CN104561509A - 一种用于辅助钢管焊口热处理的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明属于金属焊接的技术领域。为了解决在冬季焊接A335GR.P91大口径、厚壁的钢管,焊缝热处理后硬度检测无法达到ASME的规范要求的问题,本发明提出一种用于辅助钢管焊口热处理的方法,包括(1)在焊缝处包裹加热器,在加热器外面包裹保温材料;(2)对于管段长的焊口:在钢管上距离焊缝处包裹的加热器550—700毫米的位置包裹加热器,并使用保温材料将钢管全部包裹;(3)对于短管加弯头的焊口:使用保温材料将钢管全部包裹;(4)在热处理的过程中,对于管段长的焊口,距离焊缝处包裹的加热器550—700毫米的位置的加热器将该加热器包裹的钢管的温度控制为200—300℃。使用本发明的方法使焊缝处的硬度值符合ASME的规范要求。
Description
技术领域
本发明属于金属焊接的技术领域,具体涉及一种用于辅助钢管焊口热处理的方法。
背景技术
国产A335.P91钢管相当于国内9Cr-1Mo马氏体耐热钢,为大口径、厚壁(508×32.54mm)的钢管,主要应用于火电及化工行业,用作高压蒸汽管道或再热热段管道等。A335.P91钢管用作化工行业的高压蒸汽管道时,要求该钢管焊接完成经热处理后硬度符合ASME(美国机械工程师学会,American Society ofMechanical Engineers)规范要求,布氏硬度(以下简称硬度)值小于等于241HB。焊接完成后的热处理,主要是为了消除焊接部位较大的应力,改善焊缝金属及其热影响区的组织,使淬火马氏体转变成回火马氏体,降低接头各区的硬度,提高韧性,变形能力和高温持久强度。目前钢管的热处理过程是在焊缝处包裹加热器,在加热器外面包裹保温棉,热处理温度为760±10℃,恒温时间为5小时。在北方的冬季对A335.P91钢管进行焊口热处理时,由于冬季气温低,温度会低到零下20℃,还经常有较强的风,对A335.P91钢管的热处理产生影响,导致A335.P91钢管热处理完成后,焊缝的硬度值为300HB左右,无法达到ASME的规范要求;焊缝处硬度值较高,脆性增加,残余应力增大,容易产生裂纹。在温度很低的冬季对大口径、厚壁的钢管进行热处理时,经常会碰到上述的问题,焊缝的硬度值偏高,无法达到ASME的规范要求,无法保证焊口的质量。
发明内容
为了解决在冬季焊接大口径、厚壁的钢管,焊缝热处理后硬度无法达到ASME的规范要求的问题,本发明提出一种用于辅助钢管焊口热处理的方法,以使钢管焊缝热处理后硬度达到ASME的规范要求,提高母材焊接的质量。
本发明用于辅助钢管焊口热处理的方法包括以下步骤:
(1)在焊缝处包裹加热器;
(2)对于管段长的焊口:在钢管上距离焊缝处包裹的加热器550—700毫米的位置包裹加热器,并使用保温材料将钢管全部包裹;
(3)对于短管加弯头的焊口:使用保温材料将钢管全部包裹;
(4)开始对钢管进行热处理,热处理过程中将焊缝处的温度控制为760±10℃,热处理的时间为5小时;在热处理的过程中,对于管段长的焊口,与焊缝处包裹的加热器距离为550—700毫米的位置的加热器将该加热器包裹的钢管的温度控制为200—300℃,直到热处理结束。
其中,所述步骤(2)和步骤(3)中,所述包裹钢管的保温材料的厚度为200-250毫米。
其中,所述步骤(4)还包括使用红外线测温仪对焊缝处的保温材料进行测温,如果最外层的保温材料的温度高于40℃,则再包裹一层保温材料。
其中,所述方法还包括步骤(5),热处理结束后,当保温材料的温度降低至20℃以下时,拆除保温材料。
其中,所述加热器为电加热片。
其中,所述保温材料为硅酸铝保温棉。
发明人在实验中发现,大口径、厚壁的钢管在热处理过程中,不仅焊缝处温度较高,钢管上距离焊缝处包裹的加热器550—700毫米的位置的温度也较高,温度高达109℃,说明焊缝处与距离焊缝处包裹的加热器550—700毫米的位置之间传递的热量很大,钢管的散热很快,而现有的方法中对于钢管上距离焊缝550—700毫米的位置无任何防护措施,再加上冬季施工,气温会低到零下20℃,还有较强的风,这些外界因素通过影响钢管上距离焊缝处包裹的加热器550—700毫米的位置的温度进而影响焊缝处的温度,最终影响热处理后焊缝处的硬度值。本发明的方法在钢管上距离焊缝处包裹的加热器550—700毫米的位置也包裹加热器,以对钢管上距离焊缝处包裹的加热器550—700毫米的位置进行温度补偿,并将钢管上距离焊缝处包裹的加热器550—700毫米的位置的温度控制为200-300℃,与现有的方法相比,减少了焊缝处与钢管上距离焊缝处包裹的加热器550—700毫米的位置之间热量的传递,也大大减少了气温等因素通过钢管上距离焊缝处包裹的加热器550—700毫米的位置对焊缝处的温度产生的影响,减缓了钢管的散热速度,保证了热处理过程中钢管的温度,提高了热处理的质量,使用本发明的方法对钢管进行热处理,焊缝处的硬度值小于等于241HB,符合ASME的规范要求。本发明的方法还使用保温材料对钢管进行全部包裹,这样进一步减少了气温等因素对焊缝处温度的影响。
附图说明
图1为使用本发明的方法对管段长的钢管进行焊口热处理的示意图;
图2为使用本发明的方法对短管加弯头的焊口热处理的示意图。
具体实施方式
下面结合附图介绍本发明的方法。
实施例一:
(1)在钢管的焊缝处包裹电加热片,在电加热片外面包裹保温棉;
(2)如图1所示,图1中箭头所指方向为左,对于管段长的焊口:在钢管10上与焊缝12处包裹的电加热片11的距离为550毫米的位置包裹左电加热片13和右电加热片14,左电加热片13的右边缘到电加热片11的左边缘的距离L为550毫米;右电加热片14的左边缘到电加热片11的右边缘的距离L为550毫米;并使用硅酸铝保温棉将钢管10全部包裹,硅酸铝保温棉的厚度为200毫米;其中,左电加热片13和右电加热片14与钢管10的直径大小配合,以能够将钢管10的一圈焊缝都包裹住;
(3)如图2所示,对于短管15加弯头16的焊口:在弯头16上包裹加热绳17,使用硅酸铝保温棉将钢管全部包裹,也就是将短管15和弯头16全部包裹,硅酸铝保温棉的厚度为200毫米;
(4)开始对钢管进行热处理,热处理过程中焊缝处的温度控制为760℃,热处理的时间为5小时;在热处理的过程中,对于管段长的焊口,使用左电加热片13将该电加热片包裹的钢管10的温度控制为200℃,使用右电加热片14将该电加热片包裹的钢管10的温度控制为200℃,直到热处理结束;这样对钢管10上与焊缝12处包裹的电加热片11的距离为550毫米的位置进行温度补偿,减少了气温、大风等环境因素通过与电加热片11的距离为550毫米的位置对焊缝12的温度产生的影响,减缓钢管10的散热速度;
在热处理过程中,使用红外线测温仪对焊缝12处的硅酸铝保温棉进行测温,如果最外层的硅酸铝保温棉的温度高于40℃,则再包裹一层硅酸铝保温棉;
(5)热处理结束后,焊缝处温度降至300℃后,使钢管10自然冷却,当硅酸铝保温棉的温度降低至20℃以下时,拆除硅酸铝保温棉。
实施例二:
(1)在钢管的焊缝处包裹电加热片,在电加热片外面包裹保温棉;
(2)如图1所示,图1中箭头所指方向为左,对于管段长的焊口:在钢管10上与焊缝12处包裹的电加热片11的距离为600毫米的位置包裹左电加热片13和右电加热片14,左电加热片13的右边缘到电加热片11的左边缘的距离L为600毫米;右电加热片14的左边缘到电加热片11的右边缘的距离L为600毫米;并使用硅酸铝保温棉将钢管10全部包裹,硅酸铝保温棉的厚度为220毫米;其中,左电加热片13和右电加热片14与钢管10的直径大小配合,以能够将钢管10的一圈焊缝都包裹住;
(3)如图2所示,对于短管15加弯头16的焊口:在弯头16上包裹加热绳17,使用硅酸铝保温棉将钢管全部包裹,也就是将短管15和弯头16全部包裹,硅酸铝保温棉的厚度为220毫米;
(4)开始对钢管进行热处理,热处理过程中焊缝处的温度控制为765℃,热处理的时间为5小时;在热处理的过程中,对于管段长的焊口,使用左电加热片13将该电加热片包裹的钢管10的温度控制为250℃,使用右电加热片14将该电加热片包裹的钢管10的温度控制为250℃,直到热处理结束;以减缓钢管10的散热速度;
在热处理过程中,使用红外线测温仪对焊缝12处的硅酸铝保温棉进行测温,如果最外层的硅酸铝保温棉的温度高于40℃,则再包裹一层硅酸铝保温棉;
(5)热处理结束后,焊缝处温度降至300℃后,使钢管10自然冷却,当硅酸铝保温棉的温度降低至20℃以下时,拆除硅酸铝保温棉。
实施例三:
(1)在钢管的焊缝处包裹电加热片,在电加热片外面包裹保温棉;
(2)如图1所示,图1中箭头所指方向为左,对于管段长的焊口:在钢管10上与焊缝12处包裹的电加热片11的距离为750毫米的位置包裹左电加热片13和右电加热片14,左电加热片13的右边缘到电加热片11的左边缘的距离L为750毫米;右电加热片14的左边缘到电加热片11的右边缘的距离L为750毫米;并使用硅酸铝保温棉将钢管10全部包裹,硅酸铝保温棉的厚度为250毫米;其中,左电加热片13和右电加热片14与钢管10的直径大小配合,以能够将钢管10的一圈焊缝都包裹住;
(3)如图2所示,对于短管15加弯头16的焊口:在弯头16上包裹加热绳17,使用硅酸铝保温棉将钢管全部包裹,也就是将短管15和弯头16全部包裹,硅酸铝保温棉的厚度为250毫米;
(4)开始对钢管进行热处理,热处理过程中焊缝处的温度控制为770℃,热处理的时间为5小时;在热处理的过程中,对于管段长的焊口,使用左电加热片13将该电加热片包裹的钢管10的温度控制为300℃,使用右电加热片14将该电加热片包裹的钢管10的温度控制为300℃,直到热处理结束;以减缓钢管10的散热速度;
在热处理过程中,使用红外线测温仪对焊缝12处的硅酸铝保温棉进行测温,如果最外层的硅酸铝保温棉的温度高于40℃,则再包裹一层硅酸铝保温棉;
(5)热处理结束后,焊缝处温度降至300℃后,使钢管10自然冷却,当硅酸铝保温棉的温度降低至20℃以下时,拆除硅酸铝保温棉。
使用本发明的方法,减少了焊缝处与钢管上距离焊缝处包裹的电加热片550—700毫米的位置之间热量的传递,也大大减少了气温等因素对焊缝处的温度产生的影响,减缓了钢管的散热速度,保证了热处理过程中钢管的温度,提高了热处理的质量,使用本发明的方法对钢管进行热处理,焊缝处的硬度值小于等于241HB,符合ASME的规范要求。本发明的方法还使用保温材料对钢管进行全部包裹,这样进一步减少了气温等因素对焊缝处温度的影响。
对比例一
(1)在焊缝处包裹电加热片,在电加热片外面包裹保温棉;
(2)开始对钢管进行热处理,热处理过程中焊缝处的温度控制为765℃,热处理的时间为5小时。
下面的表1是使用对比例一的热处理方法和使用实施例一、实施例二和实施例三的方法热处理完成后,焊缝处硬度值的数据对比。
表1
由表1得出,使用对比例一的方法对钢管进行热处理,热处理完成后在焊缝处选取5个点,该5个点的硬度值分别为299HB,311HB,317HB,291HB,294HB,5个点的硬度值均大于241HB,无法达到ASME的规范要求;使用实施例二的方法,热处理完成后在焊缝处选取5个点,该5个点的硬度值分别为200HB,215HB,218HB,222HB,217HB,5个点的硬度值均小于241HB,符合ASME的规范要求;使用实施例一和实施例三的方法,热处理完成后焊缝处的硬度值也均小于241HB,符合ASME的规范要求。
Claims (6)
1.一种用于辅助钢管焊口热处理的方法,其特征在于,该方法包括以下步骤:
(1)在焊缝处包裹加热器,在加热器外面包裹保温材料;
(2)对于管段长的焊口:在钢管上距离焊缝处包裹的加热器550—700毫米的位置包裹加热器,并使用保温材料将钢管全部包裹;
(3)对于短管加弯头的焊口:使用保温材料将钢管全部包裹;
(4)开始对钢管进行热处理,热处理过程中将焊缝处的温度控制为760±10℃,热处理的时间为5小时;在热处理的过程中,对于管段长的焊口,与焊缝处包裹的加热器距离为550—700毫米的位置的加热器将该加热器包裹的钢管的温度控制为200—300℃,直到热处理结束。
2.根据权利要求1所述的用于辅助钢管焊口热处理的方法,其特征在于,所述步骤(2)和步骤(3)中,所述包裹钢管的保温材料的厚度为200-250毫米。
3.根据权利要求1或2所述的用于辅助钢管焊口热处理的方法,其特征在于,所述步骤(4)还包括使用红外线测温仪对焊缝处的保温材料进行测温,如果最外层的保温材料的温度高于40℃,则再包裹一层保温材料。
4.根据权利要求1或2所述的用于辅助钢管焊口热处理的方法,其特征在于,所述方法还包括步骤(5),热处理结束后,当保温材料的温度降低至20℃以下时,拆除保温材料。
5.根据权利要求1或2所述的用于辅助钢管焊口热处理的方法,其特征在于,所述加热器为电加热片。
6.根据权利要求1或2所述的用于辅助钢管焊口热处理的方法,其特征在于,所述保温材料为硅酸铝保温棉。
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