CN116516142A - 一种异型焊接接头热处理温度补偿方法及系统 - Google Patents

一种异型焊接接头热处理温度补偿方法及系统 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种异型焊接接头热处理温度补偿方法，获取不规则件温度梯度变化最大的第一点位与第一焊缝中心的第一距离；其中，第一焊缝为不规则件与第一直管件的第一端之间的焊缝；与第一直管件规格相同的任意两个直管件之间存在第二焊缝，获取距离第二焊缝中心第一距离的第二点位的温度循环曲线；其中，所述温度循环曲线为正常焊接工艺进行热处理时的温度循环曲线；控制第一点位处的第一加热装置的温度曲线以使得与所述温度循环曲线一致；本发明通过合理布置加热装置、热电偶、保温宽度及热处理曲线，减少或消除了不可控因素对焊接的影响，保证了焊接热处理的质量，从而实现了热处理温度场的合理分布，提高了热处理合格率。

Description

一种异型焊接接头热处理温度补偿方法及系统
技术领域
本发明涉及焊接温度控制技术领域，特别涉及一种异型焊接接头热处理温度补偿方法及系统。
背景技术
本部分的陈述仅仅是提供了与本发明相关的背景技术，并不必然构成现有技术。
随着电站锅炉效率的提高，其温度、压力参数的不断提高，关键部位的高温高压部件往往采用高合金钢材质，如过热器和主蒸汽部件上往往采用T91/P91、T92/P92、122、super304H、SA213-TP347HFG、SA213-TP310HCBN或HR3C等新型耐热钢，这些合金钢的性能是锅炉安全稳定运行的重要保证，而热处理工艺的是影响高合金钢性能的关键因素。
在常规的热处理时，通常焊缝两侧导热条件相同(如直管的焊缝)，控温热电偶布置在焊缝中心，测温热电偶布置于焊缝边缘1倍壁厚处，加热装置在焊缝两侧对称布置；
采用上述方法进行以下几种类型的异型接头的热处理时存在局限性：
(1)横向单向导热异型焊接接头，该类接头局部焊后热处理时，热量从焊缝一侧向另一侧传导，加热区域最高温度点理论上位于结构端部，焊缝仅存在厚度方向和横向单向上的温度梯度，这类接头典型的结构形式如：联箱端盖接头、联箱和容器手孔盖接头，结构端部或近端部接头，如集箱、管道和容器的支座接头；
(2)横向双向导热异型焊接接头，该类接头局部焊后热处理时，热能在焊缝横向方向上向两侧传导，但受接头结构、材料的影响，向焊缝两侧传导热量的速率并不一定相同，焊缝两侧横向温度场呈非对称分布，这类接头典型的结构型式，如：变径管连接接头、异种钢焊接接头、容器和联箱接管座对接接头、不等厚板-板对接接头和角接头；
(3)横向和纵向导热异型焊接接头，该类接头局部焊后热处理时，热能除在焊缝横向方向上向两侧传导外，还存在沿焊缝纵向的热传导，焊缝横向两侧温度场呈非对称分布，焊缝纵向也存在温度梯度，这类接头典型的结构型式如：三通主管焊接接头、三通支管焊接接头、焊制三通焊接接头和大型阀壳接管焊接接头；
以上三种不规则结构进行热处理时，焊缝两侧温度场均呈不对称分布，温度的最高点不在焊缝处，如果按照常规的热处理方式，可能导致焊缝两侧局部过热，存在焊接不牢固的风险。
发明内容
为了解决现有技术的不足，本发明提供了一种异型焊接接头热处理温度补偿方法及系统，通过合理布置加热装置、热电偶、保温宽度及热处理曲线，减少或消除了不可控因素对焊接的影响，保证了焊接热处理的质量，从而实现了热处理温度场的合理分布，提高了热处理合格率。
为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
本发明第一方面提供了一种异型焊接接头热处理温度补偿方法。
一种异型焊接接头热处理温度补偿方法，包括以下过程：
获取不规则件温度梯度变化最大的第一点位与第一焊缝中心的第一距离；其中，第一焊缝为不规则件与第一直管件的第一端之间的焊缝；
与第一直管件规格相同的任意两个直管件之间存在第二焊缝，获取距离第二焊缝中心第一距离的第二点位的温度循环曲线；其中，所述温度循环曲线为正常焊接工艺进行热处理时的温度循环曲线；
控制第一点位处的第一加热装置的温度曲线以使得与所述温度循环曲线一致。
作为本发明第一方面进一步的限定，第一点位和第二点位位于管道相同的环向位置上。
作为本发明第一方面进一步的限定，第一焊缝所在位置的第二温控装置和第二焊缝所在位置的第三温控装置的布局相同或者相似。
作为本发明第一方面更进一步的限定，第二温控装置和第三温控装置均采用相同的正常焊接工艺时的热处理方式进行温度控制。
作为本发明第一方面进一步的限定，第一点位的所在位置布置有第一热电偶，第一焊缝的所在位置布置有第二热电偶，第一热电偶和第二热电偶之间的不规则件上布置有第三热电偶；
第二焊缝的所在位置布置有第四热电偶，第二点位的所在位置布置有第六热电偶，第四热电偶和第六热电偶之间的直管件上布置有第五热电偶。
作为本发明第一方面更进一步的限定，第二热电偶与第三热电偶之间的距离为第三距离，第四热电偶与第五热电偶之间的距离为第四距离，第三距离和第四距离相同。
作为本发明第一方面更进一步的限定，对比第五热电偶的热循环曲线和第三热电偶的热循环曲线，如果任何相同时刻两条曲线的温度偏差均在设定范围以内，则第一焊缝和第二焊层的两侧温度场梯度分布对称。
本发明第二方面提供了一种异型焊接接头热处理温度补偿系统。
一种异型焊接接头热处理温度补偿系统，包括：
第一焊缝数据获取模块，被配置为：获取不规则件温度梯度变化最大的第一点位与第一焊缝中心的第一距离；其中，第一焊缝为不规则件与第一直管件的第一端之间的焊缝；
第二焊缝数据获取模块，被配置为：与第一直管件规格相同的任意两个直管件之间存在第二焊缝，获取距离第二焊缝中心第一距离的第二点位的温度循环曲线；其中，所述温度循环曲线为正常焊接工艺进行热处理时的温度循环曲线；
温度控制模块，被配置为：控制第一点位处的第一加热装置的温度曲线以使得与所述温度循环曲线一致。
作为本发明第一方面进一步的限定，第一点位的所在位置布置有第一热电偶，第一焊缝的所在位置布置有第二热电偶，第一热电偶和第二热电偶之间的不规则件上布置有第三热电偶；
第二焊缝的所在位置布置有第四热电偶，第二点位的所在位置布置有第六热电偶，第四热电偶和第六热电偶之间的直管件上布置有第五热电偶。
作为本发明第一方面更进一步的限定，第二热电偶与第三热电偶之间的距离为第三距离，第四热电偶与第五热电偶之间的距离为第四距离，第三距离和第四距离相同。
作为本发明第一方面更进一步的限定，对比第五热电偶的热循环曲线和第三热电偶的热循环曲线，如果任何相同时刻两条曲线的温度偏差均在设定范围以内，则第一焊缝和第二焊层的两侧温度场梯度分布对称。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
1、本发明创新性的提出了一种异型焊接接头热处理温度补偿方法及系统，通过合理布置加热装置、热电偶、保温宽度及热处理曲线，减少或消除了不可控因素对焊接的影响，保证了焊接热处理的质量，从而实现了热处理温度场的合理分布，提高了热处理合格率。
2、本发明创新性的提出了一种异型焊接接头热处理温度补偿方法及系统，使焊缝两侧温度场均匀分布，温度最高点出现在焊缝中心，实现了温度场中心的精准控制，避免了温度中心偏移造成的接头或其周围母材局部过热而导致的报废。
3、本发明创新性的提出了一种异型焊接接头热处理温度补偿方法及系统，使不规则件的焊缝两侧温度梯度的分布尽量趋同于直管焊缝两侧温度梯度分布，使均温区保持在合理宽度内，不会过度扩大或缩小，减少了热处理时的热循环对焊缝周围母材的不利影响。
4、本发明创新性的提出了一种异型焊接接头热处理温度补偿方法及系统，根据管道的材质和规格的不同，可形成热处理控温曲线的数据库，从而提高热处理一次合格率，节省电能、人力和时间。
本发明附加方面的优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。
附图说明
构成本发明的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。
图1为本发明实施例1提供的一种异型焊接接头热处理温度补偿方法的流程示意图；
图2为本发明实施例1提供的A点和B电相对位置示意图；
图3为本发明实施例2提供的一种异型焊接接头热处理温度补偿系统的原理示意图；
其中，1-不规则件；2-第一直管；3-第二直管；4-第三直管；5-第一加热装置；6-第二加热装置；7-第三加热装置；8-第一焊缝；9-第二焊缝。
具体实施方式
下面结合附图与实施例对本发明作进一步说明。
应该指出，以下详细说明都是示例性的，旨在对本发明提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本发明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发明的示例性实施方式。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。
在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
实施例1：
如图1所示，本发明实施例1提供了一种异型焊接接头热处理温度补偿方法，本实施所述的异型焊接接头是指在局部焊后热处理过程中，由于结构、材料的原因，焊缝两侧非对称导热的焊接接头，包括以下过程：
S1：根据需热处理的不规则件的形状和规格等外形特点，分析其温度梯度变化最大的点(即此点附近区域散热最快)，如图1中A点(即第一点位)，并测量A点到第一焊缝8中心的距离，如图1中的L1。
本实施例中，第一焊缝8用于连接不规则件1与第一直管2，即第一焊缝8用于将不规则件1的直管一端(不规则件1包括部分直管段)与第一直管2的第一端固定连接。
S2：在同种规格的直管段焊缝(即第二焊缝9)附近，找到距离第二焊缝9中心同等距离L1的点B(即第二点位)，B点应与A点在管道截面上的位置相同(如图2所示，A点和B点均在12点位置)，在B点布置测温热电偶f(即第六热电偶)；
本实施例中，B点位于直管3上，第二焊缝8用于将第二直管3的第二端与第三直管4的第一端固定连接；可以理解的，第二直管3和第三直管4为与第一管件2规格(包括直径，壁厚等)相同的任意两个直管件，可选的，第二直管3和第一管件可以是一根管件，也可以中间间隔多个管件，这里不再赘述。
S3：对直管段焊接接头按正常工艺进行热处理，从f热电偶得到B点的温度循环曲线F(t)；
可以理解的，这里的正常工艺即根据焊接要求设定的热处理工艺，即直管段焊接时的常用工艺，这里不同材质或者不同型号的管段焊接可能不同，这里本领域技术人员可以根据具体工况进行设定，这里不做特定限定。
S4：处理不规则件焊缝时，在A点设置控温热电偶a(即第一热电偶)，控制在其周围设置的独立加热装置(即第一加热装置5)的温度曲线，在第一焊缝周边按正常工艺布置第二加热装置6及热电偶b(第二热电偶)、热电偶c(第三热电偶)；
在第二焊缝周边按正常工艺布置第三加热装置7及热电偶d(第四热电偶)和热电偶e(第五热电偶)，热电偶c至热电偶b的距离与热电偶e至热电偶d的距离相同；
第二加热装置6布置与直管段热处理时的第三加热装置7布置相似或者相同，但可在散热较快的不规则件周围适当增加保温厚度和宽度。
S5：将S3从B点得到的循环曲线F(t)设置为a热电偶的控温曲线，热电偶b的控温曲线按正常工艺设置，对不规则件实施热处理。
S6：对比直管段处e测温热电偶和不规则件c测温热电偶的热循环曲线，如果任何相同时刻两条曲线的温度偏差均在±5℃以内，证明焊缝两侧温度场梯度分布对称，则将热循环曲线F(t)存档。
S7：如需对同导热系数相近、同规格管道但不同情况的不规则件实施热处理，直接重复S4-S5即可。
实施例2：
如图2所示，本发明实施例2提供了一种异型焊接接头热处理温度补偿系统，包括：
第一焊缝数据获取模块，被配置为：获取不规则件温度梯度变化最大的第一点位与第一焊缝中心的第一距离；其中，第一焊缝为不规则件与第一直管件的第一端之间的焊缝；
第二焊缝数据获取模块，被配置为：与第一直管件规格相同的任意两个直管件之间存在第二焊缝，获取距离第二焊缝中心第一距离的第二点位的温度循环曲线；其中，所述温度循环曲线为正常焊接工艺进行热处理时的温度循环曲线；
温度控制模块，被配置为：控制第一点位处的第一加热装置的温度曲线以使得与所述温度循环曲线一致。
更具体的，所述系统的工作方法，包括：
根据需热处理的不规则件的形状和规格等外形特点，分析其温度梯度变化最大的点(即此点附近区域散热最快)，如图1中A点(即第一点位)，并测量A点到第一焊缝8中心的距离，如图1中的L1。
本实施例中，第一焊缝8用于连接不规则件1与第一直管2，即第一焊缝8用于将不规则件1的直管一端(不规则件1包括部分直管段)与第一直管2的第一端固定连接。
在同种规格的直管段焊缝(即第二焊缝9)附近，找到距离第二焊缝9中心同等距离L1的点B(即第二点位)，B点应与A点在管道截面上的位置相同(如图2所示，A点和B点均在12点位置)，在B点布置测温热电偶f(即第六热电偶)；
本实施例中，B点位于直管3上，第二焊缝8用于将第二直管3的第二端与第三直管4的第一端固定连接；可以理解的，第二直管3和第三直管4为与第一管件2规格(包括直径、壁厚等)相同的任意两个直管件，可选的，第二直管3和第一管件可以是一根管件，也可以中间间隔多个管件，这里不再赘述。
对直管段焊接接头按正常工艺进行热处理，从f热电偶得到B点的温度循环曲线F(t)；
可以理解的，这里的正常工艺即根据焊接要求设定的热处理工艺，即直管段焊接时的常用工艺，这里不同材质或者不同型号的管段焊接可能不同，这里本领域技术人员可以根据具体工况进行设定，这里不做特定限定。
处理不规则件焊缝时，在A点设置控温热电偶a(即第一热电偶)，控制在其周围设置的独立加热装置(即第一加热装置5)的温度曲线，在第一焊缝周边按正常工艺布置第二加热装置6及热电偶b(第二热电偶)、热电偶c(第三热电偶)；
在第二焊缝周边按正常工艺布置第三加热装置7及热电偶d(第四热电偶)和热电偶e(第五热电偶)，热电偶c至热电偶b的距离与热电偶e至热电偶d的距离相同；
第二加热装置6布置与直管段热处理时的第三加热装置7布置相似或者相同，但可在散热较快的不规则件周围适当增加保温厚度和宽度。
将S3从B点得到的循环曲线F(t)设置为a热电偶的控温曲线，热电偶b的控温曲线按正常工艺设置，对不规则件实施热处理。
对比直管段处e测温热电偶和不规则件c测温热电偶的热循环曲线，如果任何相同时刻两条曲线的温度偏差均在±5℃以内，证明焊缝两侧温度场梯度分布对称，则将热循环曲线F(t)存档。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种异型焊接接头热处理温度补偿方法，其特征在于，包括以下过程：
获取不规则件温度梯度变化最大的第一点位与第一焊缝中心的第一距离；其中，第一焊缝为不规则件与第一直管件的第一端之间的焊缝；
与第一直管件规格相同的任意两个直管件之间存在第二焊缝，获取距离第二焊缝中心第一距离的第二点位的温度循环曲线；其中，所述温度循环曲线为正常焊接工艺进行热处理时的温度循环曲线；
控制第一点位处的第一加热装置的温度曲线以使得与所述温度循环曲线一致。
2.如权利要求1所述的异型焊接接头热处理温度补偿方法，其特征在于，
第一点位和第二点位位于管道相同的环向位置上。
3.如权利要求1所述的异型焊接接头热处理温度补偿方法，其特征在于，
第一焊缝所在位置的第二温控装置和第二焊缝所在位置的第三温控装置的布局相同或者相似。
4.如权利要求3所述的异型焊接接头热处理温度补偿方法，其特征在于，
第二温控装置和第三温控装置均采用相同的正常焊接工艺时的热处理方式进行温度控制。
5.如权利要求1所述的异型焊接接头热处理温度补偿方法，其特征在于，
第一点位的所在位置布置有第一热电偶，第一焊缝的所在位置布置有第二热电偶，第一热电偶和第二热电偶之间的不规则件上布置有第三热电偶；
第二焊缝的所在位置布置有第四热电偶，第二点位的所在位置布置有第六热电偶，第四热电偶和第六热电偶之间的直管件上布置有第五热电偶。
6.如权利要求5所述的异型焊接接头热处理温度补偿方法，其特征在于，
第二热电偶与第三热电偶之间的距离为第三距离，第四热电偶与第五热电偶之间的距离为第四距离，第三距离和第四距离相同。
7.如权利要求5或6所述的异型焊接接头热处理温度补偿方法，其特征在于，
对比第五热电偶的热循环曲线和第三热电偶的热循环曲线，如果任何相同时刻两条曲线的温度偏差均在设定范围以内，则第一焊缝和第二焊层的两侧温度场梯度分布对称。
8.一种异型焊接接头热处理温度补偿系统，其特征在于，包括：
第一焊缝数据获取模块，被配置为：获取不规则件温度梯度变化最大的第一点位与第一焊缝中心的第一距离；其中，第一焊缝为不规则件与第一直管件的第一端之间的焊缝；
第二焊缝数据获取模块，被配置为：与第一直管件规格相同的任意两个直管件之间存在第二焊缝，获取距离第二焊缝中心第一距离的第二点位的温度循环曲线；其中，所述温度循环曲线为正常焊接工艺进行热处理时的温度循环曲线；
温度控制模块，被配置为：控制第一点位处的第一加热装置的温度曲线以使得与所述温度循环曲线一致。
9.如权利要求8所述的异型焊接接头热处理温度补偿系统，其特征在于，
第一点位的所在位置布置有第一热电偶，第一焊缝的所在位置布置有第二热电偶，第一热电偶和第二热电偶之间的不规则件上布置有第三热电偶；
第二焊缝的所在位置布置有第四热电偶，第二点位的所在位置布置有第六热电偶，第四热电偶和第六热电偶之间的直管件上布置有第五热电偶。
10.如权利要9所述的异型焊接接头热处理温度补偿方法，其特征在于，
第二热电偶与第三热电偶之间的距离为第三距离，第四热电偶与第五热电偶之间的距离为第四距离，第三距离和第四距离相同；
或者，
对比第五热电偶的热循环曲线和第三热电偶的热循环曲线，如果任何相同时刻两条曲线的温度偏差均在设定范围以内，则第一焊缝和第二焊层的两侧温度场梯度分布对称。
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