[发明专利]大型承压设备筋板加固刚柔协同局部热处理方法

权利要求书

1.一种大型承压设备筋板加固刚柔协同局部热处理方法，其特征在于，依次包括以下步骤：

S1、筋板设计数学模型，包括以下子步骤：

步骤1、测量或者计算热处理焊缝的长度，筋板沿着插入板与筒体对接主焊缝垂直均布，通过筋板间距来确定筋板的数量；

步骤2、假设筋板的长度为L，筋板的高度为H，筋板的厚度为W，插入板的厚度为t₂，筒体厚度为t₁，筋板的高度H＝2t₂+t₁，筋板的长度L为插入板整体最小尺寸的四分之一，筋板的厚度W与筒体的厚度t₁相同；

步骤3、通过热处理变形测量结果和有限元模拟数据，建立了筋板间距、尺寸、筒体半径、筒体壁厚与径向变形之间的数学关系，如式(1)所示：

S2、得出筋板防开裂准则

将径向变形最大的数据作为筋板防开裂设计准则的依据，具体包括以下子步骤：

步骤4、由几何方程导出其周向应变和径向应变表达式，如式(2)所示：

将式(1)代入式(2)，可得式(3)：

步骤5、广义胡克定理可以表示：

将式(3)代入式(4)，即可得到径向应力及环向应力，如式(5)所示：

步骤6、筋板法防开裂准则如式(6)：

如果校核不合格，进行具体尺寸优化，直到满足工程要求；

S3、筋板的焊接工艺

筋板在热处理前根据步骤S1的筋板间距及布置方式进行焊接，具体的焊接工艺为：筋板两端30％～40％的长度采用连续焊接，焊脚高度为30～34mm，筋板的两端采用包角焊接；

S4、得出防应力腐蚀开裂准则

采用了上述筋板尺寸设计、热处理过程中筋板防开裂校核准则及相关筋板的焊接工艺，工程实例证明，刚柔协同局部热处理方法能有效实现承压设备局部焊后热处理焊接残余应力与变形调控；由于筋板的刚柔协同作用，热处理后的残余变形较小，高于设计文件的变形尺寸要求；除此之外，为了降低承压设备在服役中产生应力腐蚀开裂的敏感性，通过相关的应力腐蚀实验获得承压设备材料不发生断裂的最高应力值即应力腐蚀门槛值σ_th；当承压设备在服役过程中，该局部热处理区域的应力值低于该门槛值时，就能确保其安全服役，在步骤S2筋板防开裂准则的基础上，通过该门槛值对筋板设计进行进一步的优化，即：

max{σ_r,σ_θ}≤σ_th (7)

筋板设计满足上述关系的条件下，避免了承压设备在服役过程中应力腐蚀的问题。

2.根据权利要求1所述的一种大型承压设备筋板加固刚柔协同局部热处理方法，其特征在于：步骤1中热处理所用的加热片为矩形加热片或梯形加热片，其中，矩形加热片的规格为600mm×400mm，功率为l0KW。

3.根据权利要求1所述的一种大型承压设备筋板加固刚柔协同局部热处理方法，其特征在于：步骤2中通过有限元建模优化的方法确定筋板的最佳长度。