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章程里進行了詳細的說明，然而在具體的操作里相關資料很少，本文通過闡述工業工程施工階段管道焊后熱處理和因為熱處理不恰當出現的問題，指明了在具體操作中如何預防這些問題。

關鍵詞：焊前預熱；焊后處理；熱處理工藝；熱處理缺陷

0 前言

機組容量越來越大的同時，合金鋼被也被廣泛的應用，還對焊接熱處理工藝提出了更高的要求。焊件如果沒有恰當的進行焊后熱處理，可以引起很多的缺陷，部分缺陷能夠根據再一次新熱處理進行糾正，然而部分缺陷不能挽回而形成廢品。

1 異種鋼的概念

異種鋼實際上就是焊接接頭的兩端的母材在化學構成與組織和功能方面有一定區別的鋼，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機組而言，異種鋼焊接構造使用相對廣泛。

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、電感應加熱等各種加熱方法所構成；第二，冷卻方法需可以供給規定的冷卻速率，主要是由爐內冷卻、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成。

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

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

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

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

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。根據要求的加熱速率，加熱至計劃的溫度時，控制5至10分鐘，接下來選取不大的火焰讓其緩冷，此外需去掉焊口內外部的溫差。

（2）選擇數字式儀器進行測量，掌控熱處理的溫度。加熱需讓焊工及別的具備動火資質的工作者來負責，然而記錄與測溫等工作主要由熱處理工負責。

4 熱處理缺陷

（1）過熱。焊件在退火時候的斷口上顯現為相當粗大的晶粒，在淬火的斷口上顯現為較粗的馬氏體的形狀。當進行加熱的時候，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間太久，引起粗化的構造，會發生裂紋現象，盡管不會發生裂紋現象，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，加熱溫度需要進行深入的掌控，此外盡可能減少在高溫停留的時間。如果過熱嚴重，那么此焊件能進行再次退火。

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

（3）變形與開裂。焊件的變形和宏觀裂紋普遍顯而易見。首先因為焊件的內應力出現，內應力的出現主要因為焊件在加熱冷卻過程中內外溫度失衡引起體積膨脹及收縮存在差異而導致的熱應力。其次因為內部A 往 M 轉變的過程中體積改變的不均衡導致的結構應力，在應力大于焊件的屈服上限的情況下出現變形。在大于焊件的強度上限的情況下出現裂紋。引起返工，帶來更多的生產工序，增加了投入的資金，部分情況下引起焊件的報廢。選擇減少內應力方案進行預防。

（4）硬度升高。回火結束，檢測值不在相關規定范圍之內。回火溫度太小及保溫時間太短引起的，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，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，能選擇再次進行回火處理，增加回火溫度與回火保溫時間。對形成M的情況下，需要再一次對鋼實施回火工序，嚴格掌控回火溫度。

（5）氧化和脫碳。氧化與脫碳是鋼在高溫加熱過程中不易預防的現象，同時這兩類現象可以同時出現。加熱溫度太大及在高溫下保溫時間太久，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，當進行熱處理操作的過程中，需精準掌控加熱溫度，讓其在要求的溫度之內，同時在高溫下根據要求時間保溫。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。

（6）缺陷預防。工業工程項目里的管道焊后熱處理關鍵為局部熱處理，它選取的方式是高溫回火。針對現場環境出現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、保溫時長。此4種因素錯誤均會給熱處理的效果帶來負面作用，因此當進行施工的時候需要深入實施工藝標準，絕對不能自己改變工藝里的信息，從而防止引起人為缺陷。其次“要想做好一件事，必須做好準備工作”，在工作前需要全面且詳細的審核、校對與測試選取的工器具。讓具有資質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、耐高溫性還有其強度等。

5 結論

綜上所述，以對管道選擇恰當的熱處理工藝為基礎，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力，可以有效保障管道的具體強度、抗疲勞度，最終防止變形、應力腐蝕還有脆性斷裂現象的發生。

參考文獻：

[1]張青.遠紅外加熱器在鍋爐容器焊接熱處理上的應用[J].機電技術，2013(03):123-124.

[2]羅啟云,袁立中,宋仁明.SA335-P91鋼焊接熱處理質量控制[J].青海電力,2011(S2):146-147.

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