CN112522503B - 一种水冷壁上集箱焊缝分区精准控温的热处理方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种水冷壁上集箱焊缝分区精准控温的热处理方法，其特征在于：水冷壁上集箱焊缝热处理采用五区分区控温，其中，五区分区包括：以水冷壁上集箱焊缝为中心包覆集箱焊缝的Ⅰ区主加热器控温区、紧靠Ⅰ区主加热器安装在水冷壁上集箱顶部的Ⅱ区辅助加热器控温区和Ⅲ区辅助加热器控温区、紧靠Ⅰ区主加热器安装在水冷壁上集箱底部的Ⅳ区凹型辅助加热器控温区和Ⅴ区凹型辅助加热器控温区；每个分区均由单独的控温热电偶控制与分区对应的加热器；本发明通过五区分区独立控温，实现了热处理过程温度的灵活调节，消除了使用绳式加热器无法对集箱上、下部温差进行调节的缺点；通过五区分区控温，实现了模块化安装，安装工艺简单，维护方便。
Description
技术领域
本发明属于水冷壁上集箱焊缝控温技术领域，具体涉及一种水冷壁上集箱焊缝分区精准控温的热处理方法
背景技术
水冷壁上集箱是火电机组用于汇集和分配水冷壁管内汽水工质的关键设备，其通常为无缝钢管加工而成的通长集箱结构；水冷壁上集箱正下方开有一排管孔，用于焊接集箱接管。锅炉厂在生产水冷壁上集箱时，通常将集箱和集箱接管同时焊接后做整体热处理；因此，新建电厂现场安装时只需将集箱接管与水冷壁小径管组对焊接，焊后一般不需要进行热处理。
近年来，火电机组受深度调峰影响，水冷壁上集箱内汽水工质参数频繁变化，部分火电机组集箱接管角焊缝出现频繁开裂。为改善水冷壁上集箱运行工况条件，治理集箱接管角焊缝频繁开裂缺陷，国内多家电厂对水冷壁上集箱进行分段处理。另外，火电机组还常遇到水冷壁上集箱因材质不合格需要局部更换的情况。由于水冷壁上集箱常在封闭炉顶大包内，集箱本身接管多，拆解更换复杂；因此，集箱分段或局部更换后焊缝热处理工作只能在现场进行。
图1所示为一种水冷壁上集箱(1)的集箱焊缝(3)位置结构示意图。水冷壁上集箱(1)焊缝两侧存在多且密的集箱接管(2)，集箱接管(2)阻碍热处理加热器的安装，也破坏了热处理时集箱圆周方向温度的均匀性，给焊接后的热处理工作带来了极大的困难。目前，现场通常采用绑扎式热电偶控温、绳式柔性陶瓷电阻加热器(4)直接缠绕集箱焊缝(3)的方式对焊缝进行热处理。
图2所示为使用绳式柔性陶瓷电阻加热器(4)对水冷壁上集箱(1)的集箱焊缝(3)进行热处理时加热器安装示意图。该热处理方法存在的问题是：
(a)使用绑扎式热电偶控温，热电偶测温点与集箱表面接触不牢靠，热处理高温阶段捆绑铁丝膨胀后热电偶易发生测点偏移或者脱离集箱表面造成测温偏差太大。
(b)使用绳式柔性陶瓷电阻加热器(4)直接缠绕集箱焊缝(3)，热处理时无法对集箱焊缝(3)不同区域进行温度调节，易造成集箱顶部焊缝及其附近母材硬度出现大幅度下降，而集箱接管(2)附近焊缝热处理后由于散热快、恒温温度低导致出现焊缝硬度仍然居高不下的情况。
(c)集箱接管(2)的阻挡使绳式柔性陶瓷电阻加热器(4)在集箱接管(2)附近较大面积区域内无法安装，导致该区域集箱焊缝(3)热处理温度低于设定值。
(d)该热处理方法无法对受集箱接管(2)散热影响的焊缝区域提供温度补偿和调节。
发明内容
本发明的目的在于克服上述水冷壁上集箱的集箱焊缝受热电偶控温方式和集箱接管影响无法进行有效、可靠热处理的缺点和不足，提供一种水冷壁上集箱焊缝分区精准控温的热处理方法。
为达到以上目的，本发明采用如下技术方案：
一种水冷壁上集箱焊缝分区精准控温的热处理方法，水冷壁上集箱焊缝热处理采用五区分区控温，其中，五区分区包括：以水冷壁上集箱焊缝3为中心包覆集箱焊缝的Ⅰ区主加热器12控温区、紧靠Ⅰ区主加热器安装在水冷壁上集箱顶部的Ⅱ区辅助加热器13控温区和Ⅲ区辅助加热器14控温区、紧靠Ⅰ区主加热器安装在水冷壁上集箱底部的Ⅳ区凹型辅助加热器15控温区和Ⅴ区凹型辅助加热器16控温区；每个分区均由单独的控温热电偶控制与分区对应的加热器；Ⅱ区辅助加热器13控温区、Ⅲ区辅助加热器14控温区、Ⅳ区凹型辅助加热器15控温区和Ⅴ区凹型辅助加热器16控温区分别设置有Ⅱ区辅助加热器控温热电偶6、Ⅲ区辅助加热器控温热电偶7、Ⅳ区凹型辅助加热器控温热电偶8和Ⅴ区凹型辅助加热器控温热电偶9；
从水冷壁上集箱1横截面顺时针看，周向四等分为0点、3点、6点和9点，其中0点位于顶部，还包括的热处理控温热电偶的布置方式如下：
(a)在水冷壁上集箱侧面3点位置管壁外表面焊缝中心安装Ⅰ区主加热器控温热电偶5；
(b)在水冷壁上集箱顶部0点、集箱底部6点和集箱侧面9点位置管壁外表面焊缝中心分别安装第一焊缝温度监测热电偶10(a)、第二焊缝温度监测热电偶10(b)和第三焊缝温度监测热电偶10(c)；
(c)在水冷壁上集箱底部6点位置管壁外表面焊缝两侧距焊缝边缘10mm处分别安装第二母材温度监测热电偶11(b)和第三母材温度监测热电偶11(c)；
(d)在水冷壁上集箱顶部0点位置管壁外表面焊缝两侧距焊缝边缘10mm处分别安装第四母材温度监测热电偶11(d)和第五母材温度监测热电偶11(e)；
(e)在水冷壁上集箱侧面3点、9点位置管壁外表面距焊缝边缘10mm处分别安装第一母材温度监测热电偶11(a)和第六母材温度监测热电偶11(f)，第一母材温度监测热电偶11(a)和第六母材温度监测热电偶11(f)分布在焊缝两侧。
所述Ⅱ区辅助加热器13和Ⅲ区辅助加热器14以集箱焊缝为中心对称布置在Ⅰ区主加热器12两侧，Ⅱ区辅助加热器13和Ⅲ区辅助加热器14规格相同、功率相同。
所述Ⅳ区凹型辅助加热器15和Ⅴ区凹型辅助加热器16以水冷壁上集箱焊缝为中心对称布置在Ⅰ区主加热器12两侧，Ⅳ区凹型辅助加热器15和Ⅴ区凹型辅助加热器16规格相同、功率相同。
所述Ⅰ区主加热器12由长15mm、宽8mm、厚度5mm的数个带孔陶瓷单元采用电加热丝穿过陶瓷单元内孔连接而成；Ⅰ区主加热器12宽度等于水冷壁上集箱焊缝3宽度的2倍，长度等于水冷壁上集箱1筒体外壁周长；Ⅰ区主加热器12宽度方向与水冷壁上集箱1筒体轴向平行，长度方向与水冷壁上集箱1的周向平行。
所述Ⅱ区辅助加热器13和Ⅲ区辅助加热器14由长15mm、宽8mm、厚度5mm的数个带孔陶瓷单元采用电加热丝穿过陶瓷单元内孔连接而成；Ⅱ区辅助加热器13和Ⅲ区辅助加热器14宽度等于水冷壁上集箱1筒体实测壁厚的2倍，长度等于水冷壁上集箱1筒体外壁周长的3/4倍；Ⅱ区辅助加热器13和Ⅲ区辅助加热器14宽度方向与水冷壁上集箱筒体轴向平行，长度方向与水冷壁上集箱的周向平行。
所述Ⅳ区凹型辅助加热器15和Ⅴ区凹型辅助加热器16由长15mm、宽8mm、厚度5mm的数个带孔陶瓷单元采用电加热丝穿过陶瓷单元内孔连接而成；凹型辅助加热器长度方向与水冷壁上集箱1筒体轴向平行，长度等于水冷壁上集箱筒体实测壁厚的2倍；凹型辅助加热器的宽度方向与水冷壁上集箱1的周向平行，宽度等于水冷壁上集箱1筒体外壁周长的1/4倍；凹型辅助加热器凹型槽宽度等于集箱接管2的直径，安装时凹型辅助加热器凹型槽与集箱接管2外壁相切。
所述Ⅱ区辅助加热器控温热电偶6和Ⅲ区辅助加热器控温热电偶7设定温度较Ⅰ区主加热器控温热电偶5设定恒温温度低30℃；Ⅳ区凹型辅助加热器控温热电偶8和Ⅴ区凹型辅助加热器控温热电偶9设定温度较Ⅰ区主加热器控温热电偶5设定恒温温度低20℃。
通过调整Ⅱ区辅助加热器控温热电偶6、Ⅲ区辅助加热器控温热电偶7、Ⅳ区凹型辅助加热器控温热电偶8、Ⅴ区凹型辅助加热器控温热电偶9设定温度，使Ⅰ区主加热器控温热电偶5实测温度和上集箱顶部、底部及上集箱侧面焊缝温度监测热电偶10实测温度差2℃以内。
焊缝热处理恒温后水冷壁上集箱1整周焊缝的两侧母材温度监测热电偶实测温度较与之对应的焊缝温度监测热电偶实测温度低至少6℃，且低于该母料焊后热处理温度最小值。
控温热电偶使用储能焊机焊接固定K分度热电偶丝固定。
综上所述，与现有技术相比，本发明的优点在于：
1、本发明热处理方法通过5区分区独立控温，实现了热处理过程温度的灵活调节，消除了使用绳式加热器无法对集箱顶部、底部温差进行调节的缺点。
2、本发明热处理方法通过5区分区控温，实现了模块化安装，安装工艺简单，维护方便。
3、本发明热处理方法通过在集箱焊缝整周科学安装焊缝控温热电偶和焊缝及母材温度监测热电偶，实现了热处理温度的精准控制，焊缝恒温温度的温差控制在2℃以内的同时保证母材恒温温度不超温。
4、本发明热处理方法通过设计专门的“凹”形履带式陶瓷加热器，增大了水冷壁上集箱接管处加热面积，消除了集箱接管散热对焊缝热处理的影响。
5、本发明热处理方法通过储能焊机焊接固定K分度热电偶丝，热电偶安装牢靠，测温准确。
附图说明
图1为水冷壁上集箱的集箱焊缝位置结构示意图。
图2为常用的使用绳式柔性陶瓷电阻加热器对水冷壁上集箱的集箱焊缝进行热处理时加热器安装示意图。
图3a、图3b和图3c分别为本发明水冷壁上集箱焊缝分区独立精准控温的控温热电偶和监测温度热电偶安装位置正视图、仰视图和左视图示意图。
图4a和图4b分别为水冷壁上集箱焊缝五区分区独立控温加热器安装位置立体图和主视图。
图5a、图5b和图5c分别为Ⅰ区主加热器、Ⅱ区辅助加热器和Ⅳ区凹型辅助加热器展开结构示意图。
图6为水冷壁上集箱焊缝5区分区独立控温加热器展开相对位置示意图。
附图标记说明：
1-水冷壁上集箱；2-集箱接管；3-焊缝；4-绳式柔性陶瓷电阻加热器；5-Ⅰ区主加热器控温热电偶；6-Ⅱ区辅助加热器控温热电偶；7-Ⅲ区辅助加热器控温热电偶；8-Ⅳ区凹型辅助加热器控温热电偶；9-Ⅴ区凹型辅助加热器控温热电偶；10-焊缝温度监测热电偶：10(a)-第一焊缝温度监测热电偶，10(b)-第二焊缝温度监测热电偶，10(c)-第三焊缝温度监测热电偶；11-母材温度监测热电偶：11(a)-第一母材温度监测热电偶，11(b)-第二母材温度监测热电偶，11(c)-第三母材温度监测热电偶，11(d)-第四母材温度监测热电偶，11(e)-第五母材温度监测热电偶，11(f)-第六母材温度监测热电偶；12-Ⅰ区主加热器；13-Ⅱ区辅助加热器；14-Ⅲ区辅助加热器；15-Ⅳ区凹型辅助加热器；16-Ⅴ区凹型辅助加热器。
具体实施方式
为使本发明更加明显易懂，以下结合附图对本发明作如下详细说明：
如图1所示为一种水冷壁上集箱的集箱焊缝位置结构示意图。水冷壁上集箱由水冷壁上集箱(1)和集箱接管(2)两部分组成，焊缝(3)处在集箱接管中间位置。
如图4a和图4b所示，本发明一种水冷壁上集箱焊缝分区精准控温的热处理方法，水冷壁上集箱焊缝热处理采用五区分区控温，其中，五区分区包括：以水冷壁上集箱焊缝3为中心包覆集箱焊缝的Ⅰ区主加热器12控温区、紧靠Ⅰ区主加热器安装在水冷壁上集箱顶部的Ⅱ区辅助加热器13控温区和Ⅲ区辅助加热器14控温区、紧靠Ⅰ区主加热器安装在水冷壁上集箱底部的Ⅳ区凹型辅助加热器15控温区和Ⅴ区凹型辅助加热器16控温区；每个分区均由单独的控温热电偶控制与分区对应的加热器；Ⅱ区辅助加热器13控温区、Ⅲ区辅助加热器14控温区、Ⅳ区凹型辅助加热器15控温区和Ⅴ区凹型辅助加热器16控温区分别设置有Ⅱ区辅助加热器控温热电偶6、Ⅲ区辅助加热器控温热电偶7、Ⅳ区凹型辅助加热器控温热电偶8和Ⅴ区凹型辅助加热器控温热电偶9。
如图3a、图3b和图3c所示，从水冷壁上集箱1横截面顺时针看，周向四等分为0点、3点、6点和9点，其中0点位于顶部，还包括的热处理控温热电偶的布置方式如下：
(a)在水冷壁上集箱侧面3点位置管壁外表面焊缝中心安装Ⅰ区主加热器控温热电偶5；
(b)在水冷壁上集箱顶部0点、集箱底部6点和集箱侧面9点位置管壁外表面焊缝中心分别安装第一焊缝温度监测热电偶10(a)、第二焊缝温度监测热电偶10(b)和第三焊缝温度监测热电偶10(c)；
(c)在水冷壁上集箱底部6点位置管壁外表面焊缝两侧距焊缝边缘10mm处分别安装第二母材温度监测热电偶11(b)和第三母材温度监测热电偶11(c)；
(d)在水冷壁上集箱顶部0点位置管壁外表面焊缝两侧距焊缝边缘10mm处分别安装第四母材温度监测热电偶11(d)和第五母材温度监测热电偶11(e)；
(e)在水冷壁上集箱侧面3点、9点位置管壁外表面距焊缝边缘10mm处分别安装第一母材温度监测热电偶11(a)和第六母材温度监测热电偶11(f)，第一母材温度监测热电偶11(a)和第六母材温度监测热电偶11(f)分布在焊缝两侧。
作为本发明的优选实施方式，所述Ⅱ区辅助加热器13和Ⅲ区辅助加热器14以集箱焊缝为中心对称布置在Ⅰ区主加热器12两侧，Ⅱ区辅助加热器13和Ⅲ区辅助加热器14规格相同、功率相同。
作为本发明的优选实施方式，所述Ⅳ区凹型辅助加热器15和Ⅴ区凹型辅助加热器16以水冷壁上集箱焊缝为中心对称布置在Ⅰ区主加热器12两侧，Ⅳ区凹型辅助加热器15和Ⅴ区凹型辅助加热器16规格相同、功率相同。
如图5a所示，作为本发明的优选实施方式，所述Ⅰ区主加热器12由长15mm、宽8mm、厚度5mm的数个带孔陶瓷单元采用电加热丝穿过陶瓷单元内孔连接而成；Ⅰ区主加热器12宽度等于水冷壁上集箱焊缝3宽度的2倍，长度等于水冷壁上集箱1筒体外壁周长；Ⅰ区主加热器12宽度方向与水冷壁上集箱1筒体轴向平行，长度方向与水冷壁上集箱1的周向平行。
如图5b所示，作为本发明的优选实施方式，所述Ⅱ区辅助加热器13和Ⅲ区辅助加热器14由长15mm、宽8mm、厚度5mm的数个带孔陶瓷单元采用电加热丝穿过陶瓷单元内孔连接而成；Ⅱ区辅助加热器13和Ⅲ区辅助加热器14宽度等于水冷壁上集箱1筒体实测壁厚的2倍，长度等于水冷壁上集箱1筒体外壁周长的3/4倍；Ⅱ区辅助加热器13和Ⅲ区辅助加热器14宽度方向与水冷壁上集箱筒体轴向平行，长度方向与水冷壁上集箱的周向平行。
如图5c所示，作为本发明的优选实施方式，所述Ⅳ区凹型辅助加热器15和Ⅴ区凹型辅助加热器16由长15mm、宽8mm、厚度5mm的数个带孔陶瓷单元采用电加热丝穿过陶瓷单元内孔连接而成；凹型辅助加热器长度方向与水冷壁上集箱1筒体轴向平行，长度等于水冷壁上集箱筒体实测壁厚的2倍；凹型辅助加热器的宽度方向与水冷壁上集箱1的周向平行，宽度等于水冷壁上集箱1筒体外壁周长的1/4倍；凹型辅助加热器凹型槽宽度等于集箱接管2的直径，安装时凹型辅助加热器凹型槽与集箱接管2外壁相切。
作为本发明的优选实施方式，所述Ⅱ区辅助加热器控温热电偶6和Ⅲ区辅助加热器控温热电偶7设定温度较Ⅰ区主加热器控温热电偶5设定恒温温度低30℃；Ⅳ区凹型辅助加热器控温热电偶8和Ⅴ区凹型辅助加热器控温热电偶9设定温度较Ⅰ区主加热器控温热电偶5设定恒温温度低20℃。
作为本发明的优选实施方式，通过调整Ⅱ区辅助加热器控温热电偶6、Ⅲ区辅助加热器控温热电偶7、Ⅳ区凹型辅助加热器控温热电偶8、Ⅴ区凹型辅助加热器控温热电偶9设定温度，使Ⅰ区主加热器控温热电偶5实测温度和上集箱顶部、底部及上集箱侧面焊缝温度监测热电偶10实测温度差2℃以内。
作为本发明的优选实施方式，焊缝热处理恒温后水冷壁上集箱1整周焊缝的两侧母材温度监测热电偶实测温度较与之对应的焊缝温度监测热电偶实测温度低至少6℃，且低于该母料焊后热处理温度最小值。
作为本发明的优选实施方式，控温热电偶使用储能焊机焊接固定K分度热电偶丝固定。
如图6所示，为水冷壁上集箱焊缝5区分区独立控温加热器展开相对位置示意图。
所有控温热电偶和温度监测热电偶均通过储能焊机焊接固定，控温热电偶使用补偿导线引出与智能温度控制柜连接，温度监测热电偶分别与温度测量仪连接，就近监测温度。
图4a和图4b所示为水冷壁上集箱焊缝五区分区独立控温加热器安装位置示意图。首先将Ⅰ区主加热器12宽度中心与焊缝中心对齐后使用12号铁丝扎紧，其次将等功率、同规格的Ⅱ区辅助加热器13和Ⅲ区辅助加热器14对称安装在Ⅰ区主加热器12两侧，最后将等功率、同规格的Ⅳ区凹型辅助加热器15和Ⅴ区凹型辅助加热器16安装在集箱底部的Ⅰ区主加热器12两侧。所有加热器安装完毕后，将加热器通过二次线与智能温度控制柜连接。以焊缝中心为分界线，采用硅酸铝耐火纤维棉进行保温，每侧保温宽度比加热宽度至少增加2倍壁厚。
将Ⅱ区辅助加热器控温热电偶6、Ⅲ区辅助加热器控温热电偶7设定的恒温温度较Ⅰ区主加热器控温热电偶5设定的恒温温度低30℃左右；将Ⅳ区凹型辅助加热器控温热电偶8和Ⅴ区凹型辅助加热器控温热电偶9设定的恒温温度较Ⅰ区主加热器控温热电偶5设定的恒温温度低20℃左右；Ⅱ区辅助加热器13、Ⅲ区辅助加热器14、Ⅳ区凹型辅助加热器15、Ⅴ区凹型辅助加热器16和Ⅰ区主加热器12同时开始热处理升温。当Ⅰ区主加热器控温热电偶5达到设定的恒温温度后，使用温度测量仪对焊缝温度监测热电偶进行测温监测，通过二次调整Ⅰ区主加热器控温热电偶5和Ⅱ区辅助加热器控温热电偶6、Ⅲ区辅助加热器控温热电偶7、Ⅳ区凹型辅助加热器控温热电偶8、Ⅴ区凹型辅助加热器控温热电偶9设定的恒温温度，使焊缝温度监测热电偶实测温度与焊缝温度监测热电偶设定的恒温温度差值在2℃以内，使恒温后集箱整周焊缝两侧母材温度监测热电偶实测温度较与之对应的焊缝温度监测热电偶实测温度低至少6℃，且低于该材料焊后热处理温度最小值。水冷壁上集箱焊缝通过智能温度控制柜控制按热处理工艺参数完成升温、恒温和降温后，完成水冷壁上集箱焊缝焊后热处理。
实施案例：
某电厂对水冷壁上集箱进行分段改造处理，改造后需对集箱分段焊缝进行热处理。水冷壁上集箱规格为Φ273×60mm，材质为15CrMoG。给定的焊后热处理工艺参数为：恒温温度680℃，恒温时间2.25h，升降温速度104℃/h。
采用本发明方法对该水冷壁上集箱焊缝进行焊后热处理，具体实施步骤如下：
(1)布置热电偶：
在集箱侧面管壁外表面焊缝中心安装1支热电偶作为主加热器控温热电偶；
在集箱底部和两侧管壁外表面焊缝中心各安装1支热电偶，作为焊缝温度监测热电偶；在集箱顶部和底部管壁外表面焊缝两侧距焊缝边缘10mm母材处各安装2支热电偶，作为母材温度监测热电偶；在集箱两侧管壁外表面焊缝单侧距焊缝边缘10mm母材处各安装1支热电偶，作为集箱侧面母材温度监测热电偶。将所有热电偶均通过储能焊机焊接固定，控温热电偶使用补偿导线引出与智能温度控制柜连接，监测热电偶分别与温度测量仪连接，就近监测温度。
(2)布置Ⅰ区主加热器：将Ⅰ区主加热器宽度中心与焊缝中心对齐后使用12号铁丝绑扎固定，Ⅰ区主加热器功率为5kw。
(3)布置Ⅱ区、Ⅲ区辅助加热器：将等功率、同规格的Ⅱ区辅助加热器和Ⅲ区辅助加热器对称安装在Ⅰ区主加热器两侧，Ⅱ区辅助加热器和Ⅲ区辅助加热器功率均为10kw。
(4)布置Ⅳ区、Ⅴ区凹型辅助加热器：将等功率、同规格的Ⅳ区凹型辅助加热器和Ⅴ区凹型辅助加热器对称安装在Ⅰ区主加热器两侧，Ⅳ区凹型辅助加热器和Ⅴ区凹型辅助加热器功率均为2.5kw。
(5)以焊缝中心为分界线，采用硅酸铝耐火纤维棉进行保温，每侧保温宽度比加热器宽度增加120mm。
(6)设定集箱主加热器热处理曲线：恒温温度680℃，恒温时间2.25h，升降温速度104℃/h。
(7)设定Ⅱ区辅助加热器、Ⅲ区辅助加热器热处理曲线：恒温温度650℃，恒温时间2.25h，升降温速度104℃/h。
(8)设定Ⅳ区凹型辅助加热器、Ⅴ区凹型辅助加热器热处理曲线：恒温温度660℃，恒温时间2.25h，升降温速度104℃/h。恒温温度适当提高为集箱接管散热提供温度补偿。
(9)将Ⅰ区主加热器、Ⅱ区辅助加热器、Ⅲ区辅助加热器、Ⅳ区凹型辅助加热器和Ⅴ区凹型辅助加热器接线端通过二次线接入智能温度控制柜，加热器控制温度信号由相应的控温热电偶提供。
(10)主加热器、辅助加热器同时开始升温加热。
(11)集箱焊缝Ⅰ区主加热器控温热电偶达到680℃时，使用温度测量仪对焊缝温度监测热电偶进行测温监测，使焊缝监测热电偶测得温度在678℃～680℃之间。使用温度测量仪对母材温度监测热电偶进行测温监测，使每侧焊缝温度监测热电偶两侧的母材温度监测热电偶温度低于670℃。通过调整辅助加热器设定温度和局部增加或减少保温棉厚度的方式实现上述温度调整。
工程实施时，使用温度测量仪对热处理温度测量表明，水冷壁上集箱焊缝通过分区控温、多点监测热处理时，Ⅰ区主加热器控温热电偶达到设定温度时，集箱整周焊缝温度稳定在680℃，母材监测热电偶温度均在665～670℃之间；在焊缝达到热处理规定恒温温度时，母材不发生超温。
Claims (8)
1.一种水冷壁上集箱焊缝分区精准控温的热处理方法，其特征在于：水冷壁上集箱焊缝热处理采用五区分区控温，其中，五区分区包括：以水冷壁上集箱焊缝(3)为中心包覆集箱焊缝的Ⅰ区主加热器(12)控温区、紧靠Ⅰ区主加热器安装在水冷壁上集箱顶部的Ⅱ区辅助加热器(13)控温区和Ⅲ区辅助加热器(14)控温区、紧靠Ⅰ区主加热器安装在水冷壁上集箱底部的Ⅳ区凹型辅助加热器(15)控温区和Ⅴ区凹型辅助加热器(16)控温区；每个分区均由单独的控温热电偶控制与分区对应的加热器；Ⅱ区辅助加热器(13)控温区、Ⅲ区辅助加热器(14)控温区、Ⅳ区凹型辅助加热器(15)控温区和Ⅴ区凹型辅助加热器(16)控温区分别设置有Ⅱ区辅助加热器控温热电偶(6)、Ⅲ区辅助加热器控温热电偶(7)、Ⅳ区凹型辅助加热器控温热电偶(8)和Ⅴ区凹型辅助加热器控温热电偶(9)；
从水冷壁上集箱(1)横截面顺时针看，周向四等分为0点、3点、6点和9点，其中0点位于顶部，还包括的热处理控温热电偶的布置方式如下：
(a)在水冷壁上集箱侧面3点位置管壁外表面焊缝中心安装Ⅰ区主加热器控温热电偶(5)；
(b)在水冷壁上集箱顶部0点、集箱底部6点和集箱侧面9点位置管壁外表面焊缝中心分别安装第一焊缝温度监测热电偶(10(a))、第二焊缝温度监测热电偶(10(b))和第三焊缝温度监测热电偶(10(c))；
(c)在水冷壁上集箱底部6点位置管壁外表面焊缝两侧距焊缝边缘10mm处分别安装第二母材温度监测热电偶(11(b))和第三母材温度监测热电偶(11(c))；
(d)在水冷壁上集箱顶部0点位置管壁外表面焊缝两侧距焊缝边缘10mm处分别安装第四母材温度监测热电偶(11(d))和第五母材温度监测热电偶(11(e))；
(e)在水冷壁上集箱侧面3点、9点位置管壁外表面距焊缝边缘10mm处分别安装第一母材温度监测热电偶(11(a))和第六母材温度监测热电偶(11(f))，第一母材温度监测热电偶(11(a))和第六母材温度监测热电偶(11(f))分布在焊缝两侧；
所述Ⅱ区辅助加热器(13)和Ⅲ区辅助加热器(14)以集箱焊缝为中心对称布置在Ⅰ区主加热器(12)两侧，Ⅱ区辅助加热器(13)和Ⅲ区辅助加热器(14)规格相同、功率相同；
所述Ⅳ区凹型辅助加热器(15)和Ⅴ区凹型辅助加热器(16)以水冷壁上集箱焊缝为中心对称布置在Ⅰ区主加热器(12)两侧，Ⅳ区凹型辅助加热器(15)和Ⅴ区凹型辅助加热器(16)规格相同、功率相同。
2.如权利要求1所述的一种水冷壁上集箱焊缝分区精准控温的热处理方法，其特征在于：所述Ⅰ区主加热器(12)由长15mm、宽8mm、厚度5mm的数个带孔陶瓷单元采用电加热丝穿过陶瓷单元内孔连接而成；Ⅰ区主加热器(12)宽度等于水冷壁上集箱焊缝(3)宽度的2倍，长度等于水冷壁上集箱(1)筒体外壁周长；Ⅰ区主加热器(12)宽度方向与水冷壁上集箱(1)筒体轴向平行，长度方向与水冷壁上集箱(1)的周向平行。
3.如权利要求1所述的一种水冷壁上集箱焊缝分区精准控温的热处理方法，其特征在于：所述Ⅱ区辅助加热器(13)和Ⅲ区辅助加热器(14)由长15mm、宽8mm、厚度5mm的数个带孔陶瓷单元采用电加热丝穿过陶瓷单元内孔连接而成；Ⅱ区辅助加热器(13)和Ⅲ区辅助加热器(14)宽度等于水冷壁上集箱(1)筒体实测壁厚的2倍，长度等于水冷壁上集箱(1)筒体外壁周长的3/4倍；Ⅱ区辅助加热器(13)和Ⅲ区辅助加热器(14)宽度方向与水冷壁上集箱筒体轴向平行，长度方向与水冷壁上集箱的周向平行。
4.如权利要求1所述的一种水冷壁上集箱焊缝分区精准控温的热处理方法，其特征在于：所述Ⅳ区凹型辅助加热器(15)和Ⅴ区凹型辅助加热器(16)由长15mm、宽8mm、厚度5mm的数个带孔陶瓷单元采用电加热丝穿过陶瓷单元内孔连接而成；凹型辅助加热器长度方向与水冷壁上集箱(1)筒体轴向平行，长度等于水冷壁上集箱筒体实测壁厚的2倍；凹型辅助加热器的宽度方向与水冷壁上集箱(1)的周向平行，宽度等于水冷壁上集箱(1)筒体外壁周长的1/4倍；凹型辅助加热器凹型槽宽度等于集箱接管(2)的直径，安装时凹型辅助加热器凹型槽与集箱接管(2)外壁相切。
5.如权利要求1所述的一种水冷壁上集箱焊缝分区精准控温的热处理方法，其特征在于：所述Ⅱ区辅助加热器控温热电偶(6)和Ⅲ区辅助加热器控温热电偶(7)设定温度较Ⅰ区主加热器控温热电偶(5)设定恒温温度低30℃；Ⅳ区凹型辅助加热器控温热电偶(8)和Ⅴ区凹型辅助加热器控温热电偶(9)设定温度较Ⅰ区主加热器控温热电偶(5)设定恒温温度低20℃。
6.如权利要求1所述的一种水冷壁上集箱焊缝分区精准控温的热处理方法，其特征在于：通过调整Ⅱ区辅助加热器控温热电偶(6)、Ⅲ区辅助加热器控温热电偶(7)、Ⅳ区凹型辅助加热器控温热电偶(8)、Ⅴ区凹型辅助加热器控温热电偶(9)设定温度，使Ⅰ区主加热器控温热电偶(5)实测温度和上集箱顶部、底部及上集箱侧面焊缝温度监测热电偶(10)实测温度差2℃以内。
7.如权利要求1所述的一种水冷壁上集箱焊缝分区精准控温的热处理方法，其特征在于：焊缝热处理恒温后水冷壁上集箱(1)整周焊缝的两侧母材温度监测热电偶实测温度较与之对应的焊缝温度监测热电偶实测温度低至少6℃，且低于该母料焊后热处理温度最小值。
8.如权利要求1所述的一种水冷壁上集箱焊缝分区精准控温的热处理方法，其特征在于：控温热电偶使用储能焊机焊接固定K分度热电偶丝固定。
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