提升管Y型段焊后熱處理及襯里烘烤合并方案分析

王蕊 單薇

【摘要】 分析提升管兩次熱加工合并的可行性，給出了具體的熱處理工藝方案。

【關(guān)鍵詞】 提升管;焊后熱處理;烘烤;襯里

【DOI編碼】 10.3969/j.issn.1674-4977.2021.04.019

Analysis of Combined Plan of Post-weld Heat Treatment and Lining Baking of Y-section of Riser

WANG Rui，SHAN Wei

（Fushun Research Institute of Technology and Innovation，F(xiàn)ushun 113006，China）

Abstract： Analyze the feasibility of the merger of two thermal processing of the riser，and give a specific heat treatment process plan.

Key words： riser;post-weld heat treatment;baking;lining

1 問題的提出

Y型段是重催裝置提升管的重要組成部分，產(chǎn)品規(guī)格DN1200mm，材質(zhì)Q245R，名義厚度38mm。根據(jù)GB/T 150.4-2011《壓力容器 第四部分：制造、檢驗(yàn)和驗(yàn)收》和NB/T 47015-2011《壓力容器焊接過程》的要求，該部件需要進(jìn)行焊后熱處理。同時(shí)，圖紙要求該提升管制造完成后進(jìn)行襯里涂裝，再對(duì)襯里進(jìn)行較高溫度的烘烤。這就意味著該設(shè)備有兩項(xiàng)熱加工要求。為減少工序、提高效率、節(jié)約能源同時(shí)又能保證產(chǎn)品質(zhì)量，我們組織相關(guān)技術(shù)人員進(jìn)行分析，探討襯里烘烤與焊后熱處理合并進(jìn)行的可行性。

2 需要考慮的因素

合并熱加工要求時(shí)需要考慮以下兩方面的問題。1）襯里烘烤條件能否與焊后熱處理要求各參數(shù)相結(jié)合;2）提升管熱處理過程中產(chǎn)生的變形是否會(huì)對(duì)襯里產(chǎn)生影響、導(dǎo)致襯里出現(xiàn)裂紋以至于影響產(chǎn)品使用功能。

3 襯里烘烤條件與焊后熱處理的可行性

3.1 襯里烘烤工藝要求

烘干過程應(yīng)在爐內(nèi)進(jìn)行，最高溫度不超過540 ℃，在最高溫度時(shí)保溫時(shí)間為24 h。其入爐及出爐溫度、升溫及降溫速率等參數(shù)均未作要求。

3.2 相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)對(duì)焊后熱處理工藝要求

焊后熱處理一般有兩種方式：

1）按照NB/T 47015-2011《壓力容器焊接過程》中規(guī)定的最低保溫溫度和保溫時(shí)間，見圖1;

2）當(dāng)?shù)吞间摵湍承┑秃辖痄摵负鬅崽幚頊囟鹊陀趫D1最低溫度時(shí)，可以采取降低保溫溫度延長(zhǎng)保溫時(shí)間的方式，見圖2。

3.3 襯里烘烤和焊后熱處理合并時(shí)各參數(shù)的符合性

針對(duì)該產(chǎn)品具體情況，我們探討采用第二種熱處理方式與烘烤結(jié)合的符合性。

3.3.1 保溫溫度的符合性

提升管材質(zhì)為Q245R，屬于Fe-1-1組，由圖1可知，該鋼材在低于最低保溫溫度下延長(zhǎng)保溫時(shí)間來進(jìn)行焊后熱處理是規(guī)范允許的。該組材質(zhì)最低保溫溫度為600 ℃，圖2規(guī)定在此溫度下允許最大降幅為110 ℃。而設(shè)計(jì)要求的襯里烘烤溫度不大于540 ℃，考慮到爐溫的波動(dòng)性（參考GB/T 9452-2012 《熱處理爐有效加熱區(qū)測(cè)定方法》Ⅴ類爐要求），我們?cè)O(shè)置保溫溫度為520 ℃，與焊后熱處理最低保溫溫度相比降幅為80 ℃，完全滿足標(biāo)準(zhǔn)要求。

3.3.2 保溫時(shí)間的符合性

在保溫溫度為520 ℃即降幅為80 ℃的情況下，δPWHT在不大于25 mm時(shí)，最短保溫時(shí)間10 h，考慮到隨著厚度值的增加，保溫時(shí)間增加15 min，即最短保溫時(shí)間為10.25 h;而設(shè)計(jì)要求襯里在最高溫度時(shí)保溫時(shí)間為24 h，因此我們采用24 h的保溫時(shí)間后就可以完全滿足烘烤和熱處理二者的時(shí)間要求。

3.3.3 其他參數(shù)的符合性

由于設(shè)計(jì)對(duì)襯里烘烤的入爐及出爐溫度、升溫及降溫速率等參數(shù)均未要求，因此完全可以按照NB/T 47015-2011中熱處理的相關(guān)要求進(jìn)行設(shè)置。

3.4 最終熱處理方案

熱處理方式：爐內(nèi)熱處理;入爐溫度：<400 ℃;升溫速度：400 ℃以后，加熱區(qū)升溫速度55～140 ℃/h;保溫溫度：520±20 ℃;保溫時(shí)間：24 h;降溫速度：爐溫高于400 ℃時(shí)，加熱區(qū)降溫速度55～180 ℃/h;出爐溫度：<400 ℃。

保溫時(shí)，加熱區(qū)內(nèi)最高與最低溫度之差不宜超過40 ℃，升溫及保溫時(shí)應(yīng)控制加熱區(qū)內(nèi)氣氛，防止焊件表面過度氧化。

4 焊后熱處理過程中部件的變形控制

該部件焊后熱處理的主要目的是消除應(yīng)力，在消除應(yīng)力的同時(shí)要防止部件變形，一方面是產(chǎn)品質(zhì)量要求，另一方面也是防止變形對(duì)襯里完整性產(chǎn)生影響。

該部件壁厚大，內(nèi)徑小，本身具有較大的剛性約束;熱處理在爐內(nèi)進(jìn)行，按照GB/T 9452-2012中Ⅴ類爐的要求，其均勻性為±20 ℃，因此爐內(nèi)溫度比較均勻，溫差導(dǎo)致的應(yīng)力可以忽略不計(jì);為了進(jìn)一步預(yù)防變形，我們?cè)诓考?nèi)部進(jìn)行米字支撐?？紤]到各支撐柱受力的均勻性，米字支撐采用中心板四周焊支撐桿的方式。中心板與支撐板材質(zhì)與部件筒體相同，支撐柱采用強(qiáng)度不低于筒體的材料制作。

5 最終結(jié)果

焊后熱處理結(jié)束后，部件兩端同一斷面最大內(nèi)徑與最小內(nèi)徑差、直線度等指標(biāo)及隨爐試板的力學(xué)性能指標(biāo)均符合GB/T 150.4-2011的規(guī)定;襯里表面無裂紋，滿足圖紙要求。在隨后的跟蹤監(jiān)測(cè)中，該部件運(yùn)行良好，未出現(xiàn)質(zhì)量問題。

6 結(jié)論

在滿足圖紙和相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的前提下，將提升管的兩項(xiàng)熱加工過程合并進(jìn)行是可行的，既提高了工作效率，又避免了兩次進(jìn)爐熱加工可能導(dǎo)致的晶粒粗大現(xiàn)象，同時(shí)也避免了多次運(yùn)輸及吊裝過程中產(chǎn)生的變形。此方案的成功實(shí)施也為將來類似產(chǎn)品起到一定的參考作用。

【參考文獻(xiàn)】

[1]??? 壓力容器 第四部分：制造、檢驗(yàn)和驗(yàn)收：GB/T 150.4-2011[S].

[2]??? 壓力容器焊接過程：NB/T 47015-2011[S].

[3]??? 熱處理爐有效加熱區(qū)測(cè)定方法：GB/T 9452-2012[S].

【作者簡(jiǎn)介】

王蕊（1974-），女，工程師，學(xué)士，研究方向?yàn)楫a(chǎn)品檢驗(yàn)。

單薇（1973-），女，研究員，學(xué)士，研究方向?yàn)榭萍紕?chuàng)新軟課題研究。