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1、P91/P92材质管焊后热处理工艺,李福群,适用范围和人员要求,1 适用范围本工艺标准规定了P91.P92高合金钢管道预热、后热、焊后热处理的施工工艺。本工艺适合于合金总含量10%的高合金钢管道的热处理。2 热处理人员资质 热处理人员包括热处理技术人员和热处理工，热处理人员应该经过专门的培训，取得资格证书。没有取得资格证书的人员只能从事辅助性的热处理工作，不能单独作业或对焊接热处理结果进行评价。资格证书必须在有效期内，才能具有相应的上岗资格。,机工具 热处理工作使用的机工具包括远红外热处理机、中频热处理机、加热器、热电偶、测温仪、电缆、保温棉、焊炬等。热处理机上的表计、加热器、热电偶、测温仪需
2、要计量合格后才能使用。中频热处理设备应按设备维护要求做好校核工作，保证设备完好。环境要求 热处理区域应有防风、防雨、防雪、防寒等措施，若位置较高时，应搭设工作架。,机工具及环境要求,B-类钢焊接允许的最低环境温度为5。预热温度：T/P91、T/P92的氩弧焊预热温度为150200，电弧焊预热温度为200250，层间温度为200250，P91最大不超过300，温度升到预热温度后保温至少30分钟。在焊接前，必须确保最低预热温度，预热温度使用红外测温仪在坡口内测量。施工过程中，层间温度应不低于规定的预热温度的下限，且不高于250，层间温度在起焊点前50mm处测量。3.1.6 T91、T92管道采用火
3、焰或远红外加热，P91、P92采用远红外加热的方式进行。,预热要求,火焰加热时采用红外测温仪进行测量。远红外加热时，使用K型铠装热电偶作为温度控制元件来监控测温。由于在预热时，热电偶测定的温度只是作为升温的依据，实际预热温度测量采用远红外测温仪测量。当温度升至设定温度时，用远红外测温仪对坡口根部进行测量，如根部温度已经达到预热温度，则可以开始施焊；如根部未达到预热温度，则应进行保温处理，直至根部温度达到预热温度。垂直管（2G）热电偶对称分布于坡口两侧，且不得少于两个；水平管（5G）则在坡口上、下对称布置。热电偶距离坡口边缘2535mm。加热时，加热器包扎应空出焊缝部位，保温材料包扎时，也同样空
4、出焊缝部位，但必须覆盖整个加热器。水平管焊缝，保温材料下部包厚一点，上面薄一点，以便温度均匀。,预热时的测温要求,热电偶距坡口边缘的距离,预热温度的保持和后热,当氩弧焊结束后应立即进行升温，当温度达到电焊层预热温度（200250）后，方可进行电焊层的填充。焊接中断后温度的保持T91、T92管道焊接要求在当天完成P91、P92管道原则上要求连续焊接完成，当焊接中断后，焊缝温度必须保持在200250直至下次焊接开始。后热处理一般不进行。但焊接中断或焊后不能及时进行热处理时，必须进行后热处理。后热处理温度为300350，恒温时间不小于2h，确保扩散氢的充分逸出。后热处理，应在马氏体转变结束后进行。,
5、焊后热处理是为了降低焊接接头的残余应力，改善焊缝金属的组织和性能。一般为高温回火。高合金钢焊后热处理必须采用远红外加热或中频感应加热方式进行。对于小口径薄壁管（12mm）允许降至室温及时进行热处理。大口径管焊接完成后，必须进行马氏体转变，即先冷却到以下温度，恒温2h后再进行焊后热处理。马氏体转变温度：SA335P91：100120 SA335P92：80100。,P91/P92钢马氏体转变温度,焊后热处理工艺参数a）焊后热处理温度T/P91、T/P92钢焊后热处理加热温度为76010，焊接（热处理）技术人员在热处理实施之前应收集同一批焊材熔敷金属的Mn、Ni含量及Ac1相变温度信息，必要时进行
6、分析测试。根据Mn、Ni含量或Ac1相变温度在76010范围内调整热处理的控温温度，如NiMn1.0%可取770即上限，如1.0%MnNi1.5%控温温度为760765，但控温温度绝对不能超过775这一上限。,焊后热处理温度的设定,热处理升降温速度升温速度：300以下 150/h300以上 6250/壁厚/h，且不大于150/h降温速度：300以上 6250/壁厚/h，且不大于150/h 300以下 拆除保温和加热器在相对静止的空气中冷却（或在保温层内冷却至室温）恒温时间以焊件内外壁温差20为准；（23）1h/25mm，且不小于4小时（采用远红外加热，通常选择上限，采用中频感应加热，通常选择下
7、限）。,升降温速度和恒温时间,热电偶选择 中频感应热处理机选用级K型热电偶丝测量，直径为1.0mm，并用陶瓷套管套住，仅露出头部。远红外加热热处理机选用K型铠状热电偶。温度补偿线选择及连接 采用补偿型补偿导线，在使用和储存中应避免对补偿导线产生由于机械、热、潮湿环境造成损伤，且补偿导线不允许有冷加工和过度的绕卷。补偿导线与热电偶线连接时，必须保证极性正确，且必须采用接线座连接，不得将两根导线直接拧在一起。,热电偶的选择和连接,热电偶丝的固定 热电偶丝采用储能式焊偶仪将其直接压焊在焊缝（管道）外表面，焊前必须先将热电偶丝/补偿导线与所有温度监控仪表断开，且焊缝（表面）用砂皮、磨光机等进行打磨，除
8、去油污、氧化层等，形成一小块平整光滑的表面，并露出金属光泽。焊接时能量125J，正负极两个结点的距离约为6mm左右。焊完后通过轻拽热偶丝来检查结点是否焊接可靠。距离测量结点50mm范围内的热电偶丝需用2mm以上的隔热材料覆盖以避免热量从加热器沿着热电偶丝向结点传递，并固定可靠，避免在安装加热器时碰落或移位。热电偶丝之间除与测量结点外与其它如管壁等导体均需绝缘。,铠状热电偶的固定 铠状热电偶采用绑扎式，铠状热电偶的热端与管壁必须紧密贴牢，热电偶热端与加热器之间必须使用隔热材料做好隔热措施，确保有效隔热，避免加热器的直接热辐射。热电偶拆卸热电偶丝的拆卸 热处理结束后，在拆除热电偶丝前，应用记号笔在
9、每个结点周围以圆圈作记号，剪断热电偶丝，用锉刀或磨光机轻轻磨去结点，然后进行目视和渗透检查。铠状热电偶的拆卸铠状热电偶采用绑扎式，则直接剪断铁丝即可。,垂直管热电偶布置,水平管热电偶布置 监测热电偶主要是为了反映所关心的区域内温度、温度梯度是否超出预定范围，同时反映控温热电偶是否工作正常,通常监测热电偶布置在焊缝中心线、均温区的边缘、加热带的边缘,监控热电偶的布置备注：t表示焊缝的外表面距焊缝内表面的距离,K型热电偶线有正极和负极的区分（正极线为黄色或黄条色），要确保把线连接到接头相应的极性上。用一个测温点同时控制多个焊接接头加热时，各焊接接头加热器的布置方式应相同，且保温层宽度和厚度也应尽可
10、能相同 用一个测温点同时控制多个焊接接头加热时，这些接头必须规格、材质、形状都需一致。严禁将不同规格、材质、形状的焊接接头采用同一个测温点控制。,测温点的控制,温控设备选择：选用电脑智能温控箱或数字仪表智能温控箱。加热器采用柔性陶瓷电阻加热器，保温材料采用硅酸铝保温材料。,加热器、保温材料布置,SB均温区宽度，焊缝最宽处W2t或焊缝最宽处W100mm较小值。HB加热加热器宽度，取下面三式的最大值。HB0SB+50mmHB1=SB+4（IDt）0.5HB23(OD2-ID2)/2+IDSB/OD其中：t 管道的名义厚度ID 管道的内径OD管道的外径GCB最小保温宽度，最小保温宽度：GCBHB4（
11、IDt）0.5,加热区宽度的选择,水平管加热器覆盖宽度除满足加热宽度要求外，加热器必须对称布置在焊缝的两侧；垂直管履带式加热器覆盖宽度除满足加热宽度要求外，加热器中心应适当下移，下方加热器宽度比上方宽1030mm。根据温度梯度的分布及传导情况，保温材料包扎时应做到上部到下部，从薄件往厚件，逐渐加厚，且包扎紧密、牢固。小口径管道采用整圈加热的方法，加热宽度从焊缝中心算起，每侧不小于管子壁厚的3倍，且不小于60mm。同时应采取措施降低周向和径向的温差。焊接热处理的保温宽度从焊缝坡口边缘算起，每侧不得少于管子壁厚的5倍，且每侧应比加热器的安装宽度增加不少于100mm。,加热区宽度的选择,中频加热方式
12、加热设备采用Miller产Preheat35型中频感应加热控制箱，加热方式见下图。,中频感应加热方式将工件缠绕感应加热电缆，通过在电缆线圈内的交变电流产生交变磁场，使工件中产生感应电流，靠感应电流加热工件。,TC1应固定在焊缝正中央，其备用线应与其尽量靠近，以使两根线测量的温差尽可能小。TC6应固定在柔性陶瓷电阻加热器的中央区，柔性陶瓷电阻加热器安装时先对称折好再缠绕，左右柔性陶瓷电阻加热器以焊缝为对称线对称安装。热电偶线及柔性陶瓷电阻加热器安装好后套上保温毯捆扎好，最后把感应加热电缆缠好在保温毯表面，注意感应加热电缆也应以焊缝为对称线两边对称缠绕。,感应加热器的包扎,TC1位置固定,加热器安
13、置方式a）接管座焊缝对接管、吊耳等与管道的焊接接头热处理，应尽可能采取整圈环形加热的方式，其中的带下标“b”的参数即为接管的参数，计算时同样按推荐的公式，但壁厚、直径等参数取接管的。如果接管的尺寸较小，应将整个接管包括在均热区内。对接管座的热处理，加热器很难完全贴合在管壁的表面，导致该部分加热强度降低，需要在这些区域增加监测热电偶，而控温热电偶安装在预期温度比较高的区域。或者在接管、主管道上布置各自独立的加热器和控温热电偶。,接管座焊缝的热处理,整圈环形加热,三通 加热器3必须使用履带式加热器，其余不要求，保温材料覆盖焊缝及其热影响区区域。,安置加热器的操作规定a)任何情况下，加热器不能重叠、
14、交叉，且金属材料不得与加热丝相碰。b)加热器与管壁应紧密接触，且不得有扭结或不平整情况。c)加热器的绝缘材料应完好无损。,保温材料的包扎保温材料厚度50mm，根据温度梯度的分布及传导情况，基本上为上部到下部，从薄件往厚件，逐渐加厚，且包扎紧密、牢固。例如直立三通，直立管上保温材料短而薄，水平管上从上到下逐渐加长加厚。（厚、薄为相对比较而言）加热器功率和数量的确定：根据加热面积计算加热器功率加热面积3.14管子外径加热宽度加热器功率3.14管子外径加热宽度加热器单位面积功率加热器数量加热器功率每块加热器的功率其中：1）15kw履带加热器加热面积约为0.29m2；10kw履带加热器加热面积约为0.
15、22m2；2)小口径哈夫加热器功率按照10kw/套计算。,包扎和功率计算,1.热处理后硬度检查或金相微观不合格时，应分析其原因，如硬度偏低、铁素体含量超标或回火过度，原则上必须割口重新焊接；如硬度偏高且能断定系回火不足，可重新进行一次热处理。2.对焊口重新热处理，热处理工艺与正式施工焊时相同，但可从室温直接升温至恒温温度，不需进行马氏体转变的恒温。热处理结束后，重新进行检验直至符合要求。3.不管出现何种情况，不得在现场对管道的局部进行正火处理。,热处理的返工,1.每一次焊后热处理都必须有温度时间记录。2.热处理在300以上，均应有自动记录。每一次焊后热处理都必须有温度及时间记录。温度时间记录，
16、应采用图表形式，应标明走纸速度，焊口编号，热处理日期和热处理人员签字。3.火焰加热时，应保留原始手工记录。,热处理技术文件要求,1.硬度焊接接头在焊后热处理后要求进行100硬度检验，硬度值在HB180HB250质检为合格；硬度HB180或HB250,即为不合格。硬度检查结果超过规定范围时，应查找原因，采取措施。如果重新热处理，则应在热处理后重新检验硬度。2.微观组织结构P/F92钢正常的组织应该是完全的回火马氏体，除了热影响区外，母材和焊缝金属的马氏体板条特征明显（P/F92在弯管、锻造、焊接之后的热处理中如温度和升降温速率控制不当容易出现铁素体、未回火马氏体、过度回火的回火索氏体等异常组织，
17、这些组织的存在将导致P/F92部件的使用寿命大幅度下降）。,热处理质量要求,1 在大口径管道热处理时，必须堵住管子端部以防止通风。2 确保管内无水。3 确保焊口在热处理过程中不受外应力影响。4 确保在加热过程中焊件的膨胀及应力减少不产生问题。5 在保温过程中，任意两点热电偶温差不得超过20。6 在热处理下的保温时间具备积累性。如果在保温一段时间里，因故障而中断了加热，当恢复时，原来的保温时间仍然有效。7 热处理场所不得存放易燃、易爆物品，并应在明显、方便的地方设置足够数量的灭火器材。,热处理注意事项,8 管道热处理场所应设围栏并挂警告牌，热处理施工时，现场用红白警戒绳拉设，拉设整齐、规范，且不
18、影响通道畅通。9 采用中频电源进行热处理时，必须执行经过批准的操作程序和指挥联络办法，严禁擅自操作。10 从中频电源设备到热处理作业地点的专用电缆必须按规定布设，并有特殊标志。11 拆装感应线圈必须在切断电源后进行，并应有防止线圈误带电的措施。12 热处理操作人员在作业时，必须正确使用防触电的劳动保护用品。13 进行热处理作业时，操作人员不得擅自离开。作业结束后应详细检查，确认无起火危险后方可离开。14各类电源线或补偿线拉设整齐规范，合理美观。,影响P91/P92钢焊接接头质量的主要因素及影响结果,影响P91/P92钢焊接接头质量的主要因素及影响结果,影响P91/P92钢焊接接头质量的主要因素及影响结果,
