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(hào)，200231） 摘要：本文對(duì)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(duì)比了電阻加熱設(shè)備與電感應(yīng)加熱設(shè)備在對(duì)大口徑厚壁管熱處理時(shí)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(shí)會(huì)造成局部?jī)?nèi)外壁溫差過(guò)大的現(xiàn)象，這對(duì)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(shí)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(shí)，再啟動(dòng)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(shí)，熱壩區(qū)可以在2小時(shí)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(shí)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(shí)，溫度從740升至755，再到765時(shí)，整個(gè)升溫過(guò)程十分平穩(wěn)，特別是進(jìn)入敏感溫度區(qū)域沒(méi)有出現(xiàn)升溫速度減慢的現(xiàn)象，整個(gè)焊接接頭設(shè)置的三個(gè)測(cè)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(shí)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(dòng)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(jiàn)圖15。 圖15現(xiàn)場(chǎng)采用35型電感應(yīng)設(shè)備附熱壩對(duì)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(cè)壁厚為100mm）的焊口焊后熱處理時(shí)，主加熱區(qū)的加熱溫度為760，恒溫8小時(shí)，此時(shí)電感應(yīng)加熱設(shè)備的功率為22kw。見(jiàn)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(duì)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(wèn)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(duì)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(duì)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?chē)鹨坏罒釅危℉eatDam）可以使大厚壁工件在加熱過(guò)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(dòng)時(shí)的熱量損耗。這種熱處理工藝對(duì)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(shí)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(gè)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(shì)，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(shí)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(jiǎn)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(shí)，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(chǎng)受到熱處理工們的青睞，因?yàn)樗鼰崽幚硇Ч?，操作?jiǎn)便無(wú)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(duì)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(wèn)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(duì)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(duì)熱處理溫度具有敏感性的材料的現(xiàn)場(chǎng)熱處理開(kāi)創(chuàng)了一條新的熱處理途徑。同時(shí)可取消以往對(duì)大口徑厚壁管熱處理時(shí)