S Y S应力分析 的方法可以模拟换热管对管板 的削弱和加强作用 ， 并能解决一些标准中无法计 算的情况 ， 这种方法要求设计者能把握分析设计 的思想 ， 能对模型作适 当的简化并辨别模 型的合 理 陛， 对设计者的要求较高 ， 对于复杂结构和受力 情况的计算有较大优势 。 图7 应力线性化示意图 参考文献 3 结 语 标准中的管板计算方法将管板简化成在弹性 基础上受换热管均匀削弱、 加强的、 周边受支撑 的 [ 1 ] J B 4 7 3 21 9 9 5 ， 钢制压力容器 一分析设计标准[ S ] ． [ 2 ] G B 1 5 1 1 9 9 9， 管壳式换热器[ S ] ． [ 3 ] 余伟炜， 高炳军． A N S Y S在机械与化工装备中的应 用[ M] ． 北京 中国水利水电出版社， 2 0 0 7 ． [ 上接第 3 8页] 断或焊接作业完成后不 能马上进行 最终热处理 的， 应立即进行后热消氢处理 ， 以防止产生冷裂 纹。消氢处理是在每次焊接间断之后而又不能马 上进行焊后热处理时的一次中间热处理 。 2 消氢处理 的温度为 3 0 0 o C～3 5 0 o C， 保温 时间为 2～ 4／ J 、 时。 3 可以直接用 预热时的加热器对焊 口进行 消氢处理 ， 同时， 必须用保温材料覆盖整个焊口。 6最终热处理 设备最终热处理的目的在于消除或尽可能的 降低焊焊缝的残余应力， 并通过合适的热处理温度 来优化改良焊缝金属的组织和综合力学性能， 一般 为高温回火。最终热处理宜采用电加热方法进行。 7 结 论 1 对焊接接头及时进行焊后热处理 ， 可以降 低接头的残余应力， 改善焊缝金属的组织与性能， 预防延迟裂纹的产生。 2 除有 特殊原 因外 ， 每 只焊 口均应连续 完 成 ， 焊接过程 中， 应有专人负责各方面协调工作 ， 密切注意各施工参数 ， 尤其是层间温度 ， 并作好记 录， 随时掌握施工动态。 3 热处理规范要正确 ， 加热要均匀 ， 升降温 和保温时间要恰当， 确保焊接接头的安全运行。 4 高压管道焊接热处理过程中， 强化过程检查， 加强过程监督， 让焊接热处理质量上 的缺陷和技术 工艺问题， 在过程中及时有效地得到修正和处理。 参考文献 [ 2 ] [ 3 ] “ 火力 发 电厂 焊接 热 处理 技 术 规程 ” ． D L ／ T 8 1 9 20 02． “ 火力 发 电厂 异种 钢 焊 接 技术 规 程 ” ， D L ／ T 7 5 2 2 0 1 0． 崔忠圻 “ 金属学与热处理” ． 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m