[发明专利]一种在水下实施热处理的装置及方法

说明书

本发明公开了一种在水下实施热处理的装置及方法，包括下端敞口的热处理腔、第一气体通路、第二气体通路、高温密封环、环状金属板、液压模块、加热模块、柱塞、压力传感模块、温度测量反馈模块、氧气监测模块，所述加热模块设置于热处理腔内表面。在热处理腔到达水下热处理工件表面后，液压模块通过柱塞推动环状金属板挤压高温密封环，实现水下热处理工件处的密封。本发明能够按照设定的热处理工序对水下焊接修复处的金属进行热处理，降低焊接修复位置的淬硬性，延长修复工件的使用寿命，缩短作业时间和降低作业成本，全过程自动化，具有操作简便性。

技术领域

本发明涉及热处理设备领域，具体涉及一种在水下实施热处理的方法及装置。

背景技术

热处理是金属工件生产过程中的重要一环，通过热处理，能够改变金属材料的组织类型与形貌，调控工件内部的残余应力，改善材料的机加工性能，提高金属工件所需的力学性能。准确把握工件的热处理流程，最大程度地发挥金属工件的性能，能够最大限度地提高工件及装备的使用寿命和创造巨大的社会经济价值。热处理工艺主要包括四把火，即正火、退火、回火、淬火，四把火的温度与时间根据不同的材料特性和相图来确定。钢铁是生产中最常用的工程材料，对于钢铁的热处理研究最为广泛，通过四把火的组合，能够赋予钢铁所需要的力学性能、物理性能和化学性能。除了钢以外，铝、铜、镁、钛等及其合金也都可以通过热处理改变各项性能，以获得不同的使用性能。

海洋经济和海洋资源开发的发展，对海洋工程装备提出了越来越高的要求，海洋工程装备受到损坏损伤后，直接在水下进行焊接修补能够节约修补时间和降低修补成本。但是在水下焊接修复完成后，由于水的淬火作用，修复部位往往具有较强的淬硬性，这极易诱发表面裂纹的产生。此外，焊接后形成的残余应力较大，残余拉应力也容易引起表面破坏，不利于海洋工程装备的继续服役使用，甚至会造成难以挽回的损失，因此有必要开发一套适用于水下热处理的方法和装置。专利201510482693 .7公开了海洋平台桩腿半圆管热处理方法，该方法用于在陆上对海洋平台桩腿进行热处理，在陆上热处理的过程中，不仅浪费了大量的水资源，而且热处理方式具有单一性，只能进行喷水降温的热处理，灵活性也较差。此外，该专利公示的方法需将桩腿置于冷却槽中，不能在水下对设备进行原位热处理，因此难以满足海洋工程设备焊接修复后立即进行热处理的需求。

发明内容

发明目的：针对当前海洋工程装备焊接修复后亟需进行热处理的需求，本发明提出在水下实施热处理的装置及方法，在水下原位对焊接修复部位进行热处理，改善修复区域的淬硬性，提高修复工件的使用寿命。

技术方案：为实现上述目的，本发明采用的技术方案为：

一种在水下实施热处理的装置，包括下端敞口的热处理腔、第一气体通路、第二气体通路、高温密封环、环状金属板、液压模块、加热模块、柱塞，所述热处理腔的顶部开设有两个通孔，分别为第一通孔、第二通孔，所述第一气体通路通过第一连接器安装在第一通孔上，所述第二气体通路通过第二连接器安装在第二通孔上，所述液压模块固定安装在热处理腔上，所述环状金属板安装在热处理腔的外表面上，且所述环状金属板沿热处理腔滑动连接；所述柱塞一端与液压模块驱动端连接，另一端与环状金属板连接，所述高温密封环安装在环状金属板的下表面上；当液压模块处于第一极限位置时，所述高温密封环位于热处理腔的敞口上方；当液压模块处于第二极限位置时，所述高温密封环的下端伸出到热处理腔的敞口下方，此时高温密封环内表面与热处理腔外表面紧贴在一起；所述热处理腔内部设置有压力传感模块、温度测量反馈模块、氧气监测模块，所述加热模块设置于热处理腔内表面。

优选的：所述热处理腔包括高温合金外罩、耐热保温内胆层，所述耐热保温内胆层设置于高温合金外罩内表面。

一种在水下实施热处理的方法，包括以下步骤：

步骤1、利用牵引机构将热处理腔放入水中，在热处理腔下水的过程中，通过第一气体通路、第二气体通路向热处理腔内部一直充空气，通过空气气流将热处理腔内部热处理区域的水排开；