[发明专利]主副感应加热局部热处理方法

权利要求书

1.一种主副感应加热局部热处理方法，其特征在于，在焊缝处设置主加热区，在距离主加热区一段距离处设置副加热区，具体包括以下步骤：

步骤1，确定主加热区的热处理工艺参数

根据热处理对象的自身特点、服役环境及焊接工艺规范，确定主加热区的热处理工艺参数，包括主加热区的宽度、升降温速率、保温温度和保温时间；

步骤2，确定副加热区的热处理工艺参数

根据热处理对象的自身特点、服役环境及焊接工艺规范，确定副加热区的热处理工艺参数，包括副加热区中心位置距主加热区中心的距离、副加热区宽度、副加热区最高保温温度、升降温速率和保温时间；

步骤3，确定主副加热区的热处理工艺

基于热处理对象的实际情况确定主副加热区的升温时机，确定热处理对象主副加热区的热处理工艺；

对于热处理保温过程中产生径向变形较小的热处理对象，将主加热区和副加热区同时升温至主加热区的保温温度，根据主加热工艺曲线对主加热区进行热处理，待主加热区温度冷却至室温后，拆除设置于主加热区的感应电缆及保温毯，将副加热区升温至最高保温温度，根据副加热工艺曲线对副加热区进行热处理；

步骤4，热电偶的点焊及布置

热处理前将热电偶焊接于热处理对象外表面，与热处理对象外表面紧密接触，热电偶与感应电源相连接，从热电偶中任选一支作为控温热电偶，其余热电偶作为监测热电偶，将热电偶引线沿平行于磁力线方向引出，并用玻璃纤维胶带固定；

步骤5，选择及铺设保温毯

保温毯采用三层结构，顶层和底层均设置为玻璃纤维织物，中间层设置为陶瓷纤维棉或纳米气凝胶耐高温材料；

在热处理对象外表面铺设保温毯，以焊缝中心线为中心左右对称铺设保温毯，热处理对象外表面各处铺设的保温毯厚度一致，需要铺设多层保温毯时，拉紧压接各层保温毯，消除相邻两层保温毯之间的空隙，铺设结束后利用玻璃纤维带捆扎固定保温毯；

对于热处理对象内表面，可以采用与外表面相同方法铺设保温毯；

步骤6，选择及敷设感应电缆

选择空冷耐高温合金电缆或水冷加热电缆作为感应电缆；

根据热处理对象的自身特点、热处理工艺要求，结合预设感应加热宽度，确定感应电缆的匝数及匝间距；

感应电缆以焊缝中心线为中心对称缠绕于热处理对象外表面，感应电缆不均匀排列，靠近焊缝中心处感应电缆排列稀疏，远离焊缝中心处感应电缆排列密集，将感应电缆在缠绕开始位置处和结束位置处固定，余线双股绞合引出，采用玻璃纤维、耐火砖或奥氏体不锈钢将余线架空或从水泥地面走线，并远离钢铁壁面或导磁性结构件；

步骤7，选择感应电源

根据热工计算确定感应电源功率，感应电源具有工作频率快速自动跟踪功能、输出回路漏电检测功能、异常状态声光报警功能、温差保护功能和电流衰减退磁功能；

步骤8，感应加热控温

利用感应加热的磁滞热效应和涡流热效应对热处理对象进行加热，通过热传导实现热处理对象温度的均匀性，将感应电源运行模式设置为恒功率运行模式或工艺运行模式，预设加热曲线、保温曲线和冷却控制曲线；

感应加热升温过程为：根据预设目标温度设定热处理对象的升温速率，感应电源将设定升温速率与热电偶测量的热处理对象温度进行比较，利用感应电源控制系统内部的PID调节控制设备调整感应电源的输出功率，使得感应电源的输出功率满足热处理对象升温速率的要求，按照设定的升温速率对热处理对象进行升温；

感应加热降温过程为：根据预设目标温度设定热处理对象的降温速率，感应电源将设定降温速率与热电偶测量的热处理对象温度进行比较，利用感应电源控制系统内部的PID调节控制设备调整感应电源的输出功率，使得感应电源的输出功率满足热处理对象降温速率的要求，按照设定的降温速率对热处理对象进行降温；

步骤9，实施主副感应加热

根据主副加热区热处理工艺，检测各连接线，将感应电缆与感应电源相连接，开启感应电源，设置感应电源运行模式，将输出功率或温度曲线输入至感应电缆控制系统内，进行主副感应加热局部热处理；

所述步骤2中，根据热处理对象的母材厚度、热膨胀系数和修正系数，确定副加热区中心位置距主加热区中心的距离，主副加热区间距计算公式如式(1)所示：

主副加热区间距计算公式如下所示：

式中，W_DCB表示副加热区中心位置距主加热区中心的距离，单位为mm；W_HB表示副加热区的宽度，单位为mm；η表示主副加热间距修正系数，该修正系数综合筒体半径及壁厚；δ表示筒体厚度，单位为mm；α表示筒体的热膨胀系数，单位为mm/℃；

根据GB/T 30583《承压设备焊后热处理规程》确定副加热区宽度；

根据服役过程中热处理对象对消除残余应力的要求，确定副加热区最高保温温度，若热处理对象对消除残余应力有严格要求，设置副加热区最高保温温度为主加热区保温温度的40～60％，若热处理对象对消除残余应力无严格要求，设置副加热区最高保温温度为200℃～300℃内的任意温度；

根据热处理对象的自身特点及服役环境，确定副加热区的保温时间；

所述步骤5中，当主加热区保温温度为500℃时，设置保温毯厚度不低于50mm，当主加热区保温温度为700℃时，设置保温毯厚度不低于70mm；

所述步骤6中，采用两套感应电缆工装，根据主加热区宽度确定两套感应电缆工装之间的敷设距离，将感应电缆工装设置为开合式，感应电缆工装以焊缝为中心对称敷设于热处理对象外表面，进行主加热区热处理，当完成主加热区热处理后，再根据副加热区中心位置距主加热区中心的距离确定两套感应电缆工装之间的敷设距离，将感应电缆工装以焊缝为中心向外侧移动至主加热区中心与副加热区中心两者间距离的中心位置处，进行副加热区热处理；

所述步骤6中，若热处理对象为筒体，则可在筒体外壁对应时钟十二点钟位置处均匀设置三根以上的云母条或陶瓷条将感应电缆架高10-20mm，或者将感应电缆在筒体外壁对应时钟十二点钟位置处稀疏排列，在筒体外壁对应时钟六点钟位置处密集排列。