[发明专利]局部温差调控残余应力热处理方法

说明书

本发明公开了一种局部温差调控残余应力热处理方法，具体涉及热处理调控残余应力领域。本发明基于常规加热方法对设备进行热处理升温保温操作，热处理保温操作后，针对设备外壁保留覆盖于其上的保温棉，使其缓慢降温，同时对设备内壁进行水冷处理，根据设备类型设置喷洒体积范围，利用喷淋装置喷洒设备内壁或焊缝进行降温，直至设备冷却至室温，基于设备内外壁间存在的巨大温差形成畸变温度场调控残余应力，控制设备变形情况。本发明降低了设备的残余应力，实现了热处理后设备应力的均匀分布，将设备表面产生的拉应力转变为压应力，提高了设备的耐应力腐蚀开裂性能和疲劳性能，延长了设备的使用寿命，操作方便、经济高效，具有重要的工程应用价值。

技术领域

本发明涉及热处理调控残余应力领域，具体涉及一种局部温差调控残余应力热处理方法。

背景技术

进入21世纪以来，随着石油化工行业等领域逐步迈向大型化、高产量以及工业产品需求量的大副增加，越来越多的管道及压力容器服役于高温高压环境中，由于介质中富含硫、氢等腐蚀性元素，对管道和压力容器内壁造成腐蚀，特别是焊缝附近。焊缝内壁由于无法有效的降低焊接残余应力而存在较大的拉应力，长期处于这种严苛环境中将导致更为严峻的应力腐蚀问题，从而降低设备的使用寿命，造成重大事故和经济损失。

如何降低装备的残余应力以及减少应力腐蚀开裂几率一直是工程界广泛关注的问题，这直接关系到装备结构的完整性。目前预防应力腐蚀的方法，主要包括：避免使用对应力腐蚀敏感的材料、改善腐蚀环境，在介质中添加缓蚀剂、在设备采用金属或非金属保护层以及热处理方法降低拉应力等方式。上述方法所带来的工程造价较高，而目前常规的整体或局部热处理方法在热处理后设备内壁应力降低较小，热处理后仍存在着较大的拉应力，在腐蚀性介质的作用下设备仍较易发生应力腐蚀开裂。因此，需要提供一种新的热处理工艺，使得处理后设备的内壁拉应力显著降低，甚至为压应力状态，从而提高设备的耐应力腐蚀能力，增加使用寿命。

发明内容

为了解决上述问题，提高设备的耐应力腐蚀能力，本发明提供了一种局部温差调控残余应力热处理方法。

本发明具体采用如下技术方案：

一种局部温差调控残余应力热处理方法，基于常规加热方法对设备进行热处理升温保温操作，设备热处理保温操作结束后，针对设备外壁保留覆盖于其上的保温棉，使设备外壁缓慢降温，同时针对设备内壁进行水冷处理，采用淋喷装置对设备内壁或焊缝进行喷洒降温，直至设备彻底冷却至室温。

优选地，所述热处理升温保温操作按照国家规定的热处理标准执行。

优选地，所述水冷处理过程中，若设备为回转设备，则喷淋装置的喷洒体积范围不小于其中R为回转设备壳体的半径，T为回转设备壳体的厚度；若设备为平板设备，则喷淋装置的喷洒体积范围不小于4KH，其中K为设备的焊缝宽度，H为设备的板材厚度。

优选地，所述水冷处理过程中喷洒时间为设备开始水冷处理至设备冷却至室温所用的时间。

优选地，所述水冷处理导致设备内壁与外壁间存在较高的温差，设备冷却至室温过程中，设备内壁产生的预收缩抗力大于设备外壁收缩对其产生的力，因此控制设备变形情况。

本发明具有如下有益效果：

本发明提供了一种局部温差调控残余应力热处理方法，利用外部冷却源对设备进行冷却处理产生畸变温度场，基于畸变温度场的温差调控残余应力、控制设备的变形情况；

本发明方法降低了设备的残余应力，实现了热处理后设备应力的均匀分布，并将设备表面产生的拉应力转变为压应力，提高了设备的耐应力腐蚀开裂性能和疲劳性能，延长了设备的使用寿命；

本发明方法操作方便，经济高效，具有重要的工程应用价值。

附图说明

图1为局部温差调控残余应力热处理方法的示意图。