[发明专利]一种优化设计9％Cr热强钢管道焊后热处理分区数量的方法

说明书

本发明提供一种优化设计9％Cr热强钢管道焊后热处理分区数量的方法，使用计算流体力学方法精确获得了9％Cr热强钢管道焊后热处理温度场分布；使用RBF神经网络方法建立了管径、壁厚、管内空气流速、热处理分区数量与热处理环向温差的预测模型；使用三线性插值的方法确定任意规格(管径和壁厚)9％Cr热强钢管道热处理需要的最少分区数量；应用本发明可以在满足热处理环向温差要求的基础上，确定最少分区数量从而节约成本，确保焊后热处理施工质量，从而保障火电机组长期安全稳定运行。

技术领域

本发明属于耐热钢焊接技术领域，具体涉及一种优化设计9％Cr热强钢管道焊后热处理分区数量的方法。

背景技术

P91、P92等9％Cr热强钢具有良好的导热性和抗热疲劳性能，特别是具有优异的高温蠕变性能，被广泛应用于制造超(超)临界火电机组的主蒸汽管、再热管道和集箱等部件。受施工条件限制，管道现场焊后热处理时难以在内壁安装加热装置或采取保温措施。热处理时管道内壁与管内空气存在较强的对流换热，管内空气的自然对流，使得热空气向管道上部流动，导致管道出现环向温差。当环向温差过大时，为了减少温度较低区域的内外壁温差就必须增加热处理加热宽度。但是，增加加热宽度一方面造成材料和能源的浪费，另一方面也会使母材的热损伤区域增大。因此，控制9％Cr热强钢管道现场焊后热处理时的环向温差对于节约成本，保证焊后热处理质量，保障火电机组的长期安全稳定运行具有重要意义。目前，中华人民共和国电力行业标准DL/T819-2010《火力发电厂焊接热处理技术规程》虽然提出了采取分区加热的方法控制焊后热处理时的环向温差，但没有给出分区数量的确定方法。分区数量不足，难以有效控制环向温差；分区数量过多又显著增加施工成本，因此有必要提出一种优化设计9％Cr热强钢管道焊后热处理分区数量的方法。

发明内容

针对现有技术存在的问题，本发明为解决现有技术中存在的问题采用的技术方案如下：

本发明的目的在于解决现有技术所存在的技术问题，提供一种优化设计 9％Cr热强钢管道焊后热处理分区数量的方法，以节约焊后热处理成本，保证热处理质量。从兼顾施工成本和保证热处理质量要求两方面考虑，本发明优化设计分区数量的原则是控制热处理环向温差不超过内外壁温差的25％。

本发明原理是根据发明人发表于《焊接学报》(2016，37(11)，104-108) 上的文章《管内空气流动对大口径厚壁P92管道局部焊后热处理温度场的影响》中建立的9％Cr热强钢管道焊后热处理时管道与管内空气的共轭传热模型，采用计算流体力学软件(如AnsysCFX软件)计算M组不同规格(管径和壁厚)9％Cr 热强钢管道，在P种管内空气流速以及Q种热处理分区数量情况下，焊后热处理时的热处理环向温差数据。基于计算结果，建立管道规格(管径和壁厚)、管内空气流速和热处理分区数量与热处理环向温差的人工神经网络模型。最后根据热处理环向温差小于热处理内外壁温差25％的原则，确定热处理时的最少分区数量，使得工程技术人员只需要根据管道规格(管径和壁厚)和管内空气流速就可以得到热处理需要的最少分区数量。

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：

一种优化设计9％Cr热强钢管道焊后热处理分区数量的方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1、焊后热处理环向温差计算模块：使用计算流体力学软件计算M组不同管道规格(管径和壁厚)的9％Cr热强钢管道，在P种管内空气流速以及Q 种热处理分区数量条件下，焊后热处理时的热处理环向温差；

步骤2、RBF神经网络建立模块：基于步骤1计算得到的热处理环向温差数据，使用Matlab软件建立管径、壁厚、管内空气流速、热处理分区数量与热处理环向温差的RBF神经网络模型；