CN219709546U - 一种异型焊接接头的局部热处理装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种异型焊接接头的局部热处理装置，包括主加热单元、辅助加热单元，主加热单元包括中频感应加热器，中频感应加热器被设定为提供第一加热温度，其包括主保温件、电磁感应线圈，主保温件用于包覆在焊缝及新连接管外部，电磁感应线圈缠绕在主保温件上；辅助加热单元包括柔性陶瓷电阻加热器，柔性陶瓷电阻加热器被设定为提供第二加热温度，柔性陶瓷电阻加热器用于包覆在三通壳体上。本实用新型可以有效补充热处理时该区域散失的热量，弥补了因电磁感应线圈匝数不足而导致加热效果不佳的不足，热处理时焊缝能达到设定的高温回火温度，两侧的母材也不出现超温的情况，能有效地保证热处理效果；加热效率高、加热速度快、加热均匀。

Description

一种异型焊接接头的局部热处理装置

技术领域

本实用新型涉及焊接技术领域，涉及一种局部热处理装置，特别是涉及一种异型焊接接头的局部热处理装置。

背景技术

三通(管件三通或者三通管件、三通接头)是电站汽水管道主管和支管的连接件，起着分流连接的作用。在超临界、超超临界发电机组中，采用的三通多为锻焊式三通，即通过锻造工艺制作壁厚大且形状不规则的三通壳体，然后通过焊接的方法将壁厚较薄的主短管和短管与三通壳体连接形成三通。

在三通进行焊接安装时或者长期高温高压使用后，制造阶段焊接的短管可能会存在因高温损伤而强度不足的问题。对三通整体进行更换的方法简单但成本较高，而进行局部更换短管的方法则具有明显的经济优势。局部更换短管后，需要现场对新短管与三通壳体的对接焊缝进行局部的焊后热处理，而该焊接接头为异型焊接接头，其局部焊后热处理存在较大的难度。超临界、超超临界发电机组的三通多为P91/P92材质，其焊后热处理的温度高达740-760℃，必须将焊缝加热至该温度区间，热处理才有效果，且不能超过该温度，否则会导致高温损伤而引起报废。

目前一种方式是采用柔性陶瓷电阻加热装置进行热处理，需要以焊缝为焊缝中心两侧对称布置，进行大面积的加热，才能保证加热效果，但是由于焊缝一侧为壁厚较薄的短管，一侧为壁厚较大且形状复杂的三通壳体，使得焊缝两侧的部件形状和壁厚存在巨大的差异，其散热条件也存在巨大的差异，很难以保证热处理加热效果，加热效率较低，可能无法将焊缝加热至热处理温度区间，甚至会使母材局部长时超温而焊缝温度却未达到设定的温度区间引起部件的报废。

另一种方式是采用中频感应加热器进行热处理，需要以焊缝为中心，两侧对称缠绕一定匝数的电磁感应线圈，通过电磁感应原理，在管道金属产生很大的涡流而进行加热，与柔性陶瓷电阻加热装置相比，其加热效率高、加热均匀、加热速度快。由于三通侧的圆形规则区域狭窄，此区域最多只能缠绕2圈电磁感应线圈，由于线圈缠绕匝数的限制，单独采用中频感应加热器，无法将焊缝加热至热处理温度区间(740-760℃)，会因为无法缠绕足够的电磁感应线圈而无法保证加热效果。

如图1所示的三通结构，具有三通壳体、连接管。三通具有三个连接口，其中两个连接口的中心线共线，一个连接口的中心线与其余两个连接口的中心线不垂直；连接管分别焊接至三通壳体的三个连接口上。三通壳体的壁厚通常在60-100mm，连接管的壁厚通常在15-30mm，两者壁厚存在巨大差异，并且三通壳体连接口处仅有一小段规则区域，因此现有技术的上述加热装置均不适用于该异形接头的三通。

发明内容

本实用新型的目的是提供一种局部热处理装置，用于异型焊接接头的局部热处理装置。

为达到上述目的，本实用新型采用的技术方案是：

一种异型焊接接头的局部热处理装置，包括主加热单元、辅助加热单元，

所述的主加热单元包括中频感应加热器，所述的中频感应加热器被设定为用于提供第一加热温度，其包括主保温件、电磁感应线圈，所述的主保温件用于包覆在焊缝及新连接管外部，所述的电磁感应线圈缠绕在所述的主保温件上；

所述的辅助加热单元包括柔性陶瓷电阻加热器，所述的柔性陶瓷电阻加热器被设定为用于提供第二加热温度，所述的柔性陶瓷电阻加热器用于包覆在三通壳体上，

所述的第一加热温度高于所述的第二加热温度。

上述技术方案优选地，所述的电磁感应线圈以新连接管的热影响区为中心对称地设置。

进一步优选地，每组所述的电磁感应线圈的缠绕数量为6-9圈。

上述技术方案优选地，所述的辅助加热单元还包括辅助保温件，所述的辅助保温件包覆在所述的柔性陶瓷电阻加热器上。

进一步优选地，所述的主保温件、和/或辅助保温件包覆的总厚度在40-60mm。

进一步优选地，所述的主保温件、和/或辅助保温件为硅酸盐保温材料。

上述技术方案优选地，所述的主加热单元还包括第一热电偶、第二热电偶，所述的第一热电偶设置在新连接管的热影响区，所述的第二热电偶设置在焊缝中心。

上述技术方案优选地，所述的辅助加热单元还包括第三热电偶，所述的第三热电偶设置在三通壳体上。

上述技术方案优选地，所述的第一加热温度为740-760℃；所述的第二加热温度为490-600℃。

上述技术方案优选地，所述的柔性陶瓷电阻加热器为履带式柔性陶瓷电阻加热器。

由于上述技术方案运用，本实用新型与现有技术相比具有下列优点：

本实用新型可以有效补充热处理时该区域散失的热量，弥补了因电磁感应线圈匝数不足而导致加热效果不佳的不足，热处理时焊缝能达到设定的高温回火温度，两侧的母材也不出现超温的情况，能有效地保证热处理效果；具有加热效率高、加热速度快、加热均匀等优点。

附图说明

附图1为异形焊接接头(三通)的结构示意图；

附图2a为本实用新型的热电偶在异形焊接接头(三通)上的设置示意图；

附图2b为本实用新型的中频感应加热器、柔性陶瓷电阻加热器在异形焊接接头(三通)上的设置示意图；

附图3为本实用新型装置的热处理工艺曲线。

以上附图中：

10、主保温件；11、电磁感应线圈；12、第一热电偶；13、第二热电偶；

20、柔性陶瓷电阻加热器；21、辅助保温件；22、第三热电偶；

30、三通壳体；31、连接管；31’、新连接管；32、焊缝；33、热影响区。

具体实施方式

下面将结合附图对本实用新型的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“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实用新型和简化描述，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实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

如图2所示一种异型焊接接头的局部热处理装置，适用于如图1所示的三通的局部热处理。其包括主加热单元、辅助加热单元。具体的说：

主加热单元主要包括中频感应加热器，中频感应加热器被设定为用于提供第一加热温度，第一加热温度为740-760℃，中频感应加热器包括主保温件10、电磁感应线圈11，主保温件10用于包覆在焊缝32及新连接管31’外部，电磁感应线圈11缠绕在主保温件10上。在本实施例中：主保温件10采用硅酸盐保温材料，其包覆的总厚度在40-60mm；电磁感应线圈11以新连接管31’的热影响区33为中心对称地设置，电磁感应线圈11的缠绕数量为6-9圈。

主加热单元还包括第一热电偶12、第二热电偶13，第一热电偶12设置在新连接管31’的热影响区33，第二热电偶13设置在焊缝32的中心，如通过点焊的方式固定在焊缝32及新连接管31’的热影响区33。

辅助加热单元主要包括柔性陶瓷电阻加热器20、辅助保温件21，柔性陶瓷电阻加热器20被设定为用于提供第二加热温度，第二加热温度为490-600℃，柔性陶瓷电阻加热器20具体采用履带式柔性陶瓷电阻加热器，柔性陶瓷电阻加热器20用于包覆在三通壳体30上；辅助保温件21包覆在柔性陶瓷电阻加热器20上，辅助保温件21也采用硅酸盐保温材料，其包覆的总厚度也在40-60mm。

辅助加热单元还包括第三热电偶22，第三热电偶22设置在三通壳体30上，如通过点焊的方式固定至三通壳体30上。

电站三通多为P91/P92材质，其焊后热处理为740-760℃的区间，而不是一个固定的数值，因此，本实施例在保证焊缝处温度达到热处理温度下限，同时母材处温度不超过热处理温度上限的前提下，可以将加热中心从焊缝32偏移至新连接管31’的热影响区33，具体为从焊缝32向新连接管31’偏移3-5mm，这样可以增加电磁感应线圈的缠绕匝数。热处理时，热量很大一部分是从壁厚较大的三通壳体30侧散失，对形状不规则的三通壳体30采用柔性陶瓷电阻加热器20进行辅助加热，进行温度的补偿，在电磁感应线圈11缠绕匝数依然受限的情况下，通过柔性陶瓷电阻加热器20加热三通壳体30进行温度补偿，可以保证中频感应加热器的加热效果。

如图2a、2b所示：以下具体阐述下本实施例的使用过程：

主加热单元的布置流程如下：在新连接管31’的热影响区33通过点焊焊接第一热电偶12(K型热电偶)，用于控温，在焊缝21处通过点焊焊接第二热电偶13(K型热电偶)，用于监控，然后将主保温件10与新连接管31’外壁紧密贴合，通过纤维绑扎带进行绑扎固定；以第一热电偶12为中心，在固定牢固的主保温件10上对称缠绕6圈电磁感应线圈11。

辅助加热单元的布置流程如下：在三通壳体30外壁点焊第三热电偶22(K型热电偶)作为控温热电偶；将柔性陶瓷电阻加热器30以第三热电偶22为中心，紧密贴合布置于三通壳体30外壁；然后在柔性陶瓷电阻加热器20上再包裹辅助保温件21，通过纤维绑扎带或铁丝将其牢牢固定。

本实施例中，大厚壁三通壳体30与薄壁管新连接管31’的对接焊缝32的局部焊后热处理为高温回火热处理，以一定的升温速率加热到钢相变温度Acl以下，保温设定时间，然后工件以一定的速率冷却至室温,以降低焊接残余应力，优化焊接接头的组织性能的一种热处理。

以P91、P92钢的焊后热处理过程为：

焊接完成、焊后热处理前，焊缝32应进行80-100℃、恒温1-2小时的马氏体转变，马氏体转变完成后，再进行焊后热处理，

热处理时的升降温速度为6250/δ(单位为℃/小时，δ为加热工件的厚度，单位为mm)，

中频感应加热器进行主加热时：P91钢的恒温温度为750℃，恒温时间为2.0分钟/mm*δ，P92钢的恒温温度为760℃，恒温时间为2.5分钟/mm*δ，

柔性陶瓷电阻加热器20进行辅助加热时：加热温度为工件的运行温度，通常为500±10℃，

三通壳体30与新连接管31’的壁厚差差异较大，其升温速度不同，为了降低加热时的温度梯度，柔性陶瓷电阻加热器20提前进行加热；降温时，待中频感应加热器的加热温度降至柔性陶瓷电阻加热器30的恒温温度时，柔性陶瓷电阻加热器再启动降温程序，如图3所示。

上述实施例只为说明本实用新型的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人士能够了解本实用新型的内容并据以实施，并不能以此限制本实用新型的保护范围。凡根据本实用新型精神实质所作的等效变化或修饰，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种异型焊接接头的局部热处理装置，包括主加热单元、辅助加热单元，其特征在于：

所述的主加热单元包括中频感应加热器，所述的中频感应加热器被设定为用于提供第一加热温度，其包括主保温件、电磁感应线圈，所述的主保温件用于包覆在焊缝及新连接管外部，所述的电磁感应线圈缠绕在所述的主保温件上；

所述的辅助加热单元包括柔性陶瓷电阻加热器，所述的柔性陶瓷电阻加热器被设定为用于提供第二加热温度，所述的柔性陶瓷电阻加热器用于包覆在三通壳体上，

所述的第一加热温度高于所述的第二加热温度。

2.根据权利要求1所述的异型焊接接头的局部热处理装置，其特征在于：所述的电磁感应线圈以新连接管的热影响区为中心对称地设置。

3.根据权利要求2所述的异型焊接接头的局部热处理装置，其特征在于：所述的电磁感应线圈的缠绕数量为6-9圈。

4.根据权利要求1所述的异型焊接接头的局部热处理装置，其特征在于：所述的辅助加热单元还包括辅助保温件，所述的辅助保温件包覆在所述的柔性陶瓷电阻加热器上。

5.根据权利要求4所述的异型焊接接头的局部热处理装置，其特征在于：所述的主保温件、和/或辅助保温件包覆的总厚度在40-60mm。

6.根据权利要求4所述的异型焊接接头的局部热处理装置，其特征在于：所述的主保温件、和/或辅助保温件为硅酸盐保温材料。

7.根据权利要求1所述的异型焊接接头的局部热处理装置，其特征在于：所述的主加热单元还包括第一热电偶、第二热电偶，所述的第一热电偶设置在新连接管的热影响区，所述的第二热电偶设置在焊缝中心。

8.根据权利要求1所述的异型焊接接头的局部热处理装置，其特征在于：所述的辅助加热单元还包括第三热电偶，所述的第三热电偶设置在三通壳体上。

9.根据权利要求1所述的异型焊接接头的局部热处理装置，其特征在于：所述的第一加热温度为740-760℃；所述的第二加热温度为490-600℃。

10.根据权利要求1所述的异型焊接接头的局部热处理装置，其特征在于：所述的柔性陶瓷电阻加热器为履带式柔性陶瓷电阻加热器。