CN111534680A - 厚壁承压设备焊后局部感应热处理的加热均温方法 - Google Patents

厚壁承压设备焊后局部感应热处理的加热均温方法 Download PDF

Info

Publication number
CN111534680A
CN111534680A CN202010421849.1A CN202010421849A CN111534680A CN 111534680 A CN111534680 A CN 111534680A CN 202010421849 A CN202010421849 A CN 202010421849A CN 111534680 A CN111534680 A CN 111534680A
Authority
CN
China
Prior art keywords
wall
thick
cylinder
temperature
heating
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN202010421849.1A
Other languages
English (en)
Other versions
CN111534680B (zh
Inventor
赵朋成
蒋文春
覃庆良
李滨
伍玩云
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Qingdao Haiyue Electro Mechanical Technologies Co ltd
China University of Petroleum East China
Qingdao University of Science and Technology
Original Assignee
Qingdao Haiyue Electro Mechanical Technologies Co ltd
China University of Petroleum East China
Qingdao University of Science and Technology
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Qingdao Haiyue Electro Mechanical Technologies Co ltd, China University of Petroleum East China, Qingdao University of Science and Technology filed Critical Qingdao Haiyue Electro Mechanical Technologies Co ltd
Priority to CN202010421849.1A priority Critical patent/CN111534680B/zh
Publication of CN111534680A publication Critical patent/CN111534680A/zh
Priority to PCT/CN2020/113241 priority patent/WO2021232618A1/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN111534680B publication Critical patent/CN111534680B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C21—METALLURGY OF IRON
    • C21D—MODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
    • C21D9/00—Heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering, adapted for particular articles; Furnaces therefor
    • C21D9/50—Heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering, adapted for particular articles; Furnaces therefor for welded joints
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C21—METALLURGY OF IRON
    • C21D—MODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
    • C21D1/00—General methods or devices for heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering
    • C21D1/34—Methods of heating
    • C21D1/42—Induction heating
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C21—METALLURGY OF IRON
    • C21D—MODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
    • C21D11/00—Process control or regulation for heat treatments
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P10/00—Technologies related to metal processing
    • Y02P10/25—Process efficiency

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • General Induction Heating (AREA)
  • Heat Treatment Of Articles (AREA)

Abstract

本发明涉及一种厚壁承压设备焊后局部感应热处理的加热均温方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)在厚壁承压筒体环焊缝的内外壁点焊数支测温热电偶；(2)在筒体的内壁和外壁分别铺设陶瓷纤维保温毯；(3)在筒体外壁的陶瓷纤维保温毯外缠绕柔性水冷电缆形成加热线圈，该柔性水冷电缆的电路接入感应加热电源，水路接入一台工业冷水机。(4)通过测温热电偶对厚壁筒体内壁和外壁温度进行监控，通过筒体内壁和外壁最大温差T和外壁圆周方向最大温差P控制加热区的温度均匀性。本发明的优点是：该方法利用感应加热工艺及其加热特点增大了能量利用率、提高了测温精度，减少了局部热处理的工艺准备时间。

Description

厚壁承压设备焊后局部感应热处理的加热均温方法
技术领域
本发明属于厚壁承压设备焊后热处理技术领域，具体地说是一种厚壁承压设备焊后局部感应热处理的加热均温方法。
背景技术
厚壁承压设备在化工、压力容器、电站、换热器、油气输运、核电等工业领域应用广泛，厚壁承压设备的结构形式一般为筒体或管道，通常采取短筒体或管道环缝对接焊的制造方式。按照不同的行业标准、国家标准和国际标准，厚壁承压设备的焊接接头(环焊缝区)都需要进行焊后热处理，以溶解焊接过程中在焊缝及其周边区域形成的有害相(固溶热处理)、降低焊接残余应力(消应力热处理)以及提高铬在奥氏体中的稳定性(稳定化热处理)等。按照承压设备的尺寸大小，目前有整体热处理和局部热处理两种方式。整体热处理是将承压设备整体入炉，不论焊接区还是非焊接区都按照热处理工艺进行。局部热处理是指仅对焊缝及相邻区域进行热处理，其它部位不进行热处理。显然局部热处理不受设备尺寸的影响，不论大小尺寸都可以进行；所使用的设备和人工成本，以及消耗的能量远远小于整体热处理，具有十分重要的工艺和成本优势。
厚壁承压设备的焊后局部热处理加热温度高，按照不同材质的热处理工艺要求，最高加热温度可达到650-900℃。要求热处理过程严格按照热处理工艺曲线进行，对升、降温速度、保温温度和时间、焊缝均温区的宽度、均温区宽度方向、圆周方向温差和内外壁温差有严格的要求。其中，焊缝均温区是指焊缝及其周围临近的区域，局部热处理相比整体热处理的最大不同是局部热处理要求均温区各部分温度基本一致，温度分布满足在一定的温度区间内(温差范围，比如900±20℃)。不同的局部热处理工艺标准有不同的均温温度及其分布要求，但一般通常包括筒体轴线方向温度分布(横向温差)、外壁圆周方向温度分布(周向温差)和内外壁之间的温度分布(径向温差)等三项指标。
工程中常见的厚壁承压筒体的焊后局部热处理一般采用陶瓷片电阻加热的方式。具体工艺是，首先将发热陶瓷片阵列围绕着筒体对接接头及其临近区域，然后在陶瓷片外包裹保温毯，最后通电对筒体进行加热。这种加热工艺的准备时间长，焊缝均温区的温度分布不均匀，无法满足厚壁筒体焊接接头焊后局部热处理的标准要求。
CN110564946A公开了一种小径管焊接头焊后热处理无冷却感应加热器及其制作方法。该专利主要提出了一种针对小径管焊接头焊后热处理的感应加热器及其制作工艺，并没有提出厚壁承压设备焊接接头的焊后局部感应加热热处理方法和均温工艺。
CN107598332A公开了一种新型CB2耐热钢中大径管道焊接及热处理工艺。其热处理工艺是在管道外壁采用柔性陶瓷加热器(陶瓷片电阻加热器)加热，管道内部采用内置式充氩加热保温一体化工装进行加热。由于杜绝了管道轴线方向的气体流动传热，这种工艺模式能够一定程度改善周向温差和径向温差。但是由于管道内部封闭空腔中仍然存在气体的上下对流，导致管道横截面内壁6点钟位置温度最低，而12点钟位置温度最高。这种工艺的结果是管道圆周方向依然存在较大的温差，管道圆周方向的温度均匀性无法满足工艺要求。而且管道内壁不保温，径向温差非常大。此外，在这种工艺方法中，相对于管道柔性陶瓷加热器是一种外热源，依赖柔性陶瓷加热器和管道之间的热传导(当二者相互接触时)或者热辐射(当二者不接触时)导热，能量利用率低。由于测温热电偶布置在管道的外表面，同时与柔性陶瓷加热片和管道都接触，无法确定测得的温度是陶瓷加热片的温度还是管道的温度，测温精确性差。
CN110592362A公开了一种用于液氮储罐的304L焊接件的焊后热处理方法，主要用于对液氮储罐304L材料的焊接件进行消除残余应力。热处理方法分两步：首先将焊接件加热至570℃，升温速率为55-220℃/h，保温时间至少保证焊接件均匀热透；其次以55-280℃/h进行降温处理，当炉温低于400℃后将焊接件从炉中取出，在静止空气中冷却。该发明仅提出了焊后消应力热处理的温度-时间工艺曲线，并未阐明所使用的热处理加热方法和如何保证储罐内外热透的均温工艺。
综上所述，厚壁承压设备焊接接头的焊后局部热处理亟需一种工艺便捷、控温精确、加热区温度分布均匀的热处理工艺技术，以保证厚壁承压设备焊后的力学和化学性能。
发明内容
为克服现有技术的缺陷，本发明提供一种厚壁承压设备焊后局部感应热处理的加热均温方法。本发明的技术方案是：
一种厚壁承压设备焊后局部感应热处理的加热均温方法，包括以下步骤：
(1)在水平放置的厚壁承压筒体环焊缝的内外壁点焊数支测温热电偶，热电偶线沿厚壁承压筒体壁引出，通过热电偶延长线接入感应加热电源；
(2)在厚壁承压筒体的内壁和外壁分别铺设陶瓷纤维保温毯；
(3)在外壁的陶瓷纤维保温毯外缠绕柔性水冷电缆形成感应加热线圈，该柔性水冷电缆的电路接入感应加热电源，水路接入工业冷水机；
(4)感应加热电源向柔性水冷电缆输出中高频交流电，对厚壁筒体进行加热；
(5)通过测温热电偶对厚壁筒体内壁和外壁温度进行监控，设定在升温、保温和降温过程中厚壁筒体内壁和外壁许用温差为T，厚壁筒体外壁圆周方向许用温差为P；当厚壁筒体内壁和外壁实际温差超过T或者厚壁筒体外壁周向实际温差超过P时，降低感应加热电源的输出功率；当厚壁筒体内壁和外壁的实际温差未超过T以及厚壁筒体外壁周向实际温差未超过P时，感应加热电源持续输出功率，对厚壁筒体进行升温加热；如此反复，直到完成整个焊后热处理工艺过程。
所述厚壁承压筒体为外径大于等于300mm，壁厚大于等于24mm的水平放置的筒体或管道。
所述厚壁筒体内壁和外壁点焊测温热电偶的布置方式为：在厚壁筒体内壁至少布置2支，筒体外壁至少布置3支；其中，至少在厚壁筒体环焊缝所在横截面的内壁、外壁最高点和最低点分别布置一支热电偶；所述的测温热电偶为廉金属热电偶；热电偶通过点焊方式固定在厚壁筒体内壁和外壁上；所述热电偶线沿厚壁承压筒体壁引出是指热电偶线平行于厚壁承压筒体的轴线方向从筒壁引出。
所述陶瓷纤维保温毯为至少50mm厚的三明治结构陶瓷纤维保温毯，该三明治结构陶瓷纤维保温毯的内层和外层均为玻璃纤维布，中间层为陶瓷纤维棉。
所述厚壁承压筒体的内壁和外壁分别铺设陶瓷纤维保温毯是指在承压筒体的内壁和外壁上均布设陶瓷纤维保温毯，陶瓷纤维保温毯以焊道的中心线为对称中心进行左右对称敷设；厚壁筒体外壁的陶瓷纤维保温毯覆盖的筒体长度为筒体壁厚的至少10倍，厚壁筒体内壁的陶瓷纤维保温毯覆盖的筒体长度为筒体壁厚的至少10倍。
所述柔性水冷电缆的标称截面积不小于50mm2，冷却水管的截面积不小于20mm2。
所述的柔性水冷加热电缆在厚壁筒体环焊缝中心线的两侧对称缠绕，环焊缝中心线处的柔性水冷加热电缆稀疏排列，远离焊道中心处的柔性水冷加热电缆密集排列；在厚壁承压筒体的轴线方向上，柔性水冷电缆缠绕的加热宽度不小于厚壁筒体壁厚的6倍。
在升温、保温和降温过程中，所述厚壁筒体内壁和外壁许用温差为T是指厚壁筒体外壁所有热电偶测得的最高温度与厚壁筒体内壁所有热电偶测得的最低温度之间的差值。
所述厚壁筒体外壁圆周方向许用温差为P是指厚壁筒体外壁所有测温热电偶测得的最高温度和最低温度之间的差值。
所述的T值不超过40℃，所述的P值不超过20℃。
本发明的优点是：该方法利用感应加热工艺及其加热特点增大了能量利用率、提高了测温精度，减少了局部热处理的工艺准备时间。使用不同位置的热电偶测温、筒体内外壁保温毯保温和水冷柔性电缆的特殊缠绕方式等方法提高了局部热处理均温区的温度分布均匀性。解决了陶瓷片电阻焊后局部热处理加热工艺准备时间长、能量利用率低、均温区温度分布不达标等缺点。
附图说明
图1是本发明局部感应热处理的加热均温方法所采用的结构示意图。
图2是本发明柔性水冷电缆的排列方式的示意图。
图3是本发明筒体外壁热电偶布置的示意图。
其中，1-测温热电偶；2-热电偶延长线；3-感应加热电源；4-延长电缆；5-工业冷水机；6-水管；7-内壁保温毯；8-厚壁筒体；9-外壁保温毯；10-柔性水冷电缆；11-环焊缝。
具体实施方式
下面结合具体实施例来进一步描述本发明，本发明的优点和特点将会随着描述而更为清楚。但这些实施例仅是范例性的，并不对本发明的范围构成任何限制。本领域技术人员应该理解的是，在不偏离本发明的精神和范围下可以对本发明技术方案的细节和形式进行修改或替换，但这些修改和替换均落入本发明的保护范围内。
实施例1：本发明提供一种厚壁承压设备焊后局部感应热处理的加热均温方法，用于一个外直径1450mm、壁厚142mm、SA508-3材质的蒸发器筒体焊后最高610±15℃的消应力热处理，包括以下步骤：
(1)在筒体环焊缝11的内外壁点焊多支测温热电偶1；所述厚壁筒体8为外径1450mm，壁厚142mm的承压筒体；
(2)在厚壁筒体8的内壁和外壁分别铺设50mm厚的陶瓷纤维保温毯，分别为内壁保温毯7和外壁保温毯9；
(3)在厚壁筒体8外壁的外壁保温毯9外缠绕柔性水冷电缆10形成感应加热线圈，该柔性水冷电缆10的电路通过延长电缆4接入感应加热电源3，水路通过水管6接入工业冷水机5；
(4)感应加热电源3向柔性水冷电缆输出中高频交流电，对厚壁筒体8进行加热；通过测温热电偶1对厚壁筒体内壁和外壁温度进行监控，设定在升温和降温过程中厚壁筒体8内壁和外壁许用温差为T，厚壁筒体8外壁周向许用温差为P，其中，T值为30℃，所述的P值为20℃。
(5)当厚壁筒体8内壁和外壁实际温差超过T或者厚壁筒体外壁8周向实际温差超过P时，降低感应加热电源3的输出功率；当厚壁筒体8内壁和外壁的实际温差未超过T以及厚壁筒体8外壁周向实际温差未超过P时，感应加热电源3持续输出功率，对筒体8进行升温加热。如此反复，直到完成整个焊后热处理工艺过程。
如图3所示，所述多支测温热电偶1布置方式为：在厚壁筒体内壁布置4支，筒体外壁布置7支(分别为1#测温热电偶、2#测温热电偶、3#测温热电偶、4#测温热电偶、5#测温热电偶、6#测温热电偶、12#测温热电偶)；其中，在厚壁筒体8环焊缝11所在横截面的最高点和最低点分别布置一支测温热电偶1(分别为12#测温热电偶和6#测温热电偶)；所述的测温热电偶1为廉金属热电偶；测温热电偶1通过点焊方式固定在厚壁筒体8内壁和外壁上；测温热电偶1通过热电偶延长线2接入感应加热电源3。
所述陶瓷纤维保温毯(内壁保温毯7和外壁保温毯9)为50mm厚的三明治结构陶瓷纤维保温毯，该三明治结构陶瓷纤维保温毯的内层和外层为玻璃纤维布，中间层为陶瓷纤维棉。
所述的内壁保温毯7和外壁保温毯9以焊道的中心线(环焊缝11)为对称中心进行左右对称敷设；厚壁筒体8外壁的陶瓷纤维保温毯9覆盖的筒体长度为2m，厚壁筒体内壁的陶瓷纤维保温毯7覆盖的筒体长度为1.6m；所述柔性水冷电缆10的标称截面积70mm2，冷却水管截面积40mm2。
如图2所示，所述的柔性水冷加热电缆10在厚壁筒体环焊缝11中心线的两侧对称设置，环焊缝11中心线处柔性水冷加热电缆10稀疏排列2匝，两侧远离焊道中心处的柔性水冷加热电缆10密集排列各9匝。
在厚壁筒体8的轴线方向上，柔性水冷电缆10缠绕的加热宽度为900mm。
其中，所述厚壁筒体8内壁和外壁许用温差值T是指厚壁筒体8外壁所有热电偶测得的最高温度与厚壁筒体8内壁所有热电偶测得的最低温度之间的差值。
所述厚壁筒体8外壁周向许用温差值P是指厚壁筒体8外壁所有测温热电偶测得的最高温度和最低温度的差值。
经过20小时30分钟的加热，均温区的温度分布如表1所示，表1为热处理最后4小时均温区温度分布(单位：℃)
序号 时间 外壁12# 外壁3# 外壁6# 内壁12# 内壁3# 内壁6# 外壁5#
1 17h 618 614 610 599 599 590 614
2 18h 618 614 610 598 599 592 615
3 19h 618 614 608 599 598 594 614
4 20h 618 614 610 600 599 595 615
表1
实施例2：本发明提供一种厚壁承压设备焊后局部感应热处理的加热均温方法，用于一个外直径500mm、壁厚50mm、TP347材质的石化管道焊后最高880±20℃的稳定化热处理，包括以下步骤：
(1)在筒体环焊缝11的内外壁点焊多支测温热电偶1；所述厚壁筒体8为外径500mm，壁厚50mm的筒体；
(2)在厚壁筒体8的内壁和外壁分别铺设50和70mm厚的陶瓷纤维保温毯，分别为内壁保温毯7和外壁保温毯9；
(3)在厚壁筒体8外壁的外壁保温毯9外缠绕柔性水冷电缆10形成感应加热线圈，该柔性水冷电缆10的电路通过延长电缆4接入感应加热电源3，水路通过水管6接入工业冷水机5；
(4)感应加热电源3向柔性水冷电缆输出中高频交流电，对厚壁筒体8进行加热；通过测温热电偶1对厚壁筒体内壁和外壁温度进行监控，设定在升温和降温过程中厚壁筒体8内壁和外壁许用温差为T，厚壁筒体8外壁周向许用温差为P。其中，T值为40℃，所述的P值为20℃。
(5)当厚壁筒体8内壁和外壁实际温差超过T或者厚壁筒体外壁8周向实际温差超过P时，降低感应加热电源3的输出功率；当厚壁筒体8内壁和外壁的实际温差未超过T以及厚壁筒体8外壁周向实际温差未超过P时，感应加热电源3持续输出功率，对筒体8进行升温加热。如此反复，直到完成整个焊后热处理工艺过程。
如图3所示，所述多支测温热电偶1布置方式为：在厚壁筒体内壁布置4支，筒体外壁布置7支(分别为1#测温热电偶、2#测温热电偶、3#测温热电偶、4#测温热电偶、5#测温热电偶、6#测温热电偶、12#测温热电偶)；其中，在厚壁筒体8环焊缝11所在横截面的最高点和最低点分别布置一支热电偶1(分别为12#测温热电偶和6#测温热电偶)；所述的热电偶1为廉金属热电偶；测温热电偶1通过点焊方式固定在厚壁筒体8内壁和外壁上；测温热电偶1通过热电偶延长线2接入感应加热电源3。
所述陶瓷纤维保温毯(内壁保温毯7和外壁保温毯9)为50和70mm厚的三明治结构陶瓷纤维保温毯，该三明治结构陶瓷纤维保温毯的内层和外层为玻璃纤维布，中间层为陶瓷纤维棉。
所述的陶瓷纤维保温毯7和9以焊道的中心线(环焊缝11)为对称中心进行左右对称敷设；厚壁筒体8外壁的陶瓷纤维保温毯9覆盖的筒体长度为6m，厚壁筒体内壁的陶瓷纤维保温毯7覆盖的筒体长度为2m；所述柔性水冷电缆10的标称截面积50mm2，冷却水管截面积20mm2。
如图2所示，所述的柔性水冷加热电缆10在厚壁筒体环焊缝11中心线的两侧对称设置，环焊缝11中心线处柔性水冷加热电缆10稀疏排列6匝，两侧远离焊道中心处的柔性水冷加热电缆10密集排列各10匝。在厚壁筒体8的轴线方向上，柔性水冷电缆10缠绕的加热宽度为600mm。
其中，所述厚壁筒体8内壁和外壁许用温差值T是指厚壁筒体8外壁所有热电偶测得的最高温度与厚壁筒体8内壁所有热电偶测得的最低温度之间的差值。
所述厚壁筒体8外壁周向许用温差值P是指厚壁筒体8外壁所有测温热电偶测得的最高温度和最低温度的差值。
经过20小时30分钟的加热，均温区的温度分布如表2所示，表2热处理全程均温区温度分布(单位：℃)。
加热时长/Min 外壁12# 外壁3# 外壁6# 内壁12# 内壁3# 内壁6# 外壁5#
0 14 14 11 11 12 11 14
15 53 54 44 45 47 45 51
35 111 110 95 96 101 96 114
55 180 175 159 160 160 159 175
75 236 231 220 215 222 214 239
95 308 302 288 286 294 285 305
115 334 325 318 316 322 313 342
135 365 357 351 349 355 346 377
155 394 393 402 379 385 376 401
175 443 437 439 406 412 404 440
195 477 477 479 440 444 436 476
205 505 505 507 469 474 466 511
225 543 533 534 510 514 496 534
245 550 557 555 536 541 533 553
265 566 562 565 561 565 557 568
285 585 589 586 571 575 567 581
305 606 597 593 600 605 596 603
325 635 625 628 629 633 624 630
345 671 664 664 662 666 657 666
365 705 691 692 691 693 684 706
385 725 717 711 714 713 705 718
405 743 736 730 736 732 723 740
425 755 746 744 749 743 733 750
445 765 756 754 761 754 746 752
465 768 759 758 765 755 748 766
485 835 825 821 820 820 812 835
505 872 861 855 855 853 848 875
535 886 877 871 870 868 863 889
表2
从表2中可以看出，加热升温阶段外壁和内壁均温区的温升趋势一致，在300℃以下时大约为180℃/h，在400℃以上时大约为78℃/h，实现了严格的升温控制。在保温阶段，均温区横向温差最大为18℃，小于20℃的设定值；径向温差最大为26℃，小于40℃的设定值。环焊缝均温区达到了温度分布的技术要求。
从以上的描述中，可以看出利用本方面实施的上述的实例实现了如下技术效果：
(1)本发明实现了厚壁承压设备焊后局部感应热处理的加热均温工艺，降低了工艺准备时间，减少了热处理成本，并且通过合理的控制筒体周向和径向许用温差参数，得到的最大温差满足热处理工艺的要求，保证了焊后热处理的工艺质量。
(2)本发明在筒体内外壁同时点焊热电偶，同时敷设保温毯，提高了温度测量精度，改善了筒体在周向和横向的温度分布均匀性，减少了最大温差。
(3)本发明利用特殊的水冷柔性电缆的缠绕方式和温度控制策略，提高了筒体在径向的温度分布均匀性，使得筒体内外壁温差达到标准要求甚至超出了标准要求，是陶瓷片电阻加热工艺无法实现的。

Claims (10)

1.一种厚壁承压设备焊后局部感应热处理的加热均温方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)在水平放置的厚壁承压筒体环焊缝的内外壁点焊数支测温热电偶，热电偶线沿厚壁承压筒体壁引出，通过热电偶延长线接入感应加热电源；
(2)在厚壁承压筒体的内壁和外壁分别铺设陶瓷纤维保温毯；
(3)在外壁的陶瓷纤维保温毯外缠绕柔性水冷电缆形成感应加热线圈，该柔性水冷电缆的电路接入感应加热电源，水路接入工业冷水机；
(4)感应加热电源向柔性水冷电缆输出中高频交流电，对厚壁筒体进行加热；
(5)通过测温热电偶对厚壁筒体内壁和外壁温度进行监控，设定在升温、保温和降温过程中，厚壁筒体内壁和外壁许用温差为T，厚壁筒体外壁圆周方向许用温差为P；当厚壁筒体内壁和外壁实际温差超过T或者厚壁筒体外壁周向实际温差超过P时，降低感应加热电源的输出功率；当厚壁筒体内壁和外壁的实际温差未超过T以及厚壁筒体外壁周向实际温差未超过P时，感应加热电源持续输出功率，对厚壁筒体进行升温加热；如此反复，直到完成整个焊后热处理工艺过程。
2.根据权利要求1所述的一种厚壁承压设备焊后局部感应热处理的加热均温方法，其特征在于，所述厚壁承压筒体为外径大于等于300mm，壁厚大于等于24mm的水平放置的筒体或管道。
3.根据权利要求1所述的一种厚壁承压设备焊后局部感应热处理的加热均温方法，其特征在于，所述厚壁筒体内壁和外壁点焊测温热电偶的布置方式为：在厚壁筒体内壁至少布置2支，筒体外壁至少布置3支；其中，至少在厚壁筒体环焊缝所在横截面的内壁、外壁最高点和最低点分别布置一支热电偶；所述的测温热电偶为廉金属热电偶；热电偶通过点焊方式固定在厚壁筒体内壁和外壁上；所述热电偶线沿厚壁承压筒体壁引出是指热电偶线平行于厚壁承压筒体的轴线方向从筒壁引出。
4.根据权利要求1所述的一种厚壁承压设备焊后局部感应热处理的加热均温方法，其特征在于，所述陶瓷纤维保温毯为至少50mm厚的三明治结构陶瓷纤维保温毯，该三明治结构陶瓷纤维保温毯的内层和外层均为玻璃纤维布，中间层为陶瓷纤维棉。
5.根据权利要求1所述的一种厚壁承压设备焊后局部感应热处理的加热均温方法，其特征在于，所述厚壁承压筒体的内壁和外壁分别铺设陶瓷纤维保温毯是指在承压筒体的内壁和外壁上均布设陶瓷纤维保温毯，陶瓷纤维保温毯以焊道的中心线为对称中心进行左右对称敷设；厚壁筒体外壁的陶瓷纤维保温毯覆盖的筒体长度为筒体壁厚的至少10倍，厚壁筒体内壁的陶瓷纤维保温毯覆盖的筒体长度为筒体壁厚的至少10倍。
6.根据权利要求1所述的一种厚壁承压设备焊后局部感应热处理的加热均温方法，其特征在于，所述柔性水冷电缆的标称截面积不小于50mm2，冷却水管的截面积不小于20mm2。
7.根据权利要求1所述的一种厚壁承压设备焊后局部感应热处理的加热均温方法，其特征在于，所述的柔性水冷加热电缆在厚壁筒体环焊缝中心线的两侧对称缠绕，环焊缝中心线处的柔性水冷加热电缆稀疏排列，远离焊道中心处的柔性水冷加热电缆密集排列；在厚壁承压筒体的轴线方向上，柔性水冷电缆缠绕的加热宽度不小于厚壁筒体壁厚的6倍。
8.根据权利要求1所述的一种厚壁承压设备焊后局部感应热处理的加热均温方法，其特征在于，所述升温、保温和降温过程中厚壁筒体内壁和外壁许用温差为T是指厚壁筒体外壁所有热电偶测得的最高温度与厚壁筒体内壁所有热电偶测得的最低温度之间的差值。
9.根据权利要求1所述的一种厚壁承压设备焊后局部感应热处理的加热均温方法，其特征在于，所述厚壁筒体外壁圆周方向许用温差为P是指厚壁筒体外壁所有测温热电偶测得的最高温度和最低温度之间的差值。
10.根据权利要求9所述的一种厚壁承压设备焊后局部感应热处理的加热均温方法，其特征在于，所述的T值不超过40℃，所述的P值不超过20℃。
CN202010421849.1A 2020-05-18 2020-05-18 厚壁承压设备焊后局部感应热处理的加热均温方法 Active CN111534680B (zh)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202010421849.1A CN111534680B (zh) 2020-05-18 2020-05-18 厚壁承压设备焊后局部感应热处理的加热均温方法
PCT/CN2020/113241 WO2021232618A1 (zh) 2020-05-18 2020-09-03 厚壁承压设备焊后局部感应热处理的加热均温方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202010421849.1A CN111534680B (zh) 2020-05-18 2020-05-18 厚壁承压设备焊后局部感应热处理的加热均温方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN111534680A true CN111534680A (zh) 2020-08-14
CN111534680B CN111534680B (zh) 2021-06-15

Family

ID=71974028

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202010421849.1A Active CN111534680B (zh) 2020-05-18 2020-05-18 厚壁承压设备焊后局部感应热处理的加热均温方法

Country Status (2)

Country Link
CN (1) CN111534680B (zh)
WO (1) WO2021232618A1 (zh)

Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112725572A (zh) * 2020-12-25 2021-04-30 中国石油大学(华东) 主副感应加热局部热处理方法
CN112853494A (zh) * 2020-12-31 2021-05-28 云南农业大学 一种单晶材料制备用高温炉顶腔分级减温控热的调温装置
CN113172386A (zh) * 2021-03-30 2021-07-27 共享铸钢有限公司 用于大型铸钢件的缺陷修补方法
WO2021232618A1 (zh) * 2020-05-18 2021-11-25 青岛科技大学 厚壁承压设备焊后局部感应热处理的加热均温方法
CN113702231A (zh) * 2021-08-11 2021-11-26 国能锅炉压力容器检验有限公司 一种减轻厚壁金属部件热疲劳损伤的方法
WO2023206817A1 (zh) * 2022-04-26 2023-11-02 华能(浙江)能源开发有限公司玉环分公司 基于分布式光纤的管道热处理温度监控方法
CN117506089A (zh) * 2023-12-26 2024-02-06 青岛科技大学 一种加氢反应器焊接中电弧磁偏吹的电磁感应消除方法

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114577841B (zh) * 2022-02-08 2024-06-11 首钢集团有限公司 一种钢铝焊接模拟方法

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104858555A (zh) * 2015-06-10 2015-08-26 江苏力沛电力工程技术服务有限公司 压力管道焊接工艺
CN105925788A (zh) * 2016-06-08 2016-09-07 中国能源建设集团湖南火电建设有限公司 大口径合金钢管焊接热处理工艺
CN109722525A (zh) * 2019-02-20 2019-05-07 中国石油大学(华东) 一种降低超大压力容器大型插入板焊后热处理过程中焊缝开裂风险的方法
CN109880993A (zh) * 2019-02-19 2019-06-14 中国石油大学(华东) 不等厚度接头局部焊后热处理温度场调控的装置和方法
CN110373525A (zh) * 2019-08-29 2019-10-25 中国石油大学(华东) 一种大型压力容器局部热处理过程优化及自动控温方法
CN110530541A (zh) * 2019-08-29 2019-12-03 中国石油大学(华东) 一种可精确模拟大型压力容器焊后热处理温度场计算方法

Family Cites Families (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4142713A (en) * 1974-11-26 1979-03-06 Nippon Steel Corporation Method of heat-treatment of welded pipe and apparatus therefor
JPS589786A (ja) * 1981-07-08 1983-01-20 Hitachi Ltd 配管系の溶接部の熱処理方法
CN202022959U (zh) * 2011-03-11 2011-11-02 河南第二火电建设公司 大功率全空冷感应加热设备
CN102605158B (zh) * 2012-03-27 2013-03-20 天津大学 现场工况厚壁p92管道局部热处理方法
CN206666597U (zh) * 2017-04-17 2017-11-24 燕山大学 一种用于焊管双边感应加热的装置
CN108866314B (zh) * 2018-07-04 2020-09-08 苏州热工研究院有限公司 一种保证大径厚壁管焊缝热处理均匀性的方法
CN111534680B (zh) * 2020-05-18 2021-06-15 青岛科技大学 厚壁承压设备焊后局部感应热处理的加热均温方法

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104858555A (zh) * 2015-06-10 2015-08-26 江苏力沛电力工程技术服务有限公司 压力管道焊接工艺
CN105925788A (zh) * 2016-06-08 2016-09-07 中国能源建设集团湖南火电建设有限公司 大口径合金钢管焊接热处理工艺
CN109880993A (zh) * 2019-02-19 2019-06-14 中国石油大学(华东) 不等厚度接头局部焊后热处理温度场调控的装置和方法
CN109722525A (zh) * 2019-02-20 2019-05-07 中国石油大学(华东) 一种降低超大压力容器大型插入板焊后热处理过程中焊缝开裂风险的方法
CN110373525A (zh) * 2019-08-29 2019-10-25 中国石油大学(华东) 一种大型压力容器局部热处理过程优化及自动控温方法
CN110530541A (zh) * 2019-08-29 2019-12-03 中国石油大学(华东) 一种可精确模拟大型压力容器焊后热处理温度场计算方法

Cited By (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2021232618A1 (zh) * 2020-05-18 2021-11-25 青岛科技大学 厚壁承压设备焊后局部感应热处理的加热均温方法
CN112725572A (zh) * 2020-12-25 2021-04-30 中国石油大学(华东) 主副感应加热局部热处理方法
CN112725572B (zh) * 2020-12-25 2022-06-21 中国石油大学(华东) 主副感应加热局部热处理方法
CN112853494A (zh) * 2020-12-31 2021-05-28 云南农业大学 一种单晶材料制备用高温炉顶腔分级减温控热的调温装置
CN113172386A (zh) * 2021-03-30 2021-07-27 共享铸钢有限公司 用于大型铸钢件的缺陷修补方法
CN113702231A (zh) * 2021-08-11 2021-11-26 国能锅炉压力容器检验有限公司 一种减轻厚壁金属部件热疲劳损伤的方法
WO2023206817A1 (zh) * 2022-04-26 2023-11-02 华能(浙江)能源开发有限公司玉环分公司 基于分布式光纤的管道热处理温度监控方法
CN117506089A (zh) * 2023-12-26 2024-02-06 青岛科技大学 一种加氢反应器焊接中电弧磁偏吹的电磁感应消除方法

Also Published As

Publication number Publication date
CN111534680B (zh) 2021-06-15
WO2021232618A1 (zh) 2021-11-25

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN111534680B (zh) 厚壁承压设备焊后局部感应热处理的加热均温方法
CN102605158B (zh) 现场工况厚壁p92管道局部热处理方法
US4229235A (en) Heat-treating method for pipes
CN108866314B (zh) 一种保证大径厚壁管焊缝热处理均匀性的方法
CN108517398B (zh) 一种大管径薄壁管焊后热处理装置及其使用方法
CN112725572B (zh) 主副感应加热局部热处理方法
WO2009119447A1 (ja) タイヤ加硫機
US4505763A (en) Heat-treating method of weld portion of piping system and heating coil for the heat treatment
CN104120241A (zh) 接管座对接接头局部焊后热处理方法
BRPI0821702B1 (pt) Método para controle de um perfil de aquecimento em seção transversal, orientado de maneira longitudinal, induzido em peça de trabalho eletricamente condutora sem concentradores de fluxo ou anéis de faraday, e, aparelho de aquecimento por indução elétrica para aquecer peça de trabalho eletricamente condutora sem concentradores de fluxo ou anéis de faraday
JP2007063642A (ja) 残留応力改善方法と高周波誘導加熱用コイル
US20200299794A1 (en) Apparatus and Methods for Heating and Quenching Tubular Members
CN104148840A (zh) 一种接管座对接接头局部焊后热处理方法
CN109182722B (zh) 大型压力容器外整体焊后热处理方法
CN213578759U (zh) 一种带水冷夹套管式加热炉体
CN112410530A (zh) 一种中频感应焊接接头热处理方法
JPH11209825A (ja) 溶接後熱処理装置
CN213086050U (zh) 一种高温受热面焊口及鳍片焊缝焊后热处理装置
CN207310373U (zh) 一种轮胎制造用的加热辊
CN111570580B (zh) 用于大直径厚壁管的加热装置及其加热方法
JP2004331999A (ja) 管の熱処理方法、及び熱処理装置
CN105986081A (zh) 一种tp92钢热处理工艺
JP2005098553A (ja) 熱交換器
CN106480287A (zh) 利于双相不锈钢性能的焊后热处理系统
CN203200313U (zh) 一种用于管道焊接热处理的内封堵装置

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant