高壓管道焊縫返修及焊后熱處理

張愛東

中國能源建設集團北京電力建設有限公司 北京 100024

1 熱處理基本工藝技術

開展熱處理，需要在加熱、保持溫度、冷卻階段進行相互的協作，并且也是一門工序要求緊湊的工藝，其主要包含：第一，加熱方式。一般的加熱包含了直接加熱和間接加熱兩個方面，其直接加熱包含了液體、氣體、電加熱等，間接加熱則包含利用液態金屬或者是鹽的浮動粒子來進行間接的加熱。第二，在選擇溫度值以及控制溫度的時候，就需要在制造高壓管道的時候，在不同的反應段作為溫度的控制，確保其處于相應的區域范圍，這樣才能確保最大限度的提升金屬物料的材料強度，滿足高壓管道成品的質量需求。第三，冷卻工藝。壓力儲存設備因為不同的用途、不同結構類型以及不同的制造材料，所以在設計與制作中，就需要按照上述的規范，實施不同速度的冷卻，一般會選擇淬火，因為其冷卻速度最快，不僅可以讓鋼件馬氏體組織得到保障，也可以提升工作本身的耐磨性、強度以及硬度，這樣就可以讓熱處理的后續工作能夠順利的實施。而正火冷卻的速度相對較慢，其可以改善材料的加工與切削性能，也可以提升容器低碳鋼的整體力學性能[1]。

2 高壓管道設計中的熱處理問題

2.1 不銹鋼金屬材料的熱處理

對機械工件的設計過程進行分析，一般情況下，在完成焊接工藝后都要進行熱處理，進而使金屬材料在高溫作用下發生變化，并消除焊接后金屬材料殘留的應力，提升金屬材料抗腐蝕和韌性。但針對于不銹鋼金屬材料要區別對待，因為不銹鋼金屬材料進行熱處理后會降低材料的使用性能，改變金屬材料的使用要求。

2.2 焊接后的熱處理

焊接后的熱處理問題是高壓管道設計過程中的焦點問題。在實際操作中，對焊接之后的復合板材料的高壓管道進行熱處理，并不會帶來不良的影響，高壓管道的性能可以得到保障，但實施焊接后熱處理會使焊接處發生碳化，進而脆化高壓管道的性能，使高壓管道柔韌性顯著的降低。因此，為了防止高壓管道焊接后熱處理會降低高壓管道性能的現象發生，工作人員要認真篩選高壓管道的材料，從根源處解決該類問題。

2.3 代用材料的熱處理

對于高壓管道設計來說，相關工作人員要以工作環境和使用條件為基礎，對制造材料進行合理的篩選。但是對于高壓管道的制造來說，有很多企業很難采購到符合要求的制造材料，最終只能選擇其他的材料作為替代品。在此情況下，工作人員要充分考慮待用材料的實際性能，并以此為基礎進行熱處理，使代用材料的熱處理也能達到預期的處理效果。因此，相關設計人員在進行高壓管道的設計時，要了解材料的實際情況，重視代用材料的問題。要選擇合適的熱處理方法[2]。

3 高壓管道焊縫返修及熱處理

某裝置在進行全面檢驗過程中，一級反應器經TOFD檢測發現其最下方兩個筒體對接焊縫存在超標埋藏缺陷，缺陷長度160mm，缺陷深度為20～30mm，根據相關標準需要對此缺陷進行消除。

3.1 焊縫返修處理

（1）部焊后熱處理時，均溫、加熱和隔熱范圍。本次加熱在焊縫背面布置2層保溫棉。均溫帶的最小寬度為在返修焊縫兩端各加50mm。加熱片擺放注意環繞包括均溫帶在內的筒體全圓周。反應器熱處理返修焊縫寬度為60mm，均溫帶寬度為160mm，筒體直徑為3600mm，周長為11656mm，選取加熱片寬度為350mm，長度為1180mm，共10片，可以全圓周覆蓋均溫帶及焊縫，保溫棉剪裁寬度為500mm，滿足規范覆蓋要求。（2）焊后熱處理應按設計文件、標準、規范規定的工藝參數進行。（3）熱處理溫度應采用熱電偶進行測量，并采用自動溫度記錄儀器在整個熱處理過程中連續測量和記錄熱處理過程，形成溫度—時間自動記錄曲線。測溫記錄儀器應在校驗合格期內。（4）熱處理后的焊縫進行硬度檢測，以HB＜200為合格。經焊后熱處理合格的部位，不得再進行焊接作業，否則應重新進行熱處理。熱處理完成后應對此部位增加金相檢驗。

3.2 焊接工藝的質量控制

焊接是高壓管道制造過程中最為重要的環節，焊材的選擇以及焊縫的處理都直接影響焊接質量，因為關系到高壓管道的密封性，所以要加強焊接質量控制。焊接人員必須具有焊接資格證，確保焊接人員持證上崗。在焊接之前，對焊接人員進行焊接工藝指導，確保其能夠嚴格按照焊接工藝操作，做好焊材、焊接設備以及各種儀器儀表的檢查工作。根據焊接工藝指導書選擇適宜的焊接材料，做好焊材的保存。根據高壓管道的設計工藝選擇適宜的焊接方式，做好焊接前的清潔工作，嚴格控制焊接過程中焊縫的質量。在檢查接頭時，如果出現質量缺陷，要對質量缺陷進行原因分析，然后制定出補焊方案或者進行返修。整個焊接過程中都要做好記錄存檔，為高壓管道制造質量檢驗提供參考依據。

3.3 焊后熱處理質量控制

高壓管道在焊接后，焊件由于溫度的不均勻分布會導致焊縫金屬存在殘余應力，如果沒有得到妥善處理，就會導致焊縫金屬熱脹冷縮而產生質量缺陷，所以要做好焊后熱處理。通過焊后熱處理，可以消除焊接殘余應力，提高焊件結構的穩定性，減少焊接質量缺陷，提高焊接質量。比較常見的熱處理包括調質熱處理、消除焊接殘余應力熱處理、固溶化熱處理以及正火熱處理等。無論選擇何種熱處理方式，都要嚴格按照工藝流程操作，控制好工藝參數、升溫速度、保溫時間、進爐溫度等。做好熱處理過程的記錄存檔工作，同時定期檢查維護熱處理儀器設備，保證熱處理工作的順利進行[3]。

4 結語

總而言之，科學技術的持續發展和進步，使得高壓管道技術逐漸成為我們視野內一種綜合性極強的科學技術，而其實際的運行就受到人們的廣泛關注。實施熱處理工藝，其本身關系到人身安全與財產安全，隨著對熱處理技術要求的進一步提升，就需要能夠通過技術的有效革新，為高壓管道的設計奠定良好的基礎條件，最終提升容器的穩定性和安全性[4]。