CN103361473A - 高压加热器水室防不锈钢敏化的热处理方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及热处理技术领域，尤其是一种高压加热器水室内焊接防不锈钢敏化的热处理方法，为了解决高压加热器水室环缝焊后热处理中，防止不锈钢敏化、以及因管子管板材质不同线膨胀系数差距大所致的胀接质量的问题，其特征是在高压加热器水室的外壳、厚管板、U型管上进行，在环缝焊后热处理过程中，采用局部热处理对水室焊缝及热影响区进行退火，在不锈钢焊缝侧设置保温毯，阻隔热量直接辐射到不锈钢部件处，避免不锈钢部件温度升高至敏化温度。防止了不锈钢管温度升高至敏化温度，提高了U型管的防冲刷功能，降低了设备爆管事故率，延长设备寿命。

Description

高压加热器水室防不锈钢敏化的热处理方法

技术领域

本发明涉及热处理技术领域，尤其是一种高压加热器水室防不锈钢敏化的热处理方法。

背景技术

高压加热器是利用已在汽轮机高、中压缸中做过功的蒸汽来加热锅炉给水，是提高电厂效率的重要电站辅机设备。高压加热器为一种表面式换热器，其最大特点是水侧压力高，制造要求高。它一般为焊接结构，主要是由水室、外壳、厚管板及U型管等组成，特点是管板厚，优点是传热强度高，管束水阻力小，金属耗材相对较小。根据高压加热器规范要求，环缝焊后热处理温度均处于不锈钢的敏化温度范围。如果不采取措施，那么在该保温温度下会使不锈钢晶间贫铬，即硌的碳化物主要在晶间析出，这样势必引起临近区域的聚集扩散，从而造成贫硌，由于贫硌不能抵抗某些介质的腐蚀就形成了晶间腐蚀。

现有技术中对不锈钢焊后热处理采用了一定的方法，如专利公开号为CN102051456A提供了一种空调机不锈钢壳体焊接后热处理工艺，通过在空调机壳体底板上对设定好的加热点进行热处理，它通过将空调壳体底板面按照其所属空调机腔室划分为若干区域，在划分好的各个区域上确定加热点，加热点分布在各个区域的中心位置，包括若干行和若干列，且相邻的两个加热点之间的距离为60～80cm；然后使用氧乙炔火焰对确定的加热点进行加热，加热温度700～800℃，目测观察颜色变为樱红色，加热后形成的加热黑点直径为12～14mm；每处理一个点后立即用水冲洗冷却。这种用水冲洗冷却的方法无法应用于高压加热器不锈钢焊接的热处理中。另外如专利公开号为CN102560065A公开的改善双相不锈钢焊接组织的热处理方法，是在对双相不锈钢焊缝及热影响区进行热处理工艺加热时，在低于并接近双相不锈钢相变温度附近进行电炉加热，同时采用电脉冲加热；这种方法只能对双相不锈钢中，控制铁素体的体积分数及存在形式，可避免在铁素体/奥氏体、铁素体/铁素体晶界析出脆性相，但无法避开敏化温度范围。

发明内容

本发明的目的是为了解决高压加热器水室环缝焊后热处理中，防止不锈钢管子敏化、以及因管子管板材质不同线膨胀系数差距大所致的胀接质量的问题，提供一种工艺设计合理，确保管子管板胀接区域质量的高压加热器水室防不锈钢敏化的热处理方法。

本发明的上述技术问题主要是通过下述技术方案得以解决的：一种高压加热器水室防不锈钢敏化的热处理方法，其特征是在高压加热器水室的外壳、厚管板、U型管上进行，在环缝焊后热处理过程中，采用局部热处理对水室焊缝及热影响区进行退火，在厚管板和U型管侧设置保温毯，阻隔热量直接辐射到不锈钢部件处，避免不锈钢部件温度升高至敏化温度。高压加热器的结构形式和装配工序决定了高压加热器水室环缝焊接只能排列在最后一道工序，该环缝焊后热处理是否有效直接影响整个水室的应力水平，而热处理时不锈钢U型管处温度升高会影响其性能，增加运行时爆管的风险。由于环缝焊后热处理温度为560～600℃，450～800℃温区称为不锈钢的敏化温区，即使含钛或铌的稳定型不锈钢，如果在敏化温区长期停留，仍然有可能发生晶间腐蚀。选择性的局部热处理可以避免没有焊接的不锈钢部件受热损伤，保温毯的设置完全避免了不锈钢部件进入敏化温区，从而确保了管子的各物理化学性能。

作为优选，所述的环缝焊后热处理温度为560～600℃。必须保证环缝焊接处的热处理温度，才能消除焊接硬化、提高材料的力学性能。

作为优选，所述的热处理前，先在U型管孔区域用多层保温毯对不锈钢焊缝区域进行保温区设置。进入热处理炉加热前进行保温毯布置，保温毯以设置在焊缝外表面为主。

作为优选，所述的保温毯采用质软、隔热、阻燃、保温材料制成。可以按产品形状或焊接环缝形状对保温毯进行剪裁，以方便铺设和拆卸。保温毯可选用如普通型硅酸铝陶瓷纤维毯，集耐火、隔热、保温于一体，具有低导热率,低热容量，不含任何结合剂，且在中性、氧化气氛下长期使用时仍能保持良好的抗拉强度、韧性和纤维结构，这种保温毯耐温达950～1400℃，适合在热处理炉中的环缝焊后热处理温度下使用。

作为优选，所述的水室环缝热处理装炉时，在焊接环缝中心设置热电偶装置。为了及时掌握退火温度，设置热电偶，焊接环缝中心是主要监测对象。

作为优选，所述的水室环缝热处理装炉时，在管子内孔中设有热电偶装置，热电偶装置伸入管内长度大于等于40mm。热电偶装置位于管子管板胀接区域，用于检测该区温度，即检测不锈钢U型管的温度。

作为优选，所述的环缝焊后热处理在热处理炉中进行。各检测点的热电偶通过炉门上的导出孔输到控制室或操作台。

作为优选，所述的根据厚管板、U型管的厚度对环缝焊接区进行4～6小时保温。通过合理时间的退火处理，使不锈钢部件温度避开敏化温区，而又达到退火目的。

本发明的有效效果是：通过局部热处理的方法使环缝及热影响区达到保温温度，以确保系统安全；对管子管板侧进行有效保护，防止不锈钢管温度升高至敏化温度，确保管子的性能，提高了U型管的防冲刷功能，降低了设备爆管事故率，延长设备寿命；并有效地降低应力峰值防止不锈钢U型管产生晶间腐蚀。

附图说明

图1是本发明的一种热处理过程中的装炉结构示意图。

图2是本发明的一种U型管温度检测热电偶布置结构示意图。

图中：1. 炉门，2. 管壁温度热电偶，21～26. U型管内热电偶检测布置点，3.炉门电偶测点，4. 上焊缝电偶测点，5. 下焊缝电偶测点，6. 厚管板。

具体实施方式

下面通过实施例，并结合附图，对本发明的技术方案作进一步具体的说明。

本实施例一种高压加热器水室防不锈钢敏化的热处理方法，把高压加热器水室的厚管板6、球形封头相互之间的焊接作为处理对象。热处理过程在热处理炉中进行。送入热处理炉前，在厚管板6和U型管部位及管孔区域，用普通型硅酸铝陶瓷纤维毯作为保温毯对该区域进行包扎并加固，用保温毯把有环缝焊点的所有热影响区均包裹起来，然后送入热处理炉。热处理温度为600℃，之后对其进行退火，由于保温毯的设置，阻隔了热量直接辐射到不锈钢部件，避免不锈钢部件温度升高至敏化温度。此过程采用热电偶进行现场监测。

参见图1，是热处理过程中的装炉结构示意图，除了炉门电偶测点3、管壁温度热电偶2之外，在厚管板6和球形封头环缝的上下部位分别设置上焊缝电偶测点4和下焊缝电偶测点5，而管子内孔中的热电偶装置穿进厚管板6的不锈钢管子处，即伸入50mm。因厚管板6上布满与U型管连接的端孔，这里选择图2所示的具有特征点的部位，如图中的件号为21～26 U型管内热电偶检测布置点，其中，24、25、26三点位于U型管外缘处，21、22、23三点位于U型管管径半径部位，均伸入管子内50mm，用以检测和记录热处理时U型管的实际温度变化。经实验，位于管孔最外端即直径大处的热电偶（近环缝处）温度明显高于位于管径半径部位的温度，即24、25、26三点位置的温度高于21、22、23三点部位的温度，但6支热电偶的最高温度均不超过380℃，都在不锈钢敏化温度下方。

上述实施例是对本发明的说明，不是对本发明的限定，任何对本发明的简单变换后的结构、方法均属于本发明的保护范围。

Claims (8)

1. 一种高压加热器水室防不锈钢敏化的热处理方法，其特征是在高压加热器水室的外壳、厚管板、U型管上进行，在环缝焊后热处理过程中，采用局部热处理对水室焊缝及热影响区进行退火，在厚管板和U型管侧设置保温毯，阻隔热量直接辐射到不锈钢部件处，避免不锈钢部件温度升高至敏化温度。

2.根据权利要求1所述的高压加热器水室防不锈钢敏化的热处理方法，其特征在于所述的环缝焊后热处理温度为560～600℃。

3. 根据权利要求1或2所述的高压加热器水室防不锈钢敏化的热处理方法，其特征在于热处理前，先在U型管孔区域用多层保温毯对不锈钢焊缝区域进行保温区设置。

4.根据权利要求1或2所述的高压加热器水室防不锈钢敏化的热处理方法，其特征在于所述的保温毯采用质软、隔热、阻燃、保温材料制成。

5.根据权利要求1或2所述的高压加热器水室防不锈钢敏化的热处理方法，其特征在于水室环缝热处理装炉时，在焊接环缝中心设置热电偶装置。

6.根据权利要求5所述的高压加热器水室防不锈钢敏化的热处理方法法，其特征在于水室环缝热处理装炉时，在管子内孔中设有热电偶装置，热电偶装置伸入管内长度大于等于40mm。

7.根据权利要求1或2所述的高压加热器水室防不锈钢敏化的热处理方法，其特征在于环缝焊后热处理在热处理炉中进行。

8.根据权利要求1或2所述的高压加热器水室防不锈钢敏化的热处理方法，其特征在于根据厚管板、U型管的厚度对环缝焊接区进行4～6小时保温。

Images