局部熱處理常見問題的分析與處理

李俊峰，姚鵬樂，趙永遠，王青

(河南華電金源管道有限公司，鄭州 451162)

局部熱處理常見問題的分析與處理

李俊峰，姚鵬樂，趙永遠，王青

(河南華電金源管道有限公司，鄭州 451162)

結合施工實際，從熱輸入、熱電偶、加熱器3個方面分析接頭的焊后熱處理常見故障產生的原因和表現。分別從加熱階段、恒溫階段和降溫階段分析故障的類型及應對措施。對發生故障后，可能出現的硬度異常情況進行分析討論，并根據標準及金屬相變原理提出處置方案。根據生產實際，對如何避免焊后熱處理故障，提出了預防措施。

焊后熱處理；局部熱處理；常見故障；分析與處理

0 引言

在電站鍋爐施工現場，所有焊口都需要以局部熱處理的形式進行處理。在電站配管廠家，為保證工程進度，降低生產成本，需要一定數量的局部熱處理。局部熱處理現場條件錯綜復雜，人員走動頻繁，處理持續時間較長(8～28 h)，可能會出現意想不到的故障。某公司經過多次對比、分析與討論，對于局部熱處理常出現的故障及應對措施，進行了總結，供同行參考。

局部熱處理常出現的故障，可分為熱源故障、熱電偶故障及加熱器故障，中斷時機可分為加熱階段故障、恒溫階段故障和降溫階段故障，造成的結果可分為硬度超上限、硬度超下限、硬度不均勻和硬度合格。

1 常見故障類型及表現

1.1 熱輸入故障

熱輸入故障最典型的表現是停止加熱或輸入功率不夠。施工過程中，突然跳閘、溫控柜超負荷運行或者二次線斷開，都有可能使溫度失去控制，導致實際溫度達不到工藝要求。出現這種情況時，應當立即切斷電源，防止意外發生，同時仔細檢查，找出故障的原因并排除，確認無誤后再酌情處理。

1.2 熱電偶故障

熱電偶故障有2種表現形式，即熱電偶短路和熱電偶斷路。熱電偶短路，即熱電偶絲的2根導線在冷端和熱端之間接觸，溫控柜數字表的示數為室溫或遠低于熱電偶熱端的溫度，此時，溫控柜會持續供電。持續加熱會造成加熱區溫度過高，可能會引起焊縫及鄰近母材金屬組織惡化，對加熱區金屬造成破壞。熱電偶斷路，即熱電偶的閉合回路中出現斷開，此時溫控柜出現異常，溫控柜示數出現錯誤提示，溫控柜停止加熱，對材質本身不會產生影響。

1.3 加熱器故障

加熱器故障一般是由于功率過大或加熱器老化，在通電過程中，加熱器內部的加熱絲斷開。具體有如下3種情況。

(1)1支熱電偶僅控制1個加熱器或多個加熱器之間串聯。當1個加熱器的加熱絲斷開時，溫控柜停止送電，同時觀察到溫控柜示數下降，二次線的電壓正常，但電流為零。

(2)1支熱電偶控制2個或2個以上的加熱器且各個加熱器之間并聯(熱電偶與1個加熱器直接接觸)。測溫加熱器斷開，該加熱器停止工作，其他加熱器繼續運行，此時可觀察到對應溫控柜示數下降，電壓正常，有一定的電流。

(3)1支熱電偶控制2個或2個以上的加熱器且各個加熱器之間并聯(熱電偶與1個或多個加熱器未直接接觸)。非測溫加熱器斷開，此時未斷開加熱器正常工作，斷開的加熱器停止加熱，該區域溫度降低且不能得到有效控制，電壓正常，有一定電流。

2 故障類型及應對措施

故障出現后，根據中斷的時機，焊后熱處理故障可分為加熱階段故障、恒溫階段故障和降溫階段故障。

加熱階段的故障，有加熱速度過快和加熱中斷2種類型。加熱速度過快，可能會引起內外壁溫差較大，管道內部熱處理不充分。應對措施：無論出現哪一種故障，檢查排除后，可根據焊口本身當時的溫度，重新設定加熱程序，一般不需要返回到環境溫度重新加熱[1]，但應當適當增加恒溫時間，以保證焊縫根部熱處理質量。

恒溫階段出現故障，可導致恒溫溫度過高或恒溫溫度過低。恒溫階段是焊后熱處理的核心階段，在此階段出現故障，很容易對熱處理質量產生本質影響。恒溫溫度過低或恒溫階段中斷，可能會造成熱處理不足，回火不完全；溫度過高，則容易引起組織惡化，出現過熱或過燒組織，嚴重情況可出現脫碳和氧化。應對措施：如果判斷為恒溫溫度過低或恒溫階段中斷，可重新升溫至工藝要求的恒溫溫度并保溫，焊口處于工藝要求恒溫溫度的時間總和，不得少于最短所需的恒溫時間；如果判斷為恒溫溫度過高，則應立即停止恒溫，進入降溫階段，按工藝要求的降溫速度進行降溫，待焊口硬度檢驗后再酌情處理。

另外，在焊后熱處理恒溫溫度合格的前提下，可能會出現恒溫時間不足和恒溫時間超長2種情況。若恒溫時間不足，則可以重新執行升溫、恒溫、降溫程序，多次熱處理恒溫時間的累加與工藝要求的最短恒溫時間相同即可。若恒溫時間超長，焊后熱處理時間超過焊后熱處理工藝指導書規定值的30%，應作記錄[2]。

降溫階段的故障，可分為降溫速度過快和降溫速度過慢。因焊后熱處理為高溫回火，降溫過慢，對于合金鋼一般不會造成太大影響，但對于不銹鋼相關的焊接，需要減少在脆化溫度區間的停留；降溫速度過快，可能會使管子重新產生應力。應對措施：發現故障并排除后，根據此時的溫度，按工藝要求重新設定程序進行降溫，待焊口硬度檢驗后酌情處理。

3 硬度異常情況分析及處置方案

目前，硬度檢測是判斷熱處理效果的唯一手段。根據故障造成的結果，焊后熱處理硬度檢驗結果可分為硬度超上限、硬度超下限、硬度不均勻和硬度合格。

如果硬度超上限，正常情況下，是由于熱處理狀態不足引起的，不排除焊后熱處理嚴重超溫時引起的合金元素析出而導致的硬化。

如果硬度超下限，一般是由于熱處理鋼材焊縫金屬過熱所導致的。應對措施：焊后熱處理恒溫溫度超標或恒溫時間過長而導致硬度值低于規定值90%的或金相檢驗判定為焊縫金屬過熱的焊縫，除非可以現場實施正火加回火熱處理，否則應割掉該焊接接頭，重新焊接。

如果出現硬度不均勻，一般是由焊縫受熱不均引起。若硬度最低點低于下限，則需要做進一步金相觀察；若未出現硬度偏低的區域，僅是由于個別點硬度超上限，重新處理即可，同時在硬度的最高點和最低點布置熱電偶，硬度偏高區域可適當提高熱處理溫度。

一般情況下，焊后熱處理過程中出現故障，也有可能使硬度合格，此時應擴大檢測范圍。但無論硬度檢測是否合格，均應作記錄。

4 可采取的預防措施

針對可能出現的故障，可采取的預防措施有以下幾個方面。

(1)溫控柜應設專人定期打掃清理維護，減少內部積灰，保證溫控柜狀態良好，性能可靠。

(2)記錄儀、溫控柜、電壓表、電流表、熱電偶等應定期校驗，保證記錄準確，工作穩定。

(3)因焊后熱處理溫度高、加熱時間長，包扎時避免使用老化的加熱器。

(4)當多個加熱器并聯或者串聯時，應盡量采用相同規格、相同使用狀態的加熱器，防止因加熱器功率不同而引起的溫度偏差。

(5)按功率要求并聯加熱器，保證加熱器總功率小于溫控柜的輸出功率；當1臺溫控柜同時處理多個焊口時，應相互錯開升溫階段，盡量避免同時到達恒溫溫度；嚴禁溫控柜滿負荷或超負荷加熱運轉。

(6)當監測熱電偶與控溫熱電偶出現較大溫差時，應分析原因并進行處理。

(7)送電加熱前，應檢查溫控柜二次線絕緣膠皮的磨損程度，是否有破損、裸露部分。加熱過程中，也應關注二次線發熱是否異常，加熱器的電阻絲是否與管子搭接等。

(8)焊后熱處理過程中，應設專人進行巡檢，至少每0.5 h巡檢1次，發現問題，應及時檢查處理。焊后熱處理場區應進行隔離或圍擋，避免無關人員入內。

5 結束語

焊后熱處理是能夠改變材料性能的最后一道工序，對電站的運行安全起著極其重要的作用。故障出現以后，會對焊接接頭的質量產生或多或少的影響，最好的辦法是提前預防，盡早發現，把事故消滅在萌芽狀態。無論出現哪1種故障，值班人員應盡早處理，防止事態擴大，無法解決則應報技術管理部門，無論問題是否解決，均應記錄。

[1]火力發電廠焊接熱處理技術規程：DL/T 819—2010[S].

[2]火力發電廠金屬技術監督規程：DL/T 438—2009[S].

(本文責編：劉炳鋒)

2017-04-01；

2017-05-08

TK 228

B

1674-1951(2017)05-0062-02

李俊峰(1975—)，男，河南鄭州人，工程師，從事管道預制設計及研發相關工作(E-mail:lijunfeng0829@126.com)。