高壓管道焊縫返修及焊后熱處理

張愛東

中國能源建設(shè)集團北京電力建設(shè)有限公司 北京 100024

1 熱處理基本工藝技術(shù)

開展熱處理，需要在加熱、保持溫度、冷卻階段進行相互的協(xié)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(tài)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(yīng)段作為溫度的控制，確保其處于相應(yīng)的區(qū)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(zhì)量需求。第三，冷卻工藝。壓力儲存設(shè)備因為不同的用途、不同結(jié)構(gòu)類型以及不同的制造材料，所以在設(shè)計與制作中，就需要按照上述的規(guī)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(xù)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(xué)性能[1]。

2 高壓管道設(shè)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(shè)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(fā)生變化，并消除焊接后金屬材料殘留的應(yīng)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(qū)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(shè)計過程中的焦點問題。在實際操作中，對焊接之后的復(fù)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(fā)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(xiàn)象發(fā)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(shè)計來說，相關(guān)工作人員要以工作環(huán)境和使用條件為基礎(chǔ)，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(yè)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(chǔ)進行熱處理，使代用材料的熱處理也能達到預(yù)期的處理效果。因此，相關(guān)設(shè)計人員在進行高壓管道的設(shè)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(yīng)器經(jīng)TOFD檢測發(fā)現(xiàn)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(jù)相關(guān)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(huán)繞包括均溫帶在內(nèi)的筒體全圓周。反應(yīng)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(guī)范覆蓋要求。（2）焊后熱處理應(yīng)按設(shè)計文件、標準、規(guī)范規(guī)定的工藝參數(shù)進行。（3）熱處理溫度應(yīng)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(xù)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(yīng)在校驗合格期內(nèi)。（4）熱處理后的焊縫進行硬度檢測，以HB＜200為合格。經(jīng)焊后熱處理合格的部位，不得再進行焊接作業(yè)，否則應(yīng)重新進行熱處理。熱處理完成后應(yīng)對此部位增加金相檢驗。

3.2 焊接工藝的質(zhì)量控制

焊接是高壓管道制造過程中最為重要的環(huán)節(jié)，焊材的選擇以及焊縫的處理都直接影響焊接質(zhì)量，因為關(guān)系到高壓管道的密封性，所以要加強焊接質(zhì)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(dǎo)，確保其能夠嚴格按照焊接工藝操作，做好焊材、焊接設(shè)備以及各種儀器儀表的檢查工作。根據(jù)焊接工藝指導(dǎo)書選擇適宜的焊接材料，做好焊材的保存。根據(jù)高壓管道的設(shè)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(zhì)量。在檢查接頭時，如果出現(xiàn)質(zhì)量缺陷，要對質(zhì)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(zhì)量檢驗提供參考依據(jù)。

3.3 焊后熱處理質(zhì)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(dǎo)致焊縫金屬存在殘余應(yīng)力，如果沒有得到妥善處理，就會導(dǎo)致焊縫金屬熱脹冷縮而產(chǎn)生質(zhì)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(yīng)力，提高焊件結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，減少焊接質(zhì)量缺陷，提高焊接質(zhì)量。比較常見的熱處理包括調(diào)質(zhì)熱處理、消除焊接殘余應(yīng)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(shù)、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(shè)備，保證熱處理工作的順利進行[3]。

4 結(jié)語

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