CN109182722B - 大型压力容器外整体焊后热处理方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种大型压力容器外整体焊后热处理方法，它包括以下步骤：在热处理焊件开口侧焊接回风腔体，在热处理焊件外设置有三套供热系统，每套供热系统均包括依次连接的调温风机、热风炉和分配风箱，三套供热系统的分配风箱上分别设置有第一控温风管、第二控温风管和第三控温风管，第一控温风管伸入焊件整体长度1/3位置处，第二控温风管伸入焊件整体长度2/3位置处，第三控温风管伸入焊件靠近封头位置处；通过三套供热系统对焊件进行分区供热，通过PLC控制系统联动控温，从而完成焊件的整体热处理。本发明能够对大型压力容器进行整体热处理，通过三套供热系统对热处理焊件分区供热，联动控温，有效保证了热处理温度的均匀性。

Description

大型压力容器外整体焊后热处理方法
技术领域
本发明涉及一种大型压力容器外整体焊后热处理方法，属于压力容器焊后热处理技术领域。
背景技术
压力容器焊后热处理是压力容器制造、安装过程中的最后阶段关键工艺。焊后热处理的质量直接影响到压力容器的整体内在质量，与焊缝缺陷不同，焊后热处理不能返工，热处理耗时长，耗资也大。焊后热处理的效果，是由焊后热处理工艺来保证的。因此忠实执行焊后热处理工艺是确保焊后热处理效果的关键，热处理温度均匀性，保温时间的合理性，温度测量准确性，都是关键。对于大型压力容器(如石油、化工装置中的塔器)在其焊接制作完成后经常要进行焊后热处理，其作用在于消除组装与焊接时产生的残余应力，防止产生应力腐蚀，改善焊接接头和热影响区的组织和性能，达到降低硬度，提高塑性和韧性的目的，进一步释放焊缝中的有害气体，防止焊缝的氢脆和裂纹的产生，稳定容器的几何尺寸，提高设备的使用寿命。
传统的热处理方法是把小型压力容器放入工业炉内进行热处理，利用电加热器或工业燃烧器对工业炉内的压力容器进行加温热处理。
随着石油、化工装置向大型化发展，压力容器的直径己大于5m，长度也超过10m，如一台2000m3的压力容器直径要大于5m，长度要数十米，这类大型容器很难在工厂内全部完成，因为如此庞大的压力容器无法整体在铁路、公路上运输，即使通过海路运输，从码头到施工现场的短途陆上运输也是一件难题，而且整体吊装更是难上加难。这类大型容器一般采用在车间内由钢板预制成形或分段制造，然后在现场进行组装、焊接，因此焊后对压力容器的热处理这一工序也必须在现场进行。由于焊接后的大型压力容器直径大、长度长、体积大，因此传统热处理方法不能对此类大型容器进行整体热处理。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是针对上述现有技术提供一种大型压力容器外整体焊后热处理方法，它能够对大型压力容器进行整体热处理，通过三套供热系统对热处理焊件分区供热，联动控温，有效保证了热处理温度的均匀性，消除了焊缝的残余应力，提高了设备的使用寿命。
本发明解决上述问题所采用的技术方案为：一种大型压力容器外整体焊后热处理方法，它包括以下步骤：
在热处理焊件开口侧焊接回风腔体，在热处理焊件外设置有三套供热系统，每套供热系统均包括依次连接的调温风机、热风炉和分配风箱，三套供热系统的分配风箱上分别设置有第一控温风管、第二控温风管和第三控温风管，所述第一控温风管、第二控温风管和第三控温风管分别穿过回风腔体伸入热处理焊件内，所述第一控温风管伸入热处理焊件整体长度1/3位置处，所述第二控温风管伸入热处理焊件整体长度2/3位置处，所述第三控温风管伸入热处理焊件靠近封头位置处；
热处理焊件外还设置有PLC控制系统，所述热处理焊件内均匀布置有多个测温点，多个测温点均通过导线与PLC控制系统输入端相连接，三套供热系统的调温风机均通过导线与PLC控制系统输出端相连接，每个测温点处均设置有有温度检测元件、温度记录元件和温度指示元件，所述回风腔体顶部设置有出风管；
通过三套供热系统对热处理焊件进行分区供热，通过PLC控制系统联动控温，热风炉出口的热风温度为400～1050℃，回风腔体上出风管的回风温度为200～800℃，供风量按热处理焊件升温要求进行调节，从而完成热处理焊件的整体热处理。
优选的，热处理焊件的不易均温加热处用电加热带进行辅助加热。
优选的，热处理焊件内热风流动较差位置设置导流板或导流伞。
优选的，温度检测元件采用K型热电偶，按正三角形布置，热电偶与热处理焊件通过点焊连接。
优选的，热处理焊件外采用硅酸铝保温层进行保温，保温层的厚度为250mm。
优选的，热处理焊件内部设置防变形支撑架，防变形支撑架材料按热处理温度及材料的热膨胀系数进行选择。
优选的，所述回风腔体内设置有支撑环板，所述支撑环板通过连接支撑件与回风腔体内壁相连接，所述第一控温风管、第二控温风管和第三控温风管均支撑设置于支撑环板上，所述第一控温风管、第二控温风管和第三控温风管均为多个且数量相同，多个第一控温风管、第二控温风管和第三控温风管位于同一圆周上，所述多个第一控温风管、第二控温风管和第三控温风管交错间隔布置。
优选的，所述支撑环板与回风腔体内壁之间形成回风通道，所述支撑环板上开设有回风孔。
优选的，所述回风孔数量为一个，一个回风孔位于支撑环板中心。
优选的，所述回风孔数量为三个，三个回风孔位于同一圆周上。
与现有技术相比，本发明的优点在于：
本发明一种大型压力容器外整体焊后热处理方法，它能够对大型压力容器进行整体热处理，通过三套供热系统对热处理焊件分区供热，联动控温，有效保证了热处理温度的均匀性，消除了焊缝的残余应力，提高了设备的使用寿命。
附图说明
图1为本发明一种大型压力容器外整体焊后热处理方法的工作原理示意图。
图2为图1中热处理焊接件中控温风管的布管位置示意图。
图3为图2中回风孔的另一种实施方式示意图。
其中：
调温风机 1
热风炉 2
分配风箱 3
第一控温风管 4
第二控温风管 5
第三控温风管 6
热处理焊件 7
PLC控制系统 8
回风腔体 9
支撑环板 10
出风管 11
测温点 12
回风通道 13
回风孔 14。
具体实施方式
以下结合附图实施例对本发明作进一步详细描述。
本实施例中的一种大型压力容器外整体焊后热处理方法，它包括以下步骤：
如图1～如3所示，在热处理焊件7开口侧焊接回风腔体9，在热处理焊件7外设置有三套供热系统，每套供热系统均包括依次连接的调温风机1、热风炉2和分配风箱3，三套供热系统的分配风箱3上分别设置有第一控温风管4、第二控温风管5和第三控温风管6，所述第一控温风管4、第二控温风管5和第三控温风管6分别穿过回风腔体9伸入热处理焊件7内，所述第一控温风管4伸入热处理焊件7整体长度1/3位置处，所述第二控温风管5伸入热处理焊件7整体长度2/3位置处，所述第三控温风管6伸入热处理焊件7靠近封头位置处；
热处理焊件7外还设置有PLC控制系统8，所述热处理焊件7内均匀布置有多个测温点12，多个测温点12均通过导线与PLC控制系统8输入端相连接，三套供热系统的调温风机1均通过导线与PLC控制系统8输出端相连接，每个测温点12处均设置有有温度检测元件、温度记录元件和温度指示元件，所述回风腔体9顶部设置有出风管11；
通过三套供热系统对热处理焊件进行分区供热，通过PLC控制系统联动控温，热风炉出口的热风温度为400～1050℃，回风腔体上出风管的回风温度为200～800℃，供风量按热处理焊件升温要求进行调节，从而完成热处理焊件的整体热处理。
所述调温风机1的功率为110KW，所述热风炉2的功率为14000KW；
热处理焊件的外伸管等不易均温加热处用电加热带进行辅助加热；
热处理焊件内热风流动较差位置设置导流板或导流伞，从而改善焊件内气流的流动；
温度检测元件采用K型热电偶，按正三角形布置，热电偶与热处理焊件7通过点焊连接；
热处理焊件7外采用硅酸铝保温层进行保温，保温层的厚度为250mm；
热处理焊件内部设置防变形支撑架，防变形支撑架材料按热处理温度及材料的热膨胀系数进行选择；
所述回风腔体9内设置有支撑环板10，所述支撑环板10通过连接支撑件与回风腔体9内壁相连接；
所述第一控温风管4、第二控温风管5和第三控温风管6均支撑设置于支撑环板10上，所述第一控温风管4、第二控温风管5和第三控温风管6均为多个且数量相同，多个第一控温风管4、第二控温风管5和第三控温风管6位于同一圆周上，所述多个第一控温风管4、第二控温风管5和第三控温风管6交错间隔布置；
所述支撑环板10与回风腔体9内壁之间形成回风通道13；
所述支撑环板10上开设有回风孔14；
所述回风孔14数量为一个，一个回风孔14位于支撑环板10中心；
所述回风孔14数量为三个，三个回风孔14位于同一圆周上。
除上述实施例外，本发明还包括有其他实施方式，凡采用等同变换或者等效替换方式形成的技术方案，均应落入本发明权利要求的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种大型压力容器外整体焊后热处理方法，其特征在于它包括以下步骤：
在热处理焊件开口侧焊接回风腔体，在热处理焊件外设置有三套供热系统，每套供热系统均包括依次连接的调温风机、热风炉和分配风箱，三套供热系统的分配风箱上分别设置有第一控温风管、第二控温风管和第三控温风管，所述第一控温风管、第二控温风管和第三控温风管分别穿过回风腔体伸入热处理焊件内，所述第一控温风管伸入热处理焊件整体长度1/3位置处，所述第二控温风管伸入热处理焊件整体长度2/3位置处，所述第三控温风管伸入热处理焊件靠近封头位置处；
热处理焊件外还设置有PLC控制系统，所述热处理焊件内均匀布置有多个测温点，多个测温点均通过导线与PLC控制系统输入端相连接，三套供热系统的调温风机均通过导线与PLC控制系统输出端相连接，每个测温点处均设置有有温度检测元件、温度记录元件和温度指示元件，所述回风腔体顶部设置有出风管；
通过三套供热系统对热处理焊件进行分区供热，通过PLC控制系统联动控温，热风炉出口的热风温度为400～1050℃，回风腔体上出风管的回风温度为200～800℃，供风量按热处理焊件升温要求进行调节，从而完成热处理焊件的整体热处理。
2.根据权利要求1所述的一种大型压力容器外整体焊后热处理方法，其特征在于：热处理焊件的不易均温加热处用电加热带进行辅助加热。
3.根据权利要求1所述的一种大型压力容器外整体焊后热处理方法，其特征在于：热处理焊件内热风流动较差位置设置导流板或导流伞。
4.根据权利要求1所述的一种大型压力容器外整体焊后热处理方法，其特征在于：温度检测元件采用K型热电偶，按正三角形布置，热电偶与热处理焊件通过点焊连接。
5.根据权利要求1所述的一种大型压力容器外整体焊后热处理方法，其特征在于：热处理焊件外采用硅酸铝保温层进行保温，保温层的厚度为250mm。
6.根据权利要求1所述的一种大型压力容器外整体焊后热处理方法，其特征在于：热处理焊件内部设置防变形支撑架，防变形支撑架材料按热处理温度及材料的热膨胀系数进行选择。
7.根据权利要求1所述的一种大型压力容器外整体焊后热处理方法，其特征在于：所述回风腔体内设置有支撑环板，所述支撑环板通过连接支撑件与回风腔体内壁相连接，所述第一控温风管、第二控温风管和第三控温风管均支撑设置于支撑环板上，所述第一控温风管、第二控温风管和第三控温风管均为多个且数量相同，多个第一控温风管、第二控温风管和第三控温风管位于同一圆周上，所述多个第一控温风管、第二控温风管和第三控温风管交错间隔布置。
8.根据权利要求7所述的一种大型压力容器外整体焊后热处理方法，其特征在于：所述支撑环板与回风腔体内壁之间形成回风通道，所述支撑环板上开设有回风孔。
9.根据权利要求8所述的一种大型压力容器外整体焊后热处理方法，其特征在于：所述回风孔数量为一个，一个回风孔位于支撑环板中心。
10.根据权利要求8所述的一种大型压力容器外整体焊后热处理方法，其特征在于：所述回风孔数量为三个，三个回风孔位于同一圆周上。
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