火电安装管道焊接接头的热处理

火电安装管道焊接接头的热处理

邓明

中国电建青海工程有限公司​青海西宁 810003

摘 要:分析归纳了火力发电厂热处理技术执行过程中常见问题，并根据相关规范提出了上述问题的纠正措施，为火力发电厂的焊接热处理工作的规范开展提供借鉴。

关键词:火电；焊接热处理；常见问题

1.焊接热处理工艺中常见问题及解决措施

1.1预热常见问题：当监测焊件坡口外热电偶达到预热温度后，焊工就开始焊接。纠正措施：当监测焊件坡口外热电偶达到预热温度时，应保持一段时间，使内外壁温度保持一致并用红外测温仪或接触式测温仪进行测温，确保坡口待焊部位的温度达到要求。

1.2后热常见问题：当焊接中断或者焊接工作停止后，不能及时进行焊后热处理的，未采取任何措施直接冷却至室温，后续直接开展重新焊接或焊后热处理。纠正措施：有冷裂纹倾向的焊件，当焊接中断或者焊接工作停止后，不能及时进行焊后热处理的，应立即后热，后热工艺为：加热温度为300-400℃，保温时间为2-4h。重新焊接前应重新预热，重新预热的工艺应与原预热工艺一致。

1.3异种钢焊后热处理恒温时间常见问题：规程规定，当两侧均为非奥氏体型钢时，其焊后热处理温度应按加热温度要求较低侧的加热温度的上限来确定[2]；但未规定恒温时间该如何选择。纠正措施：吴新丽、邹杰、李恩等人研究发现延长保温时间，残余应力趋于恒定[3]。因此当两侧均为非奥氏体型钢时，其焊后热处理恒温时间按合金成分高的厚度来计算或选取恒温时间。

1.4焊件名义厚度计算常见问题：非熔透型管座、全焊透型骑座式管座和全焊透型插入式管座的名义厚度计算时将焊缝高度h认为是角焊缝的焊脚尺寸k。纠正措施：要搞清楚焊缝高度h和焊脚尺寸k的区别，焊缝高度是指在焊缝横截面中从焊缝正面到焊缝背面的距离，焊脚尺寸(焊角尺寸)是指焊缝根角至焊缝外边的尺寸。

1.5制定焊后热处理工艺措施时，应考虑的因素。常见问题：制定焊后热处理工艺措施时，应考虑的因素和采取的措施不全面，例如管道返修后热处理时未考虑到运行对焊缝及母材性能的影响；连同阀体一起热处理时未考虑到热处理温度对阀门阀件、密封件的影响。纠正措施：对已运行过的管道焊接接头，应在热处理前、后对焊缝及母材硬度进行检验，必要时进行金相检验；对已运行过的管道焊接接头，宜选用较低的恒温温度或较短的恒温时间。对连同阀门一起进行焊后热处理的焊件接头，应采取措施确保阀体的问题不超过其运行温度。

2.热处理 “温度测量”中常见问题及解决措施

2.1水平位置管道焊接接头热电偶安装常见问题：对水平布置的管道后热或焊后热处理时，由于对流的存在，必然会导致管子上部，即时钟指针12:00位置的温度比下部，即6:00位置的温度更高，如采用只有一个控温加热区(控温热电偶在12:00位置)的电阻加热方式时，6:00位置特别是内壁的温度将可能低得多，造成这些部位回火不充分。纠正措施：增加加热带控制区的周向分布数量来减小这种温度偏差，对水平布置的管道，焊后热处理时推荐的控温区的数量和热电偶的布置。

2.2垂直布置管道焊接接头热电偶安装常见问题：由于对流的存在，位于焊缝上半侧的垂直管道的温度将高于下半侧的温度。纠正措施：对电阻力口热方式加热带的中心向下侧偏移以平衡热流，如加热带的60%布置在焊缝的下部，保温向焊缝下部偏移；且应使用不少于三支热电偶，沿圆周均匀分布，其中，一支布置于焊缝中心控制温度，其他热电偶安装应在焊缝的上部和下部距焊缝边缘1倍壁厚处（且不小于50mm），确定温度是否达到设定值。

2.3三通、管座、阀门连接管等异形焊接接头热电偶安装常见问题：在三通、管座、阀门连接管等异形焊接接头的焊后热处理中，在焊缝两侧将产生不对称的热传导，金属材料体积较大侧将吸收大量的热量，即产生“冷阱效应”。纠正措施：应在壁厚不同的部件采用各自独立的控温加热区；当这种方法无法实现时，可将加热区向壁厚大的部件偏移；若达不到所需的偏移量，且不能在厚壁部件上布置额外的加热器时，必须通过加装监控热电偶来保证薄壁部件不能过热。同时可根据部件壁厚的不同来调整保温层厚度，使均温区正好落在预定的温度范围之内。不管采取上述哪种方式，应在焊缝的两侧区域均安装监测热电偶，确定温度是否达到设定值。

2.4补偿导线，将补偿导线与热电偶的接头包在保温棉内，补偿导线任意折弯等。纠正措施：补偿导线与热电偶线连接时，必须保证极性正确且接线连接可靠；补偿导线与热电偶的两个接头以及与仪表端予的两个接头必须分别处于相同的环境温度；使用和储存中避免对补偿导线产生机械、热、潮湿环境造成的损伤，补偿导线不允许有小由率半径弯曲、冷加工和过度的绕卷。

3.焊后热处理工艺措施中常见问题及解决措施

3.1加热范围常见问题：规程虽然规定了根据加热方式及外径D与壁厚δ的比值来选取加热宽度，但在现场操作时，仍有很多热处理工在用柔性陶瓷电阻加热时感到束手无策，不知道该如何选择加热装置。纠正措施：利用欧洲国家常用的简易算法或美国常用的经验算法[5]计算出加热功率，根据计算出的加热功率选取柔性陶瓷加热片或加热绳，再根据选取的加热装置的尺寸验证加热宽度。

3.2保温常见问题：市场上充斥着形形色色的保温材料,质量良莠不齐，现场经常会因为使用不合格的保温材料、保温宽度或厚度不够而造成热处理质量不合格。纠正措施：焊接热处理用保温材料的性能应符合相关规程的要求，焊接热处理的保温宽度和保温厚度也要符合规程的要求；除此之外，保温层外表面的温度还应符合安全规程的要求，如外表面温度不宜高于60℃。

4.热处理 “质量检查”中常见问题及解决措施

4.1硬度计常见问题：现场常使用里氏硬度计进行硬度检查，但因为里氏硬度计的特性，在检测薄壁工件的硬度时常造成巨大的偏差。纠正措施：现场硬度检测时宜采用布氏硬度计按照GB/T231.1的规定检测硬度。

4.2焊后热处理质量要求常见问题：当焊缝硬度值偏低或偏高时，经金相检验为金相组织无异常的默认为焊接热处理合格。纠正措施：当焊缝经布氏硬度计检测为硬度值偏低或偏高时，应判定为焊后热处理质量不合格；应对不合格的原因进行分析，对焊后热处理不合格的工件按相关规程处理。硬度高于相关标准的上限，应进行再次回火；硬度值低于相关标准规定的下限，可进行重新正火（淬火）＋回火，现场无法实施时应割掉该焊接接头，重新焊接；重新回火或正火（淬火）＋回火均不应超过2次[6]。

结束语

总之，随着火电厂技术的不断进步和更新，焊接热处理技术作为火电厂的关键技术也有着发展，但是由于其特殊的性质，在焊接热处理时不可避免的会出现一些问题，影响焊接热处理的质量，所以必须要深入掌握焊接热处理技术，分析火电厂管道焊接热处理问题，提高焊接热处理的规程执行性和优化焊接热处理工艺，进而创新提高焊接热处理技术、解决焊接热处理引起的各种问题，从而确保焊接热处理质量，这对于保障火电厂的正常生产运行具有重要的现实意义。

参考文献

[1]施明平.压力管道安装焊接工艺质量控制策略研究[J].建筑科学，2000：112-113.

[2]单灵斌.火力发电厂压力管道焊接质量控制经验之谈[C].全国焊接工程创优活动经验交流会论文集，2011：211-213

[3]吴新丽,邹杰,李恩,等.热处理保温时间对焊接残余应力影响的模拟分析[J].电焊机,2019,49(6):20-25.