[发明专利]一种管板组件与下封头组件环焊缝局部热处理工艺

说明书

技术领域

本发明涉及焊缝热处理工艺，具体涉及一种蒸汽发生器管板组件与下封头组件环焊缝局部热处理工艺。

背景技术

目前，国内外制造的蒸汽发生器大多数是由管板组件(或称作为下筒体组件)，封头组件及管束组件等组成。管板组件与下封头组件之间的环焊缝是作为总装焊缝，而一次侧接管的安全端和U形换热管也均已完成装配和焊接。蒸汽发生器管板与下封头的焊接是整台产品后期总装的重要工序，此时，管板上装有上万根换热管并完成了管端焊接，管板中心位置也装焊有水室隔板，而下封头也已经完成了水室隔板的装焊，管板与下封头的焊接，不仅要完成两者对接的环缝的焊接，也要完成两组水室隔板对接缝的焊接。焊接过程及焊缝打磨中产生的飞溅及烟尘容易伤及管板一次侧表面并存留于换热管内壁，给产品清洁带来不利。焊接完成后，为了降低焊接残余应力，改善焊缝和热影响区组织，提高焊接接头的韧性及母材综合力学性能，防止变形，稳定结构尺寸等，焊后还需对焊缝局部进行热处理。

由于蒸汽发生器管板组件与下封头组件结构复杂，各部件材质各不相同，其中，管板与下封头均为SA-508Gr3Cl1锻件，但管板内部堆焊镍基合金，而下封头内部堆焊不锈钢；一次侧接管端部安全端材料为SA-182F316不锈钢锻件；管板上U形换热管的材料为镍基合金Incoloy 800管。不同的材质导致相邻部件比热差异大，散热状态不同，再加上不锈钢和镍基合金材质的敏化温度不同，热处理时既要保证环焊缝局部达到所需要的焊后热处理温度，又要保证一次侧接管安全端和U形换热管的温度不超过敏化温度，因此温度梯度不容易控制，为局部热处理增加了相应的难度。

同时，由于本核电设备蒸汽发生器管板组件与封头组件接头处厚度为158mm，厚度较大，容易受热不均匀；封头为圆弧面，圆弧面的结构特殊，不方便进行热处理，且环焊缝距离换热管表面太近，仅为约400mm，不容易控制换热管的受热程度；可以看出，管板组件与下封头组件的整体结构较复杂，因此，热处理时的温度梯度变化规律不容易判断，同时由于环焊缝、一次侧接管的安全端以及U型换热管的特殊材质也导致对热处理温度的控制要求又极高。所以，必须严格控制热处理时温度场的分布。

由于上述原因，本发明人对现有的管板组件与下封头组件环焊缝局部热处理工艺进行了深入研究，以便研制出能够解决上述问题的热处理工艺。

发明内容

为了克服上述问题，本发明人进行了锐意研究，设计出一种管板组件与下封头组件环焊缝局部热处理工艺，该工艺对焊缝进行加热处理，加热时采用阶梯式升温方式进行，然后空冷降温，既解决了蒸汽发生器中管板组件与下封头组件环焊缝处厚度较大、结构复杂并且各部件材质不同的温度控制问题，又避免了管板一次侧表面被划伤，同时防止热处理过程中产生的热量及污染物进入换热管内。

具体来说，本发明的目的在于提供以下方面：

(1)一种管板组件与下封头组件环焊缝局部热处理工艺，所述管板组件包括管板1，在所述管板1上设置有管孔11，在所述管孔内安装有换热管2，在所述管板1一次侧设置有一次侧接管5，所述下封头组件包括下封头6以及所述下封头内部的水室隔板7，所述热处理工艺包括以下两个步骤：

步骤1，通过阶梯式的升温方式进行加热；

步骤2，降温。

(2)根据上述(1)所述的管板组件与下封头组件环焊缝局部热处理工艺，其特征在于，所述步骤1包括8个阶段：

第一阶段：开始加热焊缝，使得焊缝温度从室温升高至290～310℃；所述焊缝温度指的是焊缝表面温度。

第二阶段：在290～310℃保温45min～1.5h；

第三阶段：继续加热，温度升高，升温速率为0～60℃/h，温度升高至390～410℃；

第四阶段：在390～410℃保温30min～1.5h；

第五阶段：继续加热，温度升高，升温速率为10～30℃/h，温度升高至480～550℃；

第六阶段：在480～550℃保温30min～1.5h；

第七阶段：继续加热，温度升高，升温速率为10～30℃/h，温度升高至550～630℃；

第八阶段：在550～630℃保温2.5～4.5h。

(3)根据上述(1)所述的管板组件与下封头组件环焊缝局部热处理工艺，所述步骤2中，空冷降温至100～350℃，降温速率为10～30℃/h，优选地，降温至250～300℃。

(4)根据上述(1)至(3)任一所述的管板组件与下封头组件环焊缝局部热处理工艺，在所述热处理工艺之前对管板组件与下封头组件进行预处理操作。