CN218860823U - 金属部件多回路多点式热处理装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种金属部件多回路多点式热处理装置，包括：温度检测机构，包括至少两组温度检测组件，温度检测组件分别设置于待处理工件的不同位置上，温度检测组件与控制器连接，温度检测组件用于检测待处理工件不同位置处的温度，将检测到的温度发送给控制器；加热机构，包括至少两组用于加热的加热组件，加热组件分别设置于待处理工件的不同位置上；控制器，与加热组件连接。本实用新型中的金属部件多回路多点式热处理装置，通过将加热机构的加热组件分别接入不同的控制回路，控制器分回路控制加热电流和时间，实现不同加热区域获得不同的加热能量的目的。

Description

金属部件多回路多点式热处理装置

技术领域

本实用新型属于热处理技术领域，具体涉及一种金属部件多回路多点式热处理装置。

背景技术

管径、壁厚差异较大且布设密集角焊缝的联箱是发电厂热力系统不可或缺的重要部件，多数承受着高温高压；其上的角焊缝因数量之多、实施焊接之难、联箱与管座间管径、壁厚差别之大致使个别焊缝存在焊接缺陷不可避免。焊缝内的缺陷超标或一旦发展成超标缺陷必须进行焊接修复。随着机组容量的不断攀升材料等级逐渐提高，材料可焊性相对来说越来越难。为了避免焊缝金属和焊接热影响区出现淬硬组织，消除或降低焊接残余应力，提高焊接接头的塑性和韧性，促使残余氢逸出，必须进行焊后热处理。联箱生产制造时角焊缝焊后处于同一状态放到热处理炉中进行整体热处理极其容易。然而，在役机组检修处理的都是个别部件中的个别焊缝。传统焊接热处理技术整体包裹统一加热，传统的单一回路加热方式需输入大量的热能才会将管段整体加热到理想温度，不但耗费时间长热能多而且对相邻区域还会造成负面影响。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题是针对现有技术中存在的上述不足，提供一种金属部件多回路多点式热处理装置，通过将加热机构的加热组件分别接入不同的控制回路，控制器分回路控制加热电流和时间，实现不同加热区域获得不同的加热能量的目的。

解决本实用新型技术问题所采用的技术方案是提供一种金属部件多回路多点式热处理装置，包括：

温度检测机构，包括至少两组温度检测组件，温度检测组件分别设置于待处理工件的不同位置上，温度检测组件与控制器连接，温度检测组件用于检测待处理工件不同位置处的温度，将检测到的温度发送给控制器；

加热机构，包括至少两组用于加热的加热组件，加热组件分别设置于待处理工件的不同位置上；

控制器，与加热组件连接。

优选的是，控制器用于根据温度检测组件检测到的温度，控制温度检测组件对应的加热组件加热。

优选的是，待处理工件包括：待处理工件主体区、焊缝区，至少一组温度检测组件、至少一组加热组件设置于焊缝区，至少一组温度检测组件、至少一组加热组件设置于待处理工件主体区。

优选的是，待处理工件沿着其轴向、轴向分成至少两个温控区域，每个温控区域设置有至少一组温度检测组件、至少一组加热组件。

优选的是，温度检测组件与加热组件的数量相同，温度检测组件与其对应的加热组件设置于待处理工件的同一位置。

优选的是，温度检测机构与待处理工件通过点焊连接。

优选的是，温度检测组件的分布位置的设定根据待处理工件的规格、待处理工件上需处理的区域、待处理工件上需监视的区域来确定。

优选的是，加热组件包括用于加热的远红外加热片，远红外加热片的功率、形状尺寸根据待处理工件的规格、待处理工件的主要热处理的区域、待处理工件的辅助热处理区域通过计算来确定。

优选的是，所述的金属部件多回路多点式热处理装置，还包括：

保温机构，设置于加热组件外，保温机构用于对加热组件进行保温；

捆绑机构，设置于保温机构外，捆绑机构用于将保温机构捆绑于加热组件外。

优选的是，保温机构为保温层，保温层的材质为硅酸铝纤维毡；捆绑机构为铁丝。

优选的是，保温机构为保温层，保温层宽度不小于600mm，保温层的宽度大于加热组件的宽度。

本实用新型中的金属部件多回路多点式热处理装置，通过将加热机构的加热组件分别接入不同的控制回路，控制器分回路控制加热电流和时间，实现不同加热区域获得不同的加热能量的目的。对加热组件采用多回路多测点分区控制可以实现不同区域获得不同的热能输入，达到金属组织、性能改变与否随预期而定的目的。对每个区域分别进行热能输入，最终使每个区域达到不同的终了温度，使得总加热时间和热能输入都会大大减少。

附图说明

图1是本实用新型实施例2中的金属部件多回路多点式热处理装置的结构示意图。

图中：1-热电偶；2-加热器；3-联箱；4-管件；5-管座。

具体实施方式

为使本领域技术人员更好地理解本实用新型的技术方案，下面结合附图和具体实施方式对本实用新型作进一步详细描述。

下面详细描述本专利的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本专利，而不能理解为对本专利的限制。

在本专利的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本专利和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本专利的限制。

在本专利的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“设置”应做广义理解，例如，可以是固定相连、设置，也可以是可拆卸连接、设置，或一体地连接、设置。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本专利中的具体含义。

实施例1

本实施例提供一种金属部件多回路多点式热处理装置，包括：

温度检测机构，包括至少两组温度检测组件，温度检测组件分别设置于待处理工件的不同位置上，温度检测组件与控制器连接，温度检测组件用于检测待处理工件不同位置处的温度，将检测到的温度发送给控制器；

加热机构，包括至少两组用于加热的加热组件，加热组件分别设置于待处理工件的不同位置上；

控制器，与加热组件连接。

本实用新型中的金属部件多回路多点式热处理装置，通过将加热机构的加热组件分别接入不同的控制回路，控制器分回路控制加热电流和时间，实现不同加热区域获得不同的加热能量的目的。对加热组件采用多回路多测点分区控制可以实现不同区域获得不同的热能输入，达到金属组织、性能改变与否随预期而定的目的。对每个区域分别进行热能输入，最终使每个区域达到不同的终了温度，使得总加热时间和热能输入都会大大减少。

实施例2

如图1所示，本实施例提供一种金属部件多回路多点式热处理装置，包括：

温度检测机构，包括至少两组温度检测组件，温度检测组件分别设置于待处理工件的不同位置上，温度检测组件与控制器连接，温度检测组件用于检测待处理工件不同位置处的温度，将检测到的温度发送给控制器；

加热机构，包括至少两组用于加热的加热组件，加热组件分别设置于待处理工件的不同位置上；

控制器，与加热组件连接。

具体的，本实施例中的加热组件为加热器2，温度检测组件为热电偶1，控制器安装于智能控制柜内。

优选的是，控制器用于根据温度检测组件检测到的温度，控制温度检测组件对应的加热组件加热。

优选的是，待处理工件包括：待处理工件主体区、焊缝区，至少一组温度检测组件、至少一组加热组件设置于焊缝区，至少一组温度检测组件、至少一组加热组件设置于待处理工件主体区。

优选的是，待处理工件沿着其轴向、轴向分成至少两个温控区域，每个温控区域设置有至少一组温度检测组件、至少一组加热组件。

优选的是，温度检测组件与加热组件的数量相同，温度检测组件与其对应的加热组件设置于待处理工件的同一位置。

优选的是，温度检测机构与待处理工件通过点焊连接。

优选的是，温度检测组件的分布位置的设定根据待处理工件的规格、待处理工件上需处理的区域、待处理工件上需监视的区域来确定。

优选的是，加热组件包括用于加热的远红外加热片，远红外加热片的功率、形状尺寸根据待处理工件的规格、待处理工件的主要热处理的区域、待处理工件的辅助热处理区域通过计算来确定。

具体的，本实施例中的加热组件为远红外电加热器2。

优选的是，所述的金属部件多回路多点式热处理装置，还包括：

保温机构，设置于加热组件外，保温机构用于对加热组件进行保温；

捆绑机构，设置于保温机构外，捆绑机构用于将保温机构捆绑于加热组件外。

优选的是，保温机构为保温层，保温层的材质为硅酸铝纤维毡；捆绑机构为铁丝。

优选的是，保温机构为保温层，保温层宽度不小于600mm，保温层的宽度大于加热组件的宽度。

具体的，本实施例为厚壁联箱管座现场修复焊接焊后热处理专用热处理工装。形状单一规范的金属部件焊接热处理有成熟的工装和规程；然而在实际金属管道检修中，只需要对管道或部件的局部进行焊后热处理，同时又要减少对邻近区域的影响，对部件采用多回路分级加热使需要改变组织性能的部位达到Ac1～Ac3之间某一温度，对其邻近部位只需做辅助性加热，保证中心部位达到所需温度。只有对远红外电加热器2分区域控制加热时间和电流才能实现这样效果。

本实施例中的金属部件多回路多点式热处理装置包括多片履带式加热器2、至少7只铠装热电偶1。绑扎铁线、保温材料若干。

本实施例中的金属部件多回路多点式热处理装置对管径、壁厚差异较大的联箱3角焊缝具有特殊意义，对角焊缝密集时更具优势。

具体的，本实施例中的金属部件多回路多点式热处理装置包括固定在待处理工件表面的热电偶1、紧贴管外壁布置的多组电加热器2、覆盖在加热器2上的保温层、用于固定加热器2及保温层的捆绑铁线。多个电加热器2根据需要在一定轴线长度内沿管外壁做周向布置；所述多个电加热器2及其热电偶1均分别与控制器相连。

具体的，本实施例中热电偶1固定方式为用专用的设备点焊在待处理工件的管外壁并不伤及管材且不脱落。

根据待处理工件的预加热中心部位与邻近区域的结构特点(整周焊缝、断续焊缝、箱管角焊缝等)对加热部件进行分割，规划出加热回路数量和整个加热部件的温度分布梯度及温度测点的布置方式。

热电偶1的温度测点和加热器2的装设，保温包裹，加热器2、温度测点接入控制器，确定控制方式。

规划升、降温速度，使其满足相关规程标准的要求。

对加热器2采用多回路多测点分区控制可以实现不同区域获得不同的热能输入，达到金属组织、性能改变与否随预期而定的目的。比如一段一米长的Φ508×100的SA-335P91材料的管材，可以沿轴向、周向分成几个温控区域，对每个区域分别进行热能输入，最终使每个区域达到不同的终了温度(当然界限不是绝对的，存在过渡区域)。这样总的加热时间和热能输入都会大大减少。传统的单一回路加热方式需输入大量的热能才会将管段整体加热到理想温度，不但耗费时间长热能多而且对相邻区域还会造成负面影响。

待处理工件包括联箱3、管件4，联箱3上设置有管座5，管件4焊接于管座5上，管件4与管座5焊接后，在焊接处有焊缝。

具体的，本实施例以哈尔滨锅炉有限公司生产HG-1176/25.4-HM2型锅炉联箱管座为项目说明实例；管件4规格φ508×100mm/φ44.5×10mm、材质SA-335P91/SA-213T91。

实例管件4焊后热处理工艺按照DL/T 819-2019《火力发电厂焊接热处理技术规程》标准执行，管件焊接完成后，冷却至80-100℃保持1-2小时，保证管道全部相马氏体转变，开始做热处理，以每小时小于100℃进行升温，温度升至750-770℃时，进行恒温4小时，恒温完毕后，开始降温，每小时小于100℃进行降温。降至300℃一下时可不做控制速度。用此工艺已实施类似部件热处理3次，处理后通过硬度检测，热处理效果完全符合规程要求；通过金相分析，无过烧或异常组织现象。

热处理工艺要求包括：

(1)焊后热处理温度为750-770℃，6h，升降温速度不高于120℃/h，热处理恒温温度应参照热处理前的硬度检测结果确定，不仅要保证焊缝硬度降至合理范围，更不能引起焊缝临界母材的超温，导致母材性能大幅下降；

(2)焊后热处理采用7支K型热电偶1分区控温，每只热电偶1控制1块加热器2，并同时监测母材温度，防止焊缝邻近母材超温；

(3)热电偶1应保证与焊缝牢固、充分接触，这个是专用的焊接热电偶1的焊机点焊，保证测量温度的准确性；

(4)热电偶1与智能控制柜之间应使用与热电偶1配套的补偿导线，保证温度的准确性；

(5)加热宽度从焊缝中心计算，每侧加热宽度取4倍壁厚，保温宽度从角焊缝处计算，每侧保温宽度至少取5倍壁厚；此处数据根据管道壁厚、管径的比值来确定的，要根据国家热处理标准来定，DLT 819-2019火力发电厂焊接热处理技术规程。

(6)热处理过程中应密切关注母材温度，防止主蒸汽管道母材产生超温导致其性能大幅下降现象。

现场无能力提供750℃以上的蒸汽热源，蒸汽热源加热热处理方式被否决。火力发电厂生产现场受燃气供给、空间、环境和防火条件限制，火焰加热热处理也无法实施。远红外电加热器2布设灵活性、对工件的可施工条件的适应性得以凸显。按规程及实际要求，对金属管道焊接接头热处理均以焊缝为中心每侧沿轴向外延300mm。由此，与热处理有关的工装、数据要求、保温要求等不再讨论工件长度。

远红外加热器2的远红外加热片功率计算公式：Pw＝h×D×s,其中

Pw--电加热所需功率，单位W；

h---加热系数，单位W/mm,其为0.8～1.3，与终了温度成正比；

D--管件外径，单位mm；

S--管件壁厚，单位mm。

热处理区域和散热区域界定：由于火力发电厂机组现场检修对象多是在役设备，使用年限也不尽相同。多设备维修多是设备或部件的局部，对未处理区域应实施保护。保护的措施是免除影响或尽量降低影响程度。而工件又是一个完整的整体会进行热能的传导，仅对焊接区域进行加热实施了处理无法达到终了温度。为克服上述矛盾，对需要热处理的区域输入需要的热能，对其他区域只进行辅助性加热，采用多加热回路、多测点监控部件温度是目前较为理想的唯一办法。至于应该分设几个加热回路数和如何分布温度监控点，不同的部件、材料会有很大差别，需要计算更需要经验修正。

温度测点分布:布设K型热7只电偶，已焊接的管座5为中心，同轴线一定间距布设几个测点；同圆心周向一定间距布设几个测点。进行标号输入控制器。控温热电偶1与待处理工件接触越好测得的温度越准确。

主回路副回路设置：将需要热处理的区域设置成主回路通过加热器2进行连续加热，将辅助性加热区域设置成副回路通过加热器2进行间断性加热(或低功率连续加热)。

主回路副回路温度控制：利用智能控制柜依据测温热电偶1反馈的即时温度自动控制各加热器2的加热回路的投运或退出及温升速度。

保温范围即金属管道焊接接头热处理以焊缝为中心每侧沿轴向外延一定范围的整周；保温材料应用热力管道常用的硅酸铝棉包严即可；用10#铁线绑扎牢固。

本实用新型中的金属部件多回路多点式热处理装置，通过将加热机构的加热组件分别接入不同的控制回路，控制器分回路控制加热电流和时间，实现不同加热区域获得不同的加热能量的目的。对加热组件采用多回路多测点分区控制可以实现不同区域获得不同的热能输入，达到金属组织、性能改变与否随预期而定的目的。对每个区域分别进行热能输入，最终使每个区域达到不同的终了温度，使得总加热时间和热能输入都会大大减少。

可以理解的是，以上实施方式仅仅是为了说明本实用新型的原理而采用的示例性实施方式，然而本实用新型并不局限于此。对于本领域内的普通技术人员而言，在不脱离本实用新型的精神和实质的情况下，可以做出各种变型和改进，这些变型和改进也视为本实用新型的保护范围。

Claims (11)

1.一种金属部件多回路多点式热处理装置，其特征在于，包括：

温度检测机构，包括至少两组温度检测组件，温度检测组件分别设置于待处理工件的不同位置上，温度检测组件与控制器连接，温度检测组件用于检测待处理工件不同位置处的温度，将检测到的温度发送给控制器；

加热机构，包括至少两组用于加热的加热组件，加热组件分别设置于待处理工件的不同位置上；

控制器，与加热组件连接。

2.根据权利要求1所述的金属部件多回路多点式热处理装置，其特征在于，控制器用于根据温度检测组件检测到的温度，控制温度检测组件对应的加热组件加热。

3.根据权利要求1所述的金属部件多回路多点式热处理装置，其特征在于，待处理工件包括：待处理工件主体区、焊缝区，至少一组温度检测组件、至少一组加热组件设置于焊缝区，至少一组温度检测组件、至少一组加热组件设置于待处理工件主体区。

4.根据权利要求1所述的金属部件多回路多点式热处理装置，其特征在于，待处理工件沿着其轴向、轴向分成至少两个温控区域，每个温控区域设置有至少一组温度检测组件、至少一组加热组件。

5.根据权利要求1所述的金属部件多回路多点式热处理装置，其特征在于，温度检测组件与加热组件的数量相同，温度检测组件与其对应的加热组件设置于待处理工件的同一位置。

6.根据权利要求1所述的金属部件多回路多点式热处理装置，其特征在于，温度检测机构与待处理工件通过点焊连接。

7.根据权利要求1所述的金属部件多回路多点式热处理装置，其特征在于，温度检测组件的分布位置的设定根据待处理工件的规格、待处理工件上需处理的区域、待处理工件上需监视的区域来确定。

8.根据权利要求1所述的金属部件多回路多点式热处理装置，其特征在于，加热组件包括用于加热的远红外加热片，远红外加热片的功率、形状尺寸根据待处理工件的规格、待处理工件的主要热处理的区域、待处理工件的辅助热处理区域通过计算来确定。

9.根据权利要求1～8任意一项所述的金属部件多回路多点式热处理装置，其特征在于，还包括：

保温机构，设置于加热组件外，保温机构用于对加热组件进行保温；

捆绑机构，设置于保温机构外，捆绑机构用于将保温机构捆绑于加热组件外。

10.根据权利要求9所述的金属部件多回路多点式热处理装置，其特征在于，保温机构为保温层，保温层的材质为硅酸铝纤维毡；捆绑机构为铁丝。

11.根据权利要求9所述的金属部件多回路多点式热处理装置，其特征在于，保温机构为保温层，保温层宽度不小于600mm，保温层的宽度大于加热组件的宽度。

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