CN107557541A - 9%~12%Cr马氏体耐热钢大径厚壁管道充氩加热保温工装及方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种9％～12％Cr马氏体耐热钢大径厚壁管道充氩加热保温工装及方法，包括9％～12％Cr马氏体耐热钢大径厚壁管道、加热工装和保温堵板，在马氏体耐热钢大径厚壁管道两端的焊口内分别设有加热工装，加热工装包括大径管架，大径管架上沿圆周方向均匀布置有两列相对称的方孔，大径管架的外壁上设有多个履带式加热器，大径管架的外壁上还设有多个耐高温承重滑轮；大径管架内设置有十字形支撑架，十字形支撑架包括支撑管和空心钢管，空心钢管内贯穿有一刚性拉绳，刚性拉绳的一端与一保温堵板固定连接，另一端延伸出另一保温堵板。本发明采用加热工装和保温堵板结合，兼具充氩气室及内壁加热保温的作用，保证了焊口的焊接热处理质量和施工人员的安全。

Description

9％～12％Cr马氏体耐热钢大径厚壁管道充氩加热保温工装 及方法

技术领域

本发明涉及马氏体耐热钢管道的焊接及热处理领域，具体涉及一种9％～12％Cr马氏体耐热钢大径厚壁管道充氩加热保温工装及方法。

背景技术

9％～12％Cr马氏体耐热钢由于其合金元素含量较高，必须在焊缝根部充氩气保护，防止焊缝的氧化；由于其焊接淬硬倾向大，焊前必须电加热预热，焊后必须进行焊后热处理，以消除内应力，得到回火马氏体组织。

目前按照技术规程和施工经验，采用传统的纸板制作充氩保护气室来防止9％～12％Cr马氏体耐热钢焊缝的氧化，施工完毕后对残余充氩气室材料清理不彻底，不符合洁净化施工的要求；采用铠装热电偶和陶瓷履带式加热器来进行焊前预热和焊后热处理，但是并不能将焊后热处理内外壁温差降低到最小或者降低到标准要求的范围。

目前针对9％～12％Cr马氏体耐热钢焊口洁净化施工和内外壁温差控制具有指导性的资料不是很多，其中火力发电厂焊接技术规程中指出关于热电偶的布置方法及加热器的布置方法，对于大径厚壁高合金焊口(管径大于800，壁厚大于60)的指导性较差，不能有效的降低内外壁温差，实测温度达不到工艺设计温度，对于异形管件更是如此，如果只是通过加热器的增量控制来促进焊口实测温度与工艺温度的贴近，此种方法不仅耗时耗力，且焊后热处理效果较差，也不能满足现场管件规格、形式复杂多变的的现场施工，且施工完毕后，残余充氩气室材料滞留管道内部，不符合洁净化施工的宗旨。

综上所述，现有技术中对于9％～12％Cr马氏体耐热钢管道热处理时焊口内外壁温差较大，洁净化焊接的问题，尚缺乏有效的解决方案。

发明内容

为了克服上述现有技术的不足，本发明提供了一种9％～12％Cr马氏体耐热钢大径厚壁管道充氩加热保温工装及方法，采用加热工装和保温堵板结合，兼具充氩气室及内壁加热保温的作用，将加热工装设置在9％～12％Cr马氏体耐热钢大径厚壁管道内部，解决了9％～12％Cr马氏体耐热钢管道热处理时焊口内外壁温差较大的难题，有效保证了焊口的焊接热处理质量和施工人员的安全。

本发明所采用的技术方案是：

一种9％～12％Cr马氏体耐热钢大径厚壁管道充氩加热保温工装，包括9％～12％Cr马氏体耐热钢大径厚壁管道、加热工装和保温堵板，其特征是，在所述9％～12％Cr马氏体耐热钢大径厚壁管道两端的焊口内分别设有所述加热工装，所述加热工装包括大径管架、履带式加热器和耐高温承重滑轮，所述大径管架上沿圆周方向均匀布置有两列相对称的方孔，所述大径管架的外侧设置有所述保温堵板，其中一保温堵板上开有中心孔；所述大径管架的内壁上设置有硅酸铝保温棉，所述大径管架的外壁上均匀布置有多个所述履带式加热器，所述大径管架的外壁上还均匀布置有多个所述耐高温承重滑轮，所述耐高温承重滑轮位于两个相邻的履带式加热器之间；所述大径管架内的中部设置有十字形支撑架，所述十字形支撑架包括垂直设置的支撑管和水平设置在所述支撑管中心的空心钢管，所述空心钢管内贯穿有一刚性拉绳，所述刚性拉绳的一端与一保温堵板固定连接，另一端通过另一保温堵板上的中心孔延伸出9％～12％Cr马氏体耐热钢大径厚壁管道，所述另一保温堵板的中心孔内插有氩气管道。

进一步的，所述大径管架由半圆柱形的上管架和半圆柱形的下管架组成，所述上管架和下管架之间通过螺栓固定连接。

进一步的，所述保温堵板的边缘设置有耐高温的橡胶垫，所述橡胶垫与9％～12％Cr马氏体耐热钢大径厚壁管道的内壁紧贴在一起。

进一步的，还包括在9％～12％Cr马氏体耐热钢大径厚壁管道的焊缝位置布置有控温热电偶。

进一步的，还包括在9％～12％Cr马氏体耐热钢大径厚壁管道的焊缝两侧分别设置有测温热电偶。

进一步的，所述履带式加热器的引出线通过方孔引出，并与控温热电偶连接。

进一步的，所述测温热电偶和控温热电偶分别与测温仪连接。

进一步的，所述保温堵板采用镀锌铁皮。

进一步的，所述支撑管采用伸缩管。

一种9％～12％Cr马氏体耐热钢大径厚壁管道加热保温工装的使用方法，包括以下步骤：

(1)在定位焊接9％～12％Cr马氏体耐热钢大径厚壁管道本体两端的焊口前，将两个加热工装放入9％～12％Cr马氏体耐热钢大径厚壁管道两侧的焊口内；

(2)对9％～12％Cr马氏体耐热钢大径厚壁管道两端的焊口进行定位焊接，通过刚性拉绳将放置在马氏体耐热钢大径厚壁管道内的两个加热工装连接固定；

(3)采用加热工装在待焊接和焊后对马氏体耐热钢大径厚壁管道进行热处理；

(4)热处理完毕后，从9％～12％Cr马氏体耐热钢大径厚壁管道的一端采用刚性拉绳将两个加热工装取出。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

(1)本发明采用加热工装和保温堵板结合，兼具充氩气室及内壁加热保温的作用，将加热工装设置在9％～12％Cr马氏体耐热钢大径厚壁管道内部，解决了9％～12％Cr马氏体耐热钢管道热处理时焊口内外壁温差较大的难题，有效保证了焊口的焊接热处理质量和施工人员的安全；通过在加热工装上均匀设置多个履带式加热器，使得焊前预热温度能够快速达到工艺温度，以及焊后热处理焊口内外壁温差降低到标准要求，消除了内应力，避免了焊后热处理保温区间温度偏差造成的母材过烧或内外壁焊口性能差异的现象；

(2)本发明的加热工装和保温堵板结合可作为充氩气室，可以保护焊缝不被氧化；

(3)本发明采用可伸缩的十字形支撑架，使加热工装能够适用于任何直径的9％～12％Cr马氏体耐热钢大径厚壁管道；可以随着管径大小的变化，通过螺母实时调节加热工装的大径管架尺寸，不必反复制作，不需要占用较多的测量技术人员，普通施工人员即可操作；

(4)本发明通过在大径管架上均匀布置4组耐高温承重滑轮，使得加工装置可以自由沿9％～12％Cr马氏体耐热钢大径厚壁管道内壁滑动；

(5)本发明采用刚性拉绳将两个加热工装从9％～12％Cr马氏体耐热钢大径厚壁管道内取出，可以有效的避免牵引装置高温失效，无需施工人员爬入，提高了管道施工的安全性，并且在加热工装使用完毕后，采用刚性拉绳及时取出该加热工装，不会滞留残渣于管道内，实现了洁净化焊接的目的，提高洁净化施工的质量，操作简单，使用方便；

(6)本发明提高了施工质量，缩短了施工工期，有利于节约施工成本。

附图说明

构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本申请的进一步理解，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。

图1是本发明实施例公开的9％～12％Cr马氏体耐热钢大径厚壁管道加热保温工装结构示意图；

图2是本发明实施例公开的9％～12％Cr马氏体耐热钢大径厚壁管道加热保温工装爆炸图。

具体实施方式

应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本申请提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本申请所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。

需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。

正如背景技术所介绍的，现有技术中存在9％～12％Cr马氏体耐热钢管道热处理时焊口内外壁温差较大，洁净化焊接不足，为了解决如上的技术问题，本申请提出了一种适用于9％～12％Cr马氏体耐热钢管道焊接及热处理工装及方法，解决了9％～12％Cr马氏体耐热钢管道热处理时焊口内外壁温差较大的难题，有效保证了焊口的焊接热处理质量和施工人员的安全，使得焊前预热温度能够快速达到工艺温度，以及焊后热处理焊口内外壁温差降低到标准要求，避免了焊后热处理保温区间温度偏差造成的母材过烧或内外壁焊口性能差异的现象，同时能够保证焊口的焊后热处理一次成优，避免了重新热处理的现象；还解决了洁净化焊接的难题，即该工装可作为充氩气室保护焊缝不被氧化，该内置充氩及加热工装定位设置合理、方便取出，用完后拉出即可，不会滞留残渣于管道内，实现了洁净化焊接的目的。

本申请的一种典型的实施方式中，如图1-2所示，提供了一种9％～12％Cr马氏体耐热钢大径厚壁管道充氩加热保温工装，该工装包括9％～12％Cr马氏体耐热钢大径厚壁管道1、加热工装Ⅰ、加热工装Ⅱ、保温堵板Ⅰ7和保温堵板Ⅱ3；其中，加热工装Ⅰ和加热工装Ⅱ分别设置在所述9％～12％Cr马氏体耐热钢大径厚壁管道1两端的焊口内，所述加热工装Ⅰ包括大径管架Ⅰ8，所述保温堵板Ⅰ7设置在大径管架Ⅰ的外侧，所述加热工装Ⅱ包括大径管架Ⅱ9，所述保温堵板Ⅱ3设置在大径管架Ⅱ的外侧，所述保温堵板Ⅱ3上开有中心孔，所述保温堵板Ⅱ的中心孔用于插入氩气管道4；所述大径管架Ⅰ8和大径管架Ⅱ9上分别沿圆周方向均匀布置有两列相对称的方孔10；所述大径管架Ⅰ和大径管架Ⅱ的内壁上均设置有硅酸铝保温棉，所述大径管架Ⅰ和大径管架Ⅱ的外壁上分别均匀布置有4个所述履带式加热器11，所述大径管架Ⅰ和大径管架Ⅱ的外壁上还分别均匀布置有4组所述耐高温承重滑轮12，所述耐高温承重滑轮12位于两个相邻的履带式加热器之间；所述大径管架Ⅰ和大径管架Ⅱ内的中部设置有十字形支撑架13，所述十字形支撑架13包括垂直设置的支撑管和水平设置在所述支撑管中心的空心钢管，所述空心钢管内贯穿有一刚性拉绳14，所述刚性拉绳14的一端与保温堵板Ⅰ7固定连接，另一端通过保温堵板Ⅱ3的中心孔，延伸出9％～12％Cr马氏体耐热钢大径厚壁管道1。采用刚性拉绳方便将加热工装从9％～12％Cr马氏体耐热钢大径厚壁管道内取出，无需施工人员爬入，提高了管道施工的安全性。

在本实施例中，所述大径管架Ⅰ和大径管架Ⅱ分别由半圆柱形的上管架和半圆柱形的下管架组成，所述上管架和下管架之间通过螺栓固定连接，通过螺母调整大径管架的直径。本申请可以随着9％～12％Cr马氏体耐热钢大径厚壁管道的管径大小的变化，实时调节加热工装尺寸，不必反复制作，不需要占用较多的测量技术人员，普通施工人员即可操作。

在本实施例中，所述保温堵板的边缘设置有耐高温的橡胶垫，所述橡胶垫与9％～12％Cr马氏体耐热钢大径厚壁管道的内壁紧贴在一起，防止氩气逸出。

在本实施例中，在9％～12％Cr马氏体耐热钢大径厚壁管道的焊缝位置布置的控温热电偶6，在9％～12％Cr马氏体耐热钢大径厚壁管道的焊缝两侧设置的测温热电偶5，所述测温热电偶5和控温热电偶6分别与测温仪连接。

在本实施例中，所述履带式加热器11的引出线通过方孔引出，并与控温热电偶连接。

在本实施例中，所述保温堵板Ⅰ7和保温堵板Ⅱ3采用镀锌铁皮。

在本实施例中，所述支撑管采用伸缩管。

本实施例提出的9％～12％Cr马氏体耐热钢大径厚壁管道加热保温工装，采用加热工装和保温堵板结合，兼具充氩气室及内壁加热保温的作用，解决了9％～12％Cr马氏体耐热钢管道热处理时焊口内外壁温差较大的难题，有效保证了焊口的焊接热处理质量和施工人员的安全，通过在加热工装上均匀设置多个履带式加热器，使得焊前预热温度能够快速达到工艺温度，以及焊后热处理焊口内外壁温差降低到标准要求，避免了焊后热处理保温区间温度偏差造成的母材过烧或内外壁焊口性能差异的现象，同时能够保证焊口的焊后热处理一次成优，避免了重新热处理的现象；本发明的加热工装和保温堵板结合可作为充氩气室，可以保护焊缝不被氧化；采用可伸缩的十字形支撑架，使加热工装能够适用于9％～12％Cr马氏体耐热钢大径厚壁管道；通过在大径管架上均匀布置4组耐高温承重滑轮，使得加工装置可以自由沿9％～12％Cr马氏体耐热钢大径厚壁管道内壁滑动；采用刚性拉绳将两个加热工装从9％～12％Cr马氏体耐热钢大径厚壁管道内取出，可以有效的避免牵引装置高温失效，无需施工人员爬入，提高了管道施工的安全性，并且在加热工装使用完毕后，采用刚性拉绳及时取出该加热工装，不会滞留残渣于管道内，实现了洁净化焊接的目的；本发明提高洁净化施工的质量，操作简单，使用方便；本发明提高了施工质量，缩短了施工工期，有利于节约施工成本。

本申请的另一种典型实施方式，提出了一种9％～12％Cr马氏体耐热钢大径厚壁管道充氩加热保温工装的使用方法，包括以下步骤：

(1)在定位焊接9％～12％Cr马氏体耐热钢大径厚壁管道本体两端的焊口前，将两个加热工装放入9％～12％Cr马氏体耐热钢大径厚壁管道两侧的焊口内；

(2)对9％～12％Cr马氏体耐热钢大径厚壁管道两端的焊口进行定位焊接，通过刚性拉绳将放置在马氏体耐热钢大径厚壁管道内的两个加热工装连接固定；

(3)采用加热工装在待焊接和焊后对马氏体耐热钢大径厚壁管道进行热处理；

(4)热处理完毕后，从9％～12％Cr马氏体耐热钢大径厚壁管道的一端采用刚性拉绳将两个加热工装取出。

从以上的描述中，可以看出，本申请上述的实施例实现了如下技术效果：

(1)本发明采用加热工装和保温堵板结合，兼具充氩气室及内壁加热保温的作用，将加热工装设置在9％～12％Cr马氏体耐热钢大径厚壁管道内部，解决了9％～12％Cr马氏体耐热钢管道热处理时焊口内外壁温差较大的难题，有效保证了焊口的焊接热处理质量和施工人员的安全；通过在加热工装上均匀设置多个履带式加热器，使得焊前预热温度能够快速达到工艺温度，以及焊后热处理焊口内外壁温差降低到标准要求，消除了内应力，避免了焊后热处理保温区间温度偏差造成的母材过烧或内外壁焊口性能差异的现象；

(2)本发明的加热工装和保温堵板结合可作为充氩气室，可以保护焊缝不被氧化；

(3)本发明采用可伸缩的十字形支撑架，使加热工装能够适用于任何直径的9％～12％Cr马氏体耐热钢大径厚壁管道；可以随着管径大小的变化，通过螺母实时调节加热工装的大径管架尺寸，不必反复制作，不需要占用较多的测量技术人员，普通施工人员即可操作；

(4)本发明通过在大径管架上均匀布置4组耐高温承重滑轮，使得加工装置可以自由沿9％～12％Cr马氏体耐热钢大径厚壁管道内壁滑动；

(5)本发明采用刚性拉绳将两个加热工装从9％～12％Cr马氏体耐热钢大径厚壁管道内取出，可以有效的避免牵引装置高温失效，无需施工人员爬入，提高了管道施工的安全性，并且在加热工装使用完毕后，采用刚性拉绳及时取出该加热工装，不会滞留残渣于管道内，实现了洁净化焊接的目的，提高洁净化施工的质量，操作简单，使用方便；

(6)本发明提高了施工质量，缩短了施工工期，有利于节约施工成本。

上述虽然结合附图对本发明的具体实施方式进行了描述，但并非对本发明保护范围的限制，所属领域技术人员应该明白，在本发明的技术方案的基础上，本领域技术人员不需要付出创造性劳动即可做出的各种修改或变形仍在本发明的保护范围以内。

Claims (10)

1.一种9％～12％Cr马氏体耐热钢大径厚壁充氩管道加热保温工装，包括9％～12％Cr马氏体耐热钢大径厚壁管道、加热工装和保温堵板，其特征是，在所述9％～12％Cr马氏体耐热钢大径厚壁管道两端的焊口内分别设有所述加热工装，所述加热工装包括大径管架、履带式加热器和耐高温承重滑轮，所述大径管架上沿圆周方向均匀布置有两列相对称的方孔，所述大径管架的外侧设置有所述保温堵板，其中一保温堵板上开有中心孔；所述大径管架的内壁上设置有硅酸铝保温棉，所述大径管架的外壁上均匀布置有多个所述履带式加热器，所述大径管架的外壁上还均匀布置有多个所述耐高温承重滑轮，所述耐高温承重滑轮位于两个相邻的履带式加热器之间；所述大径管架内的中部设置有十字形支撑架，所述十字形支撑架包括垂直设置的支撑管和水平设置在所述支撑管中心的空心钢管，所述空心钢管内贯穿有一刚性拉绳，所述刚性拉绳的一端与一保温堵板固定连接，另一端通过另一保温堵板上的中心孔延伸出9％～12％Cr马氏体耐热钢大径厚壁管道，所述另一保温堵板的中心孔内插有氩气管道。

2.根据权利要求1所述的9％～12％Cr马氏体耐热钢大径厚壁管道充氩加热保温工装，其特征是，所述大径管架由半圆柱形的上管架和半圆柱形的下管架组成，所述上管架和下管架之间通过螺栓固定连接。

3.根据权利要求1所述的9％～12％Cr马氏体耐热钢大径厚壁管道充氩加热保温工装，其特征是，所述保温堵板的边缘设置有耐高温的橡胶垫，所述橡胶垫与9％～12％Cr马氏体耐热钢大径厚壁管道的内壁紧贴在一起。

4.根据权利要求1所述的9％～12％Cr马氏体耐热钢大径厚壁管道充氩加热保温工装，其特征是，还包括在9％～12％Cr马氏体耐热钢大径厚壁管道的焊缝位置布置的控温热电偶。

5.根据权利要求1所述的9％～12％Cr马氏体耐热钢大径厚壁管道充氩加热保温工装，其特征是，还包括在9％～12％Cr马氏体耐热钢大径厚壁管道的焊缝两侧设置的测温热电偶。

6.根据权利要求5所述的9％～12％Cr马氏体耐热钢大径厚壁管道充氩加热保温工装，其特征是，所述履带式加热器的引出线通过方孔引出，并与控温热电偶连接。

7.根据权利要求4和5所述的9％～12％Cr马氏体耐热钢大径厚壁管道充氩加热保温工装，其特征是，所述测温热电偶和控温热电偶分别与测温仪连接。

8.根据权利要求1所述的9％～12％Cr马氏体耐热钢大径厚壁管道充氩加热保温工装，其特征是，所述保温堵板采用镀锌铁皮。

9.根据权利要求1所述的9％～12％Cr马氏体耐热钢大径厚壁管道充氩加热保温工装，其特征是，所述支撑管采用伸缩管。

10.一种如权利要求1-9中任一项所述的9％～12％Cr马氏体耐热钢大径厚壁管道充氩加热保温工装的使用方法，其特征是，包括以下步骤：

(1)在定位焊接9％～12％Cr马氏体耐热钢大径厚壁管道本体两端的焊口前，将两个加热工装放入9％～12％Cr马氏体耐热钢大径厚壁管道两侧的焊口内；

(2)对9％～12％Cr马氏体耐热钢大径厚壁管道两端的焊口进行定位焊接，通过刚性拉绳将放置在马氏体耐热钢大径厚壁管道内的两个加热工装连接固定；

(3)采用加热工装在待焊接和焊后对马氏体耐热钢大径厚壁管道进行热处理；

(4)热处理完毕后，从9％～12％Cr马氏体耐热钢大径厚壁管道的一端采用刚性拉绳将两个加热工装取出。