[发明专利]9%Cr马氏体钢管道焊后热处理加热宽度的优化方法

说明书

 

技术领域

本发明涉及9%Cr马氏体钢管道焊后热处理加热宽度的优化方法。

背景技术

9%Cr新型马氏体耐热钢主要包含T/P92、T/P91和E911三种新型马氏体耐热钢，广泛用于超超临界锅炉主蒸汽管、集箱等厚壁管道等构件，焊缝韧性偏低是该系列钢管道焊缝安装过程中出现的一个主要问题。为了改善焊缝韧性，必须对焊缝进行局部热处理。国内外研究表明，焊后热处理温度对焊缝影响非常大，当热处理温度在760±10℃时（注：受焊缝相变点的限制，热处理温度很难进一步提高），经过短时的恒温处理，焊缝的冲击功就可以达到41J以上，在740℃左右加热时，要达到这一指标必须延长恒温时间，当加热温度在730℃以下时，再延长恒温时间不仅效果甚微，冲击功很难达到41J的韧度指标，而且大幅增加安装成本，严重影响施工进度。

目前，国内外在传统耐热钢的基础之上提出了承压管道的焊后热处理技术规程,9%Cr新型马氏体耐热钢对于内外壁温差的控制更为苛刻，因此这些规范对于9%Cr新型马氏体耐热钢的焊后热处理不一定适用，即已有的标准对9%Cr新型马氏体耐热钢的适用性有待考证。

另外，国内外焊后热处理规范对于加热宽度的选取上存在很大的争议，依据不同规范所得的加热宽度数值差异非常大。这给现场热处理时带来了难题，规程的适用性存在疑问。

人工神经网络是80 年代末开始迅速发展的一门非线性科学，人工神经网络模型具有很强的容错性、学习性、自适应性和非线性的映射能力, 特别适于解决因果关系复杂的非确定性推理、判断、识别和分类等问题。目前, 在钢铁冶金领域应用最广泛的是具有多层前馈网络结构且采用反向误差传播训练方法的模型(BP模型)。

发明内容

本发明主要是解决现有技术所存在的技术问题；提供了一种不仅能够优化9%Cr新型马氏体耐热钢厚壁管道焊后热处理加热宽度的方法，对保障热处理质量、提高热处理效率具有十分重要的意义。

本发明再有一目的是解决现有技术所存在的问题；提供了一种解决了国内外热处理技术规程对于9%Cr新型马氏体耐热钢管道焊后热处理加热宽度选取的差异性。

本发明的上述技术问题主要是通过下述技术方案得以解决的：

9%Cr马氏体钢管道焊后热处理加热宽度的优化方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1，温度场计算模块，建立上T组不同尺寸管道在不同加热宽度、不同热处理环境温度、不同控温温度下的热处温度场计算模型，采用有限元分析软件计算各组模型的焊后热处理内外壁温差（保温宽度按电力标准确定）；

步骤2，神经网络建立模块，综合考虑任意规格（管径和壁厚）管道在不同热处理环境温度、不同控温温度以及不同预设内外壁温差条件下，管道所需最小的加热宽度。建立基于误差反向传播神经网络； 

步骤3，预测模型建立模块，针对步骤1得到T组加热宽度的数据对步骤2中基于误差反向传播神经网络进行训练和测试，得到一个能够预测9%Cr马氏体耐热钢厚壁管道焊后热处理加热宽度的预测模型；

步骤4，模型修正模块，结合9%Cr马氏体耐热钢厚壁管道焊后热处理实验测量数据对所得的预测模型进行修正；

步骤5，加热宽度优化模块，分析管道尺寸（管径以及壁厚）、热处理环境温度、控温温度、预设内外壁温差，输入到修正后的模型即可得到管道焊后热处理的最小加热宽度。

在上述的9%Cr马氏体钢管道焊后热处理加热宽度的优化方法，所述的步骤1中，建立上T组不同尺寸管道在不同加热宽度、不同热处理环境温度、不同控温温度下的热处温度场计算模型，运用有限元软件计算不同条件下管道焊后热处理内外壁温差的大小，具体方法为：

根据9%Cr新型马氏体耐热钢的应用情况，选取管道尺寸范围；根据国内外热处理技术规程，对于一定规格的管道计算加热带宽度、保温宽度的大小，选取加热宽度范围，保温宽度按照电力标准进行选取；根据9%Cr新型马氏体耐热钢的控温温度以及热处理环境温度情况，选择控温温度以及热处理环境温度的范围。建立T组9%Cr新型马氏体耐热钢管道焊后热处理温度场理论计算模型，通过运用有限元软件计算管道尺寸（管径和壁厚）、加热宽度、控温温度以及热处理环境温度对等效点位置的影响，计算方法如下：

步骤1.1，在有限元软件中，建立9%Cr新型马氏体耐热钢焊后热处理温度场计算模型；

步骤1.2，定义初始条件、边界条件，求解；

步骤1.3，计算完成后，在后处理器中查看管道内壁温度和外壁温度，计算内外壁温差的大小。