SA335-P92鋼焊后熱處理方法及工藝研究

1、SA335-P92鋼焊后熱處理方法及工藝研究 林志華朱順聚顧文彬 （上海電力建設(shè)有限責(zé)任公司，上海市高郵路68號，200231） 摘要：本文對大口徑厚壁管道焊后熱處理工藝進(jìn)行了較為深入的研究。研究中對比了電阻加熱設(shè)備與電感應(yīng)加熱設(shè)備在對大口徑厚壁管熱處理時造成內(nèi)外壁溫差的試驗(yàn)，試驗(yàn)數(shù)據(jù)表明目前電站廣泛使用的電阻加熱設(shè)備熱處理時會造成局部內(nèi)外壁溫差過大的現(xiàn)象，這對熱處理溫度特別敏感的P92鋼十分不利，而采用先進(jìn)的電感應(yīng)加熱設(shè)備內(nèi)外壁溫差 主加熱區(qū)采用Proheat35型電感應(yīng)加熱設(shè)備加熱寬度400mm12匝 熱壩區(qū)采用電阻加熱塊加熱寬度每側(cè)85mm5kw （2）熱壩區(qū)的布置及溫度的設(shè)置 a.熱壩

2、區(qū)位置的布置： 熱壩區(qū)位置布置在主加熱區(qū)旁距焊縫邊緣200250mm左右處，與主加熱區(qū)的外側(cè)線圈留出一定的距離，以避免加熱塊加熱時損壞線圈的絕緣層。 b.熱壩區(qū)溫度的設(shè)置： 熱壩區(qū)溫度設(shè)置在670至680范圍內(nèi)效果明顯。熱壩區(qū)可以與主加熱區(qū)同步進(jìn)行加熱，也可以遲后于主加熱區(qū)，或當(dāng)主加熱區(qū)溫度升至740時，再啟動熱壩區(qū)加熱，這三種情況均可以。當(dāng)主加熱區(qū)溫度升至765時，熱壩區(qū)可以在2小時后切斷電源，以后由Proheat35型電感應(yīng)加熱設(shè)備繼續(xù)工作。 （3）主加熱區(qū)Proheat35型電感應(yīng)加熱設(shè)備使用情況 主加熱區(qū)的加熱寬度為400mm，共繞12匝，升溫速度150/h，溫度升至740至765時主

3、要參數(shù)如下： 溫度主要參數(shù) 溫度 電流（A）電壓（V）功率（kw）頻率（kHz） 740 298 700 22.7 11.5 755 299 700 22.3 11.5 765 300 700 20.3 11.6 在42085mmP92鋼焊接接頭焊后熱處理時，溫度從740升至755，再到765時，整個升溫過程十分平穩(wěn)，特別是進(jìn)入敏感溫度區(qū)域沒有出現(xiàn)升溫速度減慢的現(xiàn)象，整個焊接接頭設(shè)置的三個測溫點(diǎn)均按設(shè)定溫度達(dá)到765。在切斷熱壩區(qū)電源后，電感應(yīng)加熱設(shè)備按設(shè)定的765保溫8小時的程序正常工作。保溫期間加熱設(shè)備顯示儀上顯示的電流、電壓、功率和頻率自動匹配，并始終使工件的溫度穩(wěn)定在設(shè)定的765范圍內(nèi)

4、，見圖15。 圖15現(xiàn)場采用35型電感應(yīng)設(shè)備附熱壩對46085mmP92鋼管熱處理 經(jīng)該工藝熱處理后，42085mmP92鋼焊接接頭的硬度檢驗(yàn)值： 焊縫區(qū)HB231HB230HB221平均值HB227 母材一側(cè)HB197HB199HB210平均值HB202 母材另一側(cè)HB190HB198HB196平均值HB195 （4）54692mmP92鋼的焊后熱處理 采用類似工藝在主蒸汽管規(guī)格為54692mm（實(shí)測壁厚為100mm）的焊口焊后熱處理時，主加熱區(qū)的加熱溫度為760，恒溫8小時，此時電感應(yīng)加熱設(shè)備的功率為22kw。見圖16和圖17 經(jīng)該工藝熱處理后，54692mmP92鋼焊接接頭的硬度檢驗(yàn)值（

5、2G）： 焊縫區(qū)HB239HB227HB224平均值HB230 母材一側(cè)HB201HB196HB205平均值HB201 母材另一側(cè)HB208HB202HB210平均值HB207 經(jīng)該工藝熱處理后，54692mmP92鋼焊接接頭的硬度檢驗(yàn)值（5G）： 焊縫區(qū)ED后，業(yè)主對此十分重視，還要求我們施工單位在再熱熱段P92鋼管74740mm管系上也使用該設(shè)備進(jìn)行焊后熱處理。 25結(jié)論 （1）P92鋼大口徑厚壁管道焊后熱處理采用Proheat35型電感應(yīng)加熱設(shè)備并附以熱壩區(qū)可有效地解決P92鋼熱處理敏感溫度區(qū)域?qū)е律郎厮俣葴p慢的問題，使主加熱區(qū)在加熱寬度比較窄的情況下，可充分發(fā)揮Proheat35型電感

6、應(yīng)加熱的作用，使大口徑厚壁管內(nèi)外壁溫差嚴(yán)格控制在20的范圍，從而確保P92鋼焊接接頭的質(zhì)量，特別是焊縫根部韌性指標(biāo)。 （2）這種熱處理工藝對復(fù)雜結(jié)構(gòu)的大口徑厚壁管件如大容量機(jī)組的三通構(gòu)件和特殊鋼材對熱處梨6.jpgwidth=283 圖1654692mmP92鋼2G焊口圖1754692mmP92鋼5G焊口 23P92鋼大口徑厚壁管采用Proheat35型電感應(yīng)加熱設(shè)備附熱壩區(qū)熱處理工藝的優(yōu)點(diǎn) （1）在主加熱區(qū)采用Proheat35型設(shè)備的周圍筑起一道熱壩（HeatDam）可以使大厚壁工件在加熱過程中減緩熱量沿管道軸向和徑向方向上的散熱速度，減小管內(nèi)空氣流動時的熱量損耗。這種熱處理工藝對P92鋼

7、熱處理敏感溫度的作用特別有效，可避免P92鋼加熱溫度到達(dá)敏感溫度區(qū)域時使升溫速度減慢的現(xiàn)象，從而確保主加熱區(qū)的熱量更加集中。 （2）可減小整個焊接接頭加熱區(qū)寬度的范圍，在此寬度范圍內(nèi)充分發(fā)揮Proheat35型電感應(yīng)加熱使厚壁管內(nèi)外壁溫差20的優(yōu)勢，確保焊接接頭的熱處理質(zhì)量。 （3）可以取消以往大口徑厚壁管熱處理時在管道內(nèi)安裝隔離小室所使用的封堵器具，使操作便捷，工藝簡化。 24Proheat35型電感應(yīng)加熱設(shè)備在其他管線上的應(yīng)用 除P92鋼外其他鋼種熱處理時，使用Proheat35型電感應(yīng)加熱設(shè)備不需要設(shè)熱壩區(qū)，如Proheat35型設(shè)備在本工程中應(yīng)用于72690mm的碳鋼下降管、61065

8、mmWB36主給水管道的焊口就是很好的例子。Proheat35型電感應(yīng)加熱設(shè)備在施工現(xiàn)場受到熱處理工們的青睞，因?yàn)樗鼰崽幚硇Ч?，操作簡便無污染。該設(shè)備成功應(yīng)用于42085mmP92鋼主蒸汽管焊后熱處理后，業(yè)主對此十分重視，還要求我們施工單位在再熱熱段P92鋼管74740mm管系上也使用該設(shè)備進(jìn)行焊后熱處理。 25結(jié)論 （1）P92鋼大口徑厚壁管道焊后熱處理采用Proheat35型電感應(yīng)加熱設(shè)備并附以熱壩區(qū)可有效地解決P92鋼熱處理敏感溫度區(qū)域?qū)е律郎厮俣葴p慢的問題，使主加熱區(qū)在加熱寬度比較窄的情況下，可充分發(fā)揮Proheat35型電感應(yīng)加熱的作用，使大口徑厚壁管內(nèi)外壁溫差嚴(yán)格控制在20的范圍，從而確保P92鋼焊接接頭的質(zhì)量，特別是焊縫根部韌性指標(biāo)。 （2）這種熱處理工藝對復(fù)雜結(jié)構(gòu)的大口徑厚壁管件如大容量機(jī)組的三通構(gòu)件和特殊鋼材對熱處理溫度具有敏感性的材料的現(xiàn)場熱處理開創(chuàng)了一條新的熱處理途徑。同時可取消以往對大口徑厚壁管熱處理時