對(duì)合金小管管排熱處理工藝的試驗(yàn)

1、對(duì)合金小管管排熱處理工藝的試驗(yàn)由于合金小管管排熱處理后常發(fā)現(xiàn)硬度差別很大，為分析其原因，下面分別采用不同的加熱布置進(jìn)行了相關(guān)試驗(yàn)，來(lái)驗(yàn)證和確定合格的熱處理工藝。試驗(yàn)一（同規(guī)格和厚度的管子熱處理試驗(yàn)）1試驗(yàn)情況介紹試驗(yàn)材質(zhì)為12Cr1MoV鋼，每排7根管，管子規(guī)格巾51x 8.5mm管與管之間的距離為 20mm示意圖（焊口為橫口）2.工藝措施2.1合理布置熱電偶熱電偶布置是控制熱處理質(zhì)量的關(guān)鍵因素之一，熱電 偶布置的位置，對(duì)熱處理溫度控制的工藝曲線設(shè)定起很大作 用，如果位置和控制調(diào)節(jié)的工藝曲線設(shè)定出現(xiàn)偏差就可以造 成溫度不夠或超溫現(xiàn)象。 熱電偶選用巾3mm長(zhǎng)1000mn的鎧裝 K型熱電偶。示意圖

2、：3點(diǎn)位置2點(diǎn)位置1點(diǎn)位置2.2加熱器的選擇加熱器根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行選擇，考慮到加熱器要和管壁 貼實(shí)和保證加熱區(qū)的寬度，選用了寬240mm長(zhǎng)度為720mml的履帶式加熱器，加熱器布置在焊縫中心，焊縫每側(cè)各120mm2.3保溫寬度和厚度的確定：為保證加熱區(qū)的溫度均勻，高溫階段溫度損失小，選用 寬度為440mm厚度50mm的硅酸鋁釬維氈。2.4補(bǔ)償導(dǎo)線選擇選用補(bǔ)償型補(bǔ)償導(dǎo)線，補(bǔ)償導(dǎo)線兩極的材質(zhì)分別為鎳鉻-鎳硅，長(zhǎng)度為100米，補(bǔ)償線規(guī)格為 2X 1mrn2.5控溫設(shè)備：設(shè)備選用型號(hào)為 WDK-6360型熱處理溫度控制柜，溫度 控制曲線由XMT-4000A型PID參數(shù)自動(dòng)控制儀表設(shè)定，記錄 儀為上海大

3、華生產(chǎn)的，型號(hào)為EL100- 06,記錄儀計(jì)量精度為土 0.3%,記錄儀在計(jì)量有效期內(nèi)使用。3.熱處理工藝3.1升溫升溫速度按最大的速度 300C /h進(jìn)行控制，1點(diǎn)、3點(diǎn)為輔助測(cè)溫點(diǎn)，2點(diǎn)為溫度控制點(diǎn)，各階段控制點(diǎn)和輔助測(cè)溫點(diǎn)溫度如下：各階段溫度變化表11090140190245300345390438485530576630680730748750占 八、CCCCCCCCCCCCCCCCC21050100150200250300350400450500550600650700735735占 八、CCCCCCCCCCCCCCCCC3105812017523529034039043848553

4、0576625670738742748占 八、CCCCCCCCCCCCCCCCC由上表數(shù)據(jù)和曲線走向可以看出，熱處理過(guò)程中各點(diǎn)之 間的溫度變化情況，各點(diǎn)之間最大溫差不超過(guò)15C。3.2恒溫時(shí)間、溫度恒溫時(shí)間可根據(jù)材質(zhì)確定， 本次試驗(yàn)為12Cr1MoV鋼，厚 度為8.5mm 恒溫時(shí)間確定為 0.5小時(shí)，恒溫溫度為 735 C。 溫度變化是恒溫開(kāi)始階段， 最大溫差為23 C,恒溫20分鐘， 溫差就可以降點(diǎn)17 C范圍內(nèi)。能滿足高合金鋼（如 SA-213T91）鋼恒溫范圍 20 C的要求。3.3降溫降溫過(guò)程從曲線可以看出，從恒溫735C降溫到600C之間降溫溫差逐漸減小，到600 C以后溫度基本保持

5、一致。熱處理記錄曲線圖如下:使用型號(hào)為T(mén)H-2000硬度儀對(duì)焊縫1點(diǎn)、2點(diǎn)、3點(diǎn)進(jìn)行檢查，檢查結(jié)果如下：1點(diǎn)位置管材布氏硬度值HB母材：HB178加熱區(qū)：HB175焊縫：HB2192點(diǎn)位置管材布氏硬度值HB母材：HB181加熱區(qū)：HB180焊縫：HB2203點(diǎn)位置管材布氏硬度值HB母材：HB180加熱區(qū)：HB178焊縫：HB2275.結(jié)論5.1當(dāng)采用規(guī)范的加熱裝置和保溫材質(zhì)，嚴(yán)格控制升降溫速 度，綁扎熱電偶位置和控制設(shè)定熱處理工藝曲線相對(duì)應(yīng)，管 排焊口的熱處理質(zhì)量是有保證的，無(wú)需使用假管進(jìn)行輔助控 制。5.2當(dāng)采用1點(diǎn)作為控制熱電偶時(shí)，控溫工藝曲線設(shè)定取上 限值，當(dāng)采用2點(diǎn)作為控制熱電偶時(shí)控溫

6、工藝曲線設(shè)定取中 間值，當(dāng)采用3點(diǎn)作為控制熱電偶時(shí)控溫工藝曲線設(shè)定取中 間偏上值。試驗(yàn)二（不同規(guī)格和厚度的管子熱處理試驗(yàn)）試驗(yàn)情況介紹1. 試驗(yàn)材質(zhì)為12Cr1MoV鋼，每排4根管，管子規(guī)格$ 42X 8$ 51 X 76X 12、$ 108X 7,管與管之間的距離為 80mm 管長(zhǎng)度大于500mm2. 工藝措施2.1布置熱電偶熱電偶選用巾3mm長(zhǎng)1000mm的鎧裝K型熱電偶。每種規(guī) 格焊口處各布置一根。 按規(guī)格從小到大排列， 依次為R1; R2; R3; R4。2.2加熱器的選擇分別準(zhǔn)備規(guī)范 $ 42 X 8、$ 51X 8、$ 76X 12、$ 108X 7 加熱 器各一套。2.3保溫寬度

7、和厚度的確定：為保證加熱區(qū)的溫度均勻，高溫階段溫度損失小，選用寬度為440mm厚度50mm勺硅酸鋁釬維氈。2.4補(bǔ)償導(dǎo)線選擇選用補(bǔ)償型補(bǔ)償導(dǎo)線，補(bǔ)償導(dǎo)線兩極的材質(zhì)分別為鎳鉻-鎳硅，長(zhǎng)度為100米，補(bǔ)償線規(guī)格為 2X 1mrn2.5控溫設(shè)備：設(shè)備選用型號(hào)為 DLWK-15-480K型熱處理溫度控制柜，溫度控制曲線由 XMT-4000A型PID參數(shù)自動(dòng)控制儀表設(shè)定， 記錄儀為上海大華生產(chǎn)的，型號(hào)為ZL100 06,記錄儀計(jì)量精度為土 0.3%,記錄儀在計(jì)量時(shí)間范圍內(nèi)使用。3. 熱處理工藝3.1升溫升溫速度按最大的速度 300C /h進(jìn)行控制，1點(diǎn)、3點(diǎn)為 輔助測(cè)溫點(diǎn)，2點(diǎn)為溫度控制點(diǎn)。3.2恒溫時(shí)

8、間、溫度恒溫時(shí)間可根據(jù)材質(zhì)確定，本次試驗(yàn)為12Cr1MoV鋼，恒溫時(shí)間按12mm厚度確定為0.5小時(shí)，恒溫溫度為 735 C。3.3降溫降溫按最大的速度 300C /h進(jìn)行控制。熱處理記錄曲線圖如下：以下是模擬曲線圖錯(cuò)誤！未找到引用源。說(shuō)明：$ 42X 8為1#試驗(yàn)管、曲線編號(hào)R1; $ 51 X 8為2#試驗(yàn)管、曲線編號(hào) R2（主控制點(diǎn)）；$ 76 X 12為3#試驗(yàn)管、曲線編號(hào) R3; $ 108X 7為4#試驗(yàn)管、 曲線編號(hào)R44. 試驗(yàn)分析：從過(guò)程曲線和清晰的模擬曲線圖上可以看出，在同爐串聯(lián)不 同規(guī)格加熱器執(zhí)行同一工藝時(shí)，規(guī)格越小溫度越高，在主控點(diǎn) R2完全執(zhí)行工藝要求的同時(shí)，其他三點(diǎn)

9、溫度差異較大，R1甚至 接近900C，功率最大的R4在主控點(diǎn)達(dá)到恒溫溫度時(shí)其還沒(méi)有 超過(guò)300C溫度線。顯而易見(jiàn)，采用這樣的工藝是不能保證熱處 理質(zhì)量的。5. 結(jié)論當(dāng)采用不同規(guī)范的加熱裝置對(duì)不同規(guī)格和厚度的管道焊 縫進(jìn)行熱處理，不論熱處理工藝控制多嚴(yán)，都不能保證焊縫熱處理質(zhì)量的采用這種工藝會(huì)造成管排中小徑管的嚴(yán)重過(guò)熱或過(guò)燒，過(guò)燒 會(huì)導(dǎo)致管子報(bào)廢。主要造成的原因是不同規(guī)格、厚度的管道焊縫， 在單位時(shí)間內(nèi)吸收的熱量是不一樣的，但控制加熱的時(shí)間長(zhǎng)短只 有一點(diǎn)，所以造成了各種規(guī)格之間的溫差很大。這種熱處理工 藝杜絕在熱處理實(shí)際工作中的使用。試驗(yàn)三（不同規(guī)格和厚度的管子熱處理試驗(yàn)）試驗(yàn)情況介紹1. 試驗(yàn)

10、材質(zhì)為12Cr1MoV鋼，每排4根管，管子規(guī)格1#:$ 57X 6; 2#:$ 50X 7; 3#:$ 42X 7.5 ; 4#:$ 38.1 X 9.5，管 與管之間的距離為 80mm管長(zhǎng)度大于500mm2. 工藝措施2.1布置熱電偶熱電偶選用巾3mm長(zhǎng)1000mm的鎧裝K型熱電偶。每種 規(guī)格焊口處各布置一根。按規(guī)格從小到大排列，依次為R1;R2; R3; R4。2.2加熱器的選擇準(zhǔn)備規(guī)范$ 60X 5加熱器四套。2.3保溫寬度和厚度的確定：為保證加熱區(qū)的溫度均勻，高溫階段溫度損失小，選用 寬度為440mm厚度50mm的硅酸鋁釬維氈。2.4補(bǔ)償導(dǎo)線選擇選用補(bǔ)償型補(bǔ)償導(dǎo)線，補(bǔ)償導(dǎo)線兩極的材質(zhì)分

11、別為鎳鉻-鎳硅，長(zhǎng)度為100米，補(bǔ)償線規(guī)格為 2X 1mrn2.5控溫設(shè)備：設(shè)備選用型號(hào)為 DLWK-15-480K型熱處理溫度控制柜，溫度控制曲線由 XMT-4000A型PID參數(shù)自動(dòng)控制儀表設(shè)定， 記錄儀為上海大華生產(chǎn)的，型號(hào)為ZL100 06,記錄儀計(jì)量精度為土 0.3%，記錄儀在計(jì)量時(shí)間范圍內(nèi)使用。3. 熱處理工藝3.1升溫升溫速度按最大的速度 300C /h進(jìn)行控制，1點(diǎn)、3點(diǎn)為 輔助測(cè)溫點(diǎn)，2點(diǎn)為溫度控制點(diǎn)。3.2恒溫時(shí)間、溫度恒溫時(shí)間可根據(jù)材質(zhì)確定，本次試驗(yàn)為12Cr1MoV鋼，恒溫時(shí)間按9.5mm厚度確定為0.5小時(shí)，恒溫溫度為 735 C。3.3降溫降溫按最大的速度 300C

12、 /h進(jìn)行控制。熱處理記錄曲線圖如下（主控制點(diǎn)$50X 7）:升溫速度按最大的速度 300C/h進(jìn)行控制，、3點(diǎn)、4點(diǎn)為輔助測(cè)溫點(diǎn)，2點(diǎn)為溫度控制點(diǎn)，各階段控制點(diǎn)和輔助測(cè)溫點(diǎn)溫度如下：由曲線走向可以看出，熱處理過(guò)程中各點(diǎn)之間的溫度變 化情況，在400C以前各點(diǎn)之間最大溫差能在50 C范圍內(nèi)，但隨著溫度的提高，各點(diǎn)之間的溫差進(jìn)一步增大，當(dāng)?shù)竭_(dá)恒 溫點(diǎn)時(shí)，最大溫差達(dá)到了130 °CO3.2恒溫時(shí)間、溫度恒溫時(shí)間可根據(jù)材質(zhì)確定，本次試驗(yàn)為12Cr1MoV鋼，厚度都小于12.5mm恒溫時(shí)間確定為 0.5小時(shí)，溫度變化是恒 溫開(kāi)始階段，最大溫差為130 C,隨著恒溫時(shí)間的增加。最小規(guī)格的管道焊

13、口溫度進(jìn)一步增加，而其它規(guī)格焊口基本沒(méi) 有變化，到恒溫結(jié)束最大溫差達(dá)到了160 C。4. 結(jié)論當(dāng)采用同規(guī)范的加熱裝置對(duì)不同規(guī)格和厚度的管道焊縫 進(jìn)行熱處理，不論熱處理工藝控制多嚴(yán)，都不能保證焊縫熱 處理質(zhì)量（恒溫時(shí)各點(diǎn)溫差小于50C）。采用這樣的工藝會(huì)造成管排中小徑管嚴(yán)重過(guò)熱或過(guò)燒，過(guò)燒會(huì)導(dǎo)致管子報(bào)廢。主要原 因是不同規(guī)格、厚度的管道焊縫，在單位時(shí)間內(nèi)吸收的熱量是不 一樣的，但控制加熱的時(shí)間長(zhǎng)短只有一點(diǎn)，所以造成了各種規(guī)格 之間的溫差很大。這種熱處理工藝杜絕在熱處理實(shí)際工作中 的使用。試驗(yàn)四（不同規(guī)格和厚度的管子熱處理試驗(yàn)）1. 試驗(yàn)情況介紹試驗(yàn)材質(zhì)為12Cr1MoV鋼，每排4根管，管子規(guī)格1

14、#: $ 57X 6; 2#:$ 50X 7; 3#:$ 42X 7.5 ; 4#:$ 38.1 X 9.5 , 管與管之間的距離為 20mm2. 工藝措施2.1合理布置熱電偶熱電偶布置是控制熱處理質(zhì)量的關(guān)鍵因素之一，熱電 偶布置的位置，對(duì)熱處理溫度控制的工藝曲線設(shè)定起很大作 用，如果位置和控制調(diào)節(jié)的工藝曲線設(shè)定出現(xiàn)偏差就可以造 成溫度不夠或超溫現(xiàn)象。 熱電偶選用巾3mn長(zhǎng)1000mnm勺鎧裝 K型熱電偶。2.2加熱器的選擇加熱器根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行選擇，考慮到加熱器要和管壁貼實(shí)和保證加熱區(qū)的寬度，10米小瓷珠繩型加熱器， 加熱器 布置在焊縫中心，焊縫每側(cè)各120mm2.3保溫寬度和厚度的確定：為

15、保證加熱區(qū)的溫度均勻，高溫階段溫度損失小，選用寬度為440mm厚度50mm的硅酸鋁釬維氈。2.4補(bǔ)償導(dǎo)線選擇選用補(bǔ)償型補(bǔ)償導(dǎo)線，補(bǔ)償導(dǎo)線兩極的材質(zhì)分別為鎳鉻-鎳硅，長(zhǎng)度為100米，補(bǔ)償線規(guī)格為 2X 1mrn2.5控溫設(shè)備：設(shè)備選用型號(hào)為 DLWK-15-480K型熱處理溫度控制柜，溫度控制曲線由 XMT-4000A型PID參數(shù)自動(dòng)控制儀表設(shè)定， 記錄儀為上海大華生產(chǎn)的，型號(hào)為ZL100 06,記錄儀計(jì)量精度為土 0.3%,記錄儀在計(jì)量時(shí)間范圍內(nèi)使用。6.熱處理工藝3.1升溫升溫速度按最大的速度 300C /h進(jìn)行控制，1點(diǎn)、3點(diǎn)、4點(diǎn)為輔助測(cè)溫點(diǎn)（熱處理后，自檢發(fā)現(xiàn) 1點(diǎn)$ 57X 6熱電偶

16、 松動(dòng)，幫扎有問(wèn)題，所以就不進(jìn)行溫度比較）,2點(diǎn)為溫度控 制點(diǎn)，各階段控制點(diǎn)和輔助測(cè)溫點(diǎn)溫度如下：2占J 八、20C140C：200 C300 C400 C500 C500 C600 C700 C745 C745 C3點(diǎn)20C107C150 C270 C370 C476 C578 C578 C670 C706 C730 C4占八、20C115C180 C280 C378 C495 C595 C595 C693 C735 C732 C由上表數(shù)據(jù)和曲線走向可以看出，熱處理升溫過(guò)程中各點(diǎn)之間的溫度變化情況，各點(diǎn)之間最大溫差不超過(guò)15C。3.2恒溫時(shí)間、溫度恒溫時(shí)間可根據(jù)材質(zhì)確定，本次試驗(yàn)為12Cr1

17、MoV鋼，厚度都小于12.5mm恒溫時(shí)間確定為 0.5小時(shí)，溫度變化是恒 溫開(kāi)始階段，最大溫差為 39C，恒溫15分鐘，溫差就可以 降點(diǎn)15 C范圍內(nèi)。能滿足高合金鋼（如 SA-213T91）鋼恒溫 范圍20C的要求。3.3降溫降溫過(guò)程從曲線可以看出， 從恒溫745C降溫到300C之 間降溫最大溫差小于 50 C。3.4以下是過(guò)程曲線（主控制點(diǎn)$50X 7）:使用型號(hào)為T(mén)H-2000硬度儀對(duì)焊縫2點(diǎn)、3點(diǎn)、4點(diǎn)進(jìn)行 檢查，檢查結(jié)果如下：2點(diǎn)位置管材布氏硬度值HB母材：HB185加熱區(qū)：HB179焊縫：HB2183點(diǎn)位置管材布氏硬度值HB母材：HB182加熱區(qū)：HB178焊縫：HB2234點(diǎn)位置

18、管材布氏硬度值HB母材：HB183加熱區(qū)：HB180焊縫：HB2215. 結(jié)論5.1當(dāng)采用繩型加熱裝置和合適的保溫材質(zhì)，采用整體焊縫 同工藝一爐同時(shí)熱處理（因?yàn)橥瑺t熱處理能保證爐內(nèi)各點(diǎn)溫 度一致），嚴(yán)格控制升降溫速度，綁扎熱電偶位置和控制設(shè) 定熱處理工藝曲線相對(duì)應(yīng)，管排焊口的熱處理質(zhì)量是有保證 的。5.2當(dāng)采用小管徑焊口作為控制熱電偶時(shí)（$ 42X 7.5 ; $ 38.1X 9.5）,控溫工藝曲線設(shè)定取中間偏下值，當(dāng)采用偏大管徑 焊口作為控制熱電偶時(shí)（$50X 7）,控溫工藝曲線設(shè)定取上限值。合金小管管排熱處理工藝的試驗(yàn)研究總結(jié)1. 據(jù)規(guī)程要求，對(duì)規(guī)格、厚度相同的小管徑合金排管進(jìn)行 熱處理時(shí)，當(dāng)管與管之間有幫扎空間時(shí)，最好采用同規(guī)格加 熱器（當(dāng)同爐使用多根（片）加熱器時(shí)，其電阻值的偏差應(yīng)不 超過(guò)5%,焊縫熱處理質(zhì)量是能夠得到保證的。2. 通過(guò)試驗(yàn)一可看出，對(duì)規(guī)格、厚度相同的小管徑合金 排管進(jìn)行熱處理時(shí)，當(dāng)管