[发明专利]厚壁承压设备焊后局部感应热处理的加热均温方法

说明书

本发明涉及一种厚壁承压设备焊后局部感应热处理的加热均温方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)在厚壁承压筒体环焊缝的内外壁点焊数支测温热电偶；(2)在筒体的内壁和外壁分别铺设陶瓷纤维保温毯；(3)在筒体外壁的陶瓷纤维保温毯外缠绕柔性水冷电缆形成加热线圈，该柔性水冷电缆的电路接入感应加热电源，水路接入一台工业冷水机。(4)通过测温热电偶对厚壁筒体内壁和外壁温度进行监控，通过筒体内壁和外壁最大温差T和外壁圆周方向最大温差P控制加热区的温度均匀性。本发明的优点是：该方法利用感应加热工艺及其加热特点增大了能量利用率、提高了测温精度，减少了局部热处理的工艺准备时间。

技术领域

本发明属于厚壁承压设备焊后热处理技术领域，具体地说是一种厚壁承压设备焊后局部感应热处理的加热均温方法。

背景技术

厚壁承压设备在化工、压力容器、电站、换热器、油气输运、核电等工业领域应用广泛，厚壁承压设备的结构形式一般为筒体或管道，通常采取短筒体或管道环缝对接焊的制造方式。按照不同的行业标准、国家标准和国际标准，厚壁承压设备的焊接接头(环焊缝区)都需要进行焊后热处理，以溶解焊接过程中在焊缝及其周边区域形成的有害相(固溶热处理)、降低焊接残余应力(消应力热处理)以及提高铬在奥氏体中的稳定性(稳定化热处理)等。按照承压设备的尺寸大小，目前有整体热处理和局部热处理两种方式。整体热处理是将承压设备整体入炉，不论焊接区还是非焊接区都按照热处理工艺进行。局部热处理是指仅对焊缝及相邻区域进行热处理，其它部位不进行热处理。显然局部热处理不受设备尺寸的影响，不论大小尺寸都可以进行；所使用的设备和人工成本，以及消耗的能量远远小于整体热处理，具有十分重要的工艺和成本优势。

厚壁承压设备的焊后局部热处理加热温度高，按照不同材质的热处理工艺要求，最高加热温度可达到650-900℃。要求热处理过程严格按照热处理工艺曲线进行，对升、降温速度、保温温度和时间、焊缝均温区的宽度、均温区宽度方向、圆周方向温差和内外壁温差有严格的要求。其中，焊缝均温区是指焊缝及其周围临近的区域，局部热处理相比整体热处理的最大不同是局部热处理要求均温区各部分温度基本一致，温度分布满足在一定的温度区间内(温差范围，比如900±20℃)。不同的局部热处理工艺标准有不同的均温温度及其分布要求，但一般通常包括筒体轴线方向温度分布(横向温差)、外壁圆周方向温度分布(周向温差)和内外壁之间的温度分布(径向温差)等三项指标。

工程中常见的厚壁承压筒体的焊后局部热处理一般采用陶瓷片电阻加热的方式。具体工艺是，首先将发热陶瓷片阵列围绕着筒体对接接头及其临近区域，然后在陶瓷片外包裹保温毯，最后通电对筒体进行加热。这种加热工艺的准备时间长，焊缝均温区的温度分布不均匀，无法满足厚壁筒体焊接接头焊后局部热处理的标准要求。

CN110564946A公开了一种小径管焊接头焊后热处理无冷却感应加热器及其制作方法。该专利主要提出了一种针对小径管焊接头焊后热处理的感应加热器及其制作工艺，并没有提出厚壁承压设备焊接接头的焊后局部感应加热热处理方法和均温工艺。

CN107598332A公开了一种新型CB2耐热钢中大径管道焊接及热处理工艺。其热处理工艺是在管道外壁采用柔性陶瓷加热器(陶瓷片电阻加热器)加热，管道内部采用内置式充氩加热保温一体化工装进行加热。由于杜绝了管道轴线方向的气体流动传热，这种工艺模式能够一定程度改善周向温差和径向温差。但是由于管道内部封闭空腔中仍然存在气体的上下对流，导致管道横截面内壁6点钟位置温度最低，而12点钟位置温度最高。这种工艺的结果是管道圆周方向依然存在较大的温差，管道圆周方向的温度均匀性无法满足工艺要求。而且管道内壁不保温，径向温差非常大。此外，在这种工艺方法中，相对于管道柔性陶瓷加热器是一种外热源，依赖柔性陶瓷加热器和管道之间的热传导(当二者相互接触时)或者热辐射(当二者不接触时)导热，能量利用率低。由于测温热电偶布置在管道的外表面，同时与柔性陶瓷加热片和管道都接触，无法确定测得的温度是陶瓷加热片的温度还是管道的温度，测温精确性差。