火電廠管道異種鋼的焊接熱處理問題探討

贠 峰,劉紹威（河南華電金源管道有限公司,鄭州 451162）

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火電廠管道異種鋼的焊接熱處理問題探討

贠 峰,劉紹威
（河南華電金源管道有限公司,鄭州 451162）

摘 要：工業(yè)工程的碳素鋼和合金鋼管道工程焊后熱處理工藝在熱處理技術(shù)章程里進(jìn)行了詳細(xì)的說明，然而在具體的操作里相關(guān)資料很少，本文通過闡述工業(yè)工程施工階段管道焊后熱處理和因?yàn)闊崽幚聿磺‘?dāng)出現(xiàn)的問題，指明了在具體操作中如何預(yù)防這些問題。

關(guān)鍵詞：焊前預(yù)熱；焊后處理；熱處理工藝；熱處理缺陷

0 前言

機(jī)組容量越來越大的同時(shí)，合金鋼被也被廣泛的應(yīng)用，還對焊接熱處理工藝提出了更高的要求。焊件如果沒有恰當(dāng)?shù)倪M(jìn)行焊后熱處理，可以引起很多的缺陷，部分缺陷能夠根據(jù)再一次新熱處理進(jìn)行糾正，然而部分缺陷不能挽回而形成廢品。

1 異種鋼的概念

異種鋼實(shí)際上就是焊接接頭的兩端的母材在化學(xué)構(gòu)成與組織和功能方面有一定區(qū)別的鋼，將此兩類差異性的鋼種焊接一起的焊接接頭稱之為異種鋼接頭。針對大型火電站高參數(shù)機(jī)組而言，異種鋼焊接構(gòu)造使用相對廣泛。

2 熱處理工藝

（1）加熱和冷卻方法。第一，加熱方法需可以供給規(guī)定的金屬溫度和溫度的均衡性與溫度掌控，其主要是由封閉爐口加熱，局部火焰加熱，電阻、電感應(yīng)加熱等各種加熱方法所構(gòu)成；第二，冷卻方法需可以供給規(guī)定的冷卻速率，主要是由爐內(nèi)冷卻、空氣里冷卻、使用局部加熱及絕熱來掌控冷卻速率的方法所構(gòu)成。

（2）整體熱處理。焊后應(yīng)開展去掉應(yīng)力熱處理工作的管道組件，需盡量在熱處理爐里實(shí)施整體熱處理，然而此組件禁止配備有焊接閥門等構(gòu)件。

（3）分段熱處理。在焊接結(jié)束的管道組件應(yīng)實(shí)施去掉應(yīng)力熱處理，能進(jìn)行分段熱處理，在分段熱處理的過程中，不斷加熱的長度需要超過300mm。此外應(yīng)維護(hù)沒有進(jìn)行加熱的部分，從而避免不良的溫度梯度。

（4）局部熱處理。首先，在進(jìn)行接焊縫熱處理的過程中，需加熱其環(huán)形帶，加熱寬度是：把焊縫當(dāng)成是中心點(diǎn)，每端需要超過焊縫寬度的三倍，同時(shí)大于25 mm。不在加熱區(qū)之內(nèi)的十米范圍以里需要進(jìn)行保溫，從而避免出現(xiàn)不良的溫度梯度。

其次，支管和主管間的焊縫熱處理，需緊扣主管環(huán)帶進(jìn)行加熱、同時(shí)需要涵蓋支管，到全部的管截面實(shí)現(xiàn)要求的溫度。加熱寬度由焊縫中心開始計(jì)算，需要超過六倍的主管壁厚，不在加熱帶之內(nèi)范圍的加以保溫，從而避免出現(xiàn)不良的溫度梯度。

3 火焰加熱法熱處理工藝

（1）φ小于60mm管道，焊口熱處理能夠選擇火焰加熱。根據(jù)要求的加熱速率，加熱至計(jì)劃的溫度時(shí)，控制5至10分鐘，接下來選取不大的火焰讓其緩冷，此外需去掉焊口內(nèi)外部的溫差。

（2）選擇數(shù)字式儀器進(jìn)行測量，掌控?zé)崽幚淼臏囟?。加熱需讓焊工及別的具備動火資質(zhì)的工作者來負(fù)責(zé)，然而記錄與測溫等工作主要由熱處理工負(fù)責(zé)。

4 熱處理缺陷

（1）過熱。焊件在退火時(shí)候的斷口上顯現(xiàn)為相當(dāng)粗大的晶粒，在淬火的斷口上顯現(xiàn)為較粗的馬氏體的形狀。當(dāng)進(jìn)行加熱的時(shí)候，是由沒有深入掌控加熱工藝而引起的，例如：加熱溫度太大及在所處高溫時(shí)間太久，引起粗化的構(gòu)造，會發(fā)生裂紋現(xiàn)象，盡管不會發(fā)生裂紋現(xiàn)象，還可以在很大程度上減弱焊件的硬度、塑性還有韌度。要想避免過熱，加熱溫度需要進(jìn)行深入的掌控，此外盡可能減少在高溫停留的時(shí)間。如果過熱嚴(yán)重，那么此焊件能進(jìn)行再次退火。

（2）過燒。不包括斷口顯現(xiàn)粗大晶粒在內(nèi)，在晶粒間的邊緣位置發(fā)生熔化及氧化現(xiàn)象，也就是在晶間匯聚著低熔點(diǎn)的物質(zhì)與氧化物。加熱溫度太大（超過了1300℃）還有在高溫狀態(tài)下保溫時(shí)間太久，引起出現(xiàn)過燒后可以在很短的時(shí)間內(nèi)減弱焊件的硬度、塑性還有韌度。需要努力落實(shí)熱處理標(biāo)準(zhǔn)，同時(shí)禁止氧化性火焰和焊件有任何的接觸。出現(xiàn)過燒時(shí)，焊件不能進(jìn)行補(bǔ)救。

（3）變形與開裂。焊件的變形和宏觀裂紋普遍顯而易見。首先因?yàn)楹讣膬?nèi)應(yīng)力出現(xiàn)，內(nèi)應(yīng)力的出現(xiàn)主要因?yàn)楹讣诩訜崂鋮s過程中內(nèi)外溫度失衡引起體積膨脹及收縮存在差異而導(dǎo)致的熱應(yīng)力。其次因?yàn)閮?nèi)部A 往 M 轉(zhuǎn)變的過程中體積改變的不均衡導(dǎo)致的結(jié)構(gòu)應(yīng)力，在應(yīng)力大于焊件的屈服上限的情況下出現(xiàn)變形。在大于焊件的強(qiáng)度上限的情況下出現(xiàn)裂紋。引起返工，帶來更多的生產(chǎn)工序，增加了投入的資金，部分情況下引起焊件的報(bào)廢。選擇減少內(nèi)應(yīng)力方案進(jìn)行預(yù)防。

（4）硬度升高?；鼗鸾Y(jié)束，檢測值不在相關(guān)規(guī)定范圍之內(nèi)?；鼗饻囟忍〖氨貢r(shí)間太短引起的，而太大的溫度還可以引起硬度上漲，這是引起溫度掌控不恰當(dāng)，引起焊件加熱超過了AC1，在鋼里形成A，在急冷情況下還形成M，讓鋼的硬度上漲。硬度上漲而減弱塑性與韌度。要想糾正此缺陷，能選擇再次進(jìn)行回火處理，增加回火溫度與回火保溫時(shí)間。對形成M的情況下，需要再一次對鋼實(shí)施回火工序，嚴(yán)格掌控回火溫度。

（5）氧化和脫碳。氧化與脫碳是鋼在高溫加熱過程中不易預(yù)防的現(xiàn)象，同時(shí)這兩類現(xiàn)象可以同時(shí)出現(xiàn)。加熱溫度太大及在高溫下保溫時(shí)間太久，鋼的氧化與脫碳就會更加明顯，要想避免鋼的氧化與脫碳作用，當(dāng)進(jìn)行熱處理操作的過程中，需精準(zhǔn)掌控加熱溫度，讓其在要求的溫度之內(nèi)，同時(shí)在高溫下根據(jù)要求時(shí)間保溫。在選擇火焰熱處理的情況下，需選擇中性火焰及還原性火焰，而禁止氧化性火焰超標(biāo)。

（6）缺陷預(yù)防。工業(yè)工程項(xiàng)目里的管道焊后熱處理關(guān)鍵為局部熱處理，它選取的方式是高溫回火。針對現(xiàn)場環(huán)境出現(xiàn)的缺陷所引起得因素整體看來主要有兩種:首先，熱處理包括4種因素，也就是升降溫速度、保溫溫度、保溫時(shí)長。此4種因素錯(cuò)誤均會給熱處理的效果帶來負(fù)面作用，因此當(dāng)進(jìn)行施工的時(shí)候需要深入實(shí)施工藝標(biāo)準(zhǔn)，絕對不能自己改變工藝?yán)锏男畔?，從而防止引起人為缺陷。其次“要想做好一件事，必須做好?zhǔn)備工作”，在工作前需要全面且詳細(xì)的審核、校對與測試選取的工器具。讓具有資質(zhì)的工作人員校對熱電偶、溫控儀、記錄儀等測溫工器具，從而保證精準(zhǔn)無誤的測量工件的溫度。整體檢測選取的材料功能，舉例來說：保溫材料的保溫功能、耐高溫性還有其強(qiáng)度等。

5 結(jié)論

綜上所述，以對管道選擇恰當(dāng)?shù)臒崽幚砉に嚍榛A(chǔ)，管道焊接完成通過熱處理去掉金屬工件在冷熱加工階段里所制造的殘余應(yīng)力，可以有效保障管道的具體強(qiáng)度、抗疲勞度，最終防止變形、應(yīng)力腐蝕還有脆性斷裂現(xiàn)象的發(fā)生。

參考文獻(xiàn)：

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DOI:10.16640/j.cnki.37-1222/t.2016.02.135