[发明专利]大口径合金钢管焊接热处理工艺

说明书

技术领域

本发明涉及一种大口径合金钢管焊接热处理工艺，用于大口径壁厚的合金钢管材的焊接热处理。

背景技术

目前，火电机组向大容量高参数发展，安装工程的管材材质要求越来越高，大多使用合金钢材质，壁厚越来越大，需要进行焊接热处理的焊口也越来越多。

合金钢的焊接及厚部件的焊接，必须要进行焊前预热和焊后热处理。焊前预热是为了降低焊缝的冷却速度，防止接头生成淬硬组织，产生冷裂纹。在焊接过程中，由于加热和冷却的不均匀性，以及构件本身产生拘束或外加拘束，在焊接工作结束后，在构件中总会产生焊接应力。焊接应力在构件中的存在，会降低焊接接头区的实际承载能力，产生塑性变形，严重时，还会导致构件的破坏。焊后热处理是使焊好的工件在高温状态下，其屈服强度下降，来达到松弛焊接应力的目的。

常用的焊接热处理主采用为远红外加热方法。采用远红外加热方法主要存在以下几个问题：

1、由于远红外加热是由陶瓷加热器产生热量，再传导到管子上，这种由表及里的逐步衰减的热传递方法，使管子内外壁的温度不一样，焊口内外壁温差较大，导致热处理的硬度不理想。

2、焊口内外壁温差大，加热过程中不可以调节，导致管道热力损失。

3、由于焊口存在内外壁温差，在热处理温度取值上一般取上限，容易造成超温现象。

4、传统的焊接热处理，焊前预热和焊后热处理的加热器材为分开设置，在焊接后，需拆除预热加热带，再重新缠绕焊后热处理加热器，操作较复杂，且拆除预热加热带时，容易烫伤操作人员。

发明内容

本发明针对现有技术的焊接热处理中存在的技术问题，提供了一种能降低焊口内外壁温度，提高焊接热处理质量，操作过程更简易的大口径合金钢管焊接热处理工艺。

为达到上述目的本发明采用的技术方案是：

大口径合金钢管焊接热处理工艺，包括焊前预热和焊后热处理，工艺步骤如下：

1）焊前预热：

a)将需要焊接的合金钢管坡口对接，留出预设的根部间隙，在靠近坡口边缘的两侧管壁上分别贴附远红外陶瓷加热器；

b)将监控热电偶固定于坡口边缘处；

c)根据预设温度对合金钢管进行预热；

2）焊后热处理：

a)焊接后，在焊缝中心位置固定控温热电偶；

b)在焊接后的合金钢管壁上铺设保温棉形成保温层，保温层将远红外陶瓷加热器完全包覆；

c)在保温层上缠绕感应线圈，感应线圈在焊缝中心线左右两侧的宽度相等；

d)感应线圈的两端通过中频电缆与中频电源连接；

e)启动中频电源，进行焊后加热，升降温速度S不应大于150℃/h，恒温温度为750℃-770℃，恒温时间T不小于4 h。

优选的，从焊缝坡口边缘算起，每侧保温层的宽度不得少于钢管壁厚的5倍，且每侧保温层的宽度应比远红外陶瓷加热器的安装宽度增加不少于100mm。

优选的，所述的保温层的厚度为40mm-60mm。

优选的，焊后加热的升降温速度S的计算公式为：S=6250/δ, δ为钢管壁厚，单位为mm。

优选的，当所述焊接合金钢管的材质为SA-335P91钢时，焊后热处理恒温时间T的计算公式为：T=δ/25×1。

优选的，当所述焊接合金钢管的材质为SA-335P92钢时，焊后热处理恒温时间T的计算公式为：T=δ/25×2。

优选的，所述的中频电源的电源频率为700HZ-8000HZ。

优选的，所述的感应线圈的两端边缘均位于远红外陶瓷加热器边缘的外侧。

优选的，中频电源的热处理温度设定为750℃~755℃。

本发明的有益效果是：

1、本发明的大口径合金钢管焊接热处理工艺中的焊后热处理，直接在焊前预热的远红外陶瓷加热器上包覆保温层，然后再在保温层上缠绕感应线圈，无需将焊前预热的加热器拆除，使操作过程更简易，也降低了操作人员的烫伤风险。

2、本发明的大口径合金钢管焊接热处理工艺利用感应线圈把交流电能传递给要加热的管道，然后电能在管道内部转变为热能，使管道自身发热，极大的提高了热量率，使得整个管道内外壁温差减小，热处理后的焊接接头硬度非常理想。

3、焊前预热采用远红外陶瓷加热器进行加热，并利用监控热电偶对管道温度进行实时监测，并根据监测温度对远红外陶瓷加热器的输出功率进行调节，减少管道热量损失。