[发明专利]一种膜式壁焊接接头中频感应加热焊后热处理装置及热处理方法

说明书

本发明公开了一种膜式壁焊接接头中频感应加热焊后热处理装置，所述膜式壁包括管子和鳍片，相邻的鳍片之间具有鳍片焊缝，所述管子上具有焊接接头，所述热处理装置包括控温热电偶、分别布置在所述膜式壁两侧的两个感应线圈和中频感应热处理机，所述感应线圈与中频感应热处理机连接；膜式壁的加热区域的均温宽度Wsubgt;E/subgt;为焊接接头每侧6倍膜式壁管子壁厚至2倍膜式壁管子外径。本发明的热处理装置，可获得合理的均温范围，克服加热区域大时均温范围大、但膜式壁受热膨胀大、冷却时收缩大导致的残余应力大、变形大现象，也克服加热区域较小时均温范围小，热处理效率低、残余应力消除效果差，解决了传统焊后热处理工艺对接头性能的不利影响。

技术领域

本发明属于焊接热处理技术领域，具体涉及一种膜式壁焊接接头中频感应加热局部焊后热处理装置及采用该热处理装置进行焊后热处理的方法，可应用于电站锅炉水冷壁管受热面焊接接头中频感应加热局部焊后热处理。

背景技术

焊后热处理是为消除焊接接头残余应力、改善焊接接头的组织和性能而进行的一种热处理。采用中频感应加热时，其一般工艺流程为：安装热电偶→包裹保温棉→布置和连接加热线圈→设定热处理参数→进行热处理。

电站锅炉水冷壁受热面多采用膜式壁结构。膜式壁由小径管和鳍片焊接而成，刚性小、易变形。当膜式壁由小屏组成大屏时，一般在工地现场组装、焊接和局部焊后热处理。由于膜式壁的结构特征，其焊后热处理温度场近似二维温度场。当膜式壁结构焊后热处理加热区域较小时，不仅热处理效率低，由于二维温度场的传热特征，使热处理区域均温区小，焊接残余应力消除效果不佳；而当膜式壁结构焊后热处理加热区域较大时，加热区域膨胀量大，由于受二维温度场周围非受热区域的拘束，不仅焊后热处理后膜式壁变形大、焊接残余应力消除效果差，严重影响膜式壁质量与服役寿命。

发明内容

有鉴于此，为了克服现有技术的缺陷，本发明的目的是提供一种膜式壁焊接接头中频感应加热焊后热处理装置，通过感应加热线圈的布置获得合理的均温区，从而有效降低焊接残余应力，控制受热区域的变形。

为了达到上述目的，本发明采用以下的技术方案：

一种膜式壁焊接接头中频感应加热焊后热处理装置，所述膜式壁包括管子和鳍片，相邻的鳍片之间具有鳍片焊缝，所述管子上具有焊接接头，所述热处理装置包括控温热电偶、中频感应热处理机和分别布置在所述膜式壁两侧的两个感应线圈，所述感应线圈与中频感应热处理机连接；膜式壁的加热区域的均温宽度W_E为焊接接头每侧6倍膜式壁管子壁厚(壁厚一般为5～16mm)至2倍膜式壁管子的外径(外径一般为32～76mm)；当加热区域的膜式壁鳍片未焊接连接时，一次加热长度L_E不超过2000mm；当加热区域的膜式壁鳍片已焊接连接时，一次加热长度L_E不多于10道膜式壁管子的对接接头。

根据本发明的一些优选实施方面，所述感应线圈的缠绕长度L_R＝L_E+2～4匝；所述感应线圈的缠绕宽度W_R＝W_E+2～4匝，每匝之间紧贴，保证合理的均温范围。

根据本发明的一些优选实施方面，所述感应线圈缠绕的长度方向垂直于膜式壁管子的纵向方向(长度延伸方向)。即感应线圈缠绕的长度方向平行于膜式壁管子焊接接头的排列方向。

根据本发明的一些优选实施方面，所述感应线圈缠绕后位于同一平面上并铠装固定至膜式壁的加热区域上。

根据本发明的一些优选实施方面，所述铠装为将感应线圈固定于不导热、在磁场作用下不产生涡流且耐高温(200℃及以上)的塑料板。

根据本发明的一些优选实施方面，所述控温热电偶设置在对应加热区域的中心位置的管子焊接接头上。

根据本发明的一些优选实施方面，所述膜式壁外设置有保温层，所述控温热电偶位于所述保温层与膜式壁之间，所述线圈位于所述保温层外。