摘要：火力发电厂焊接热处理是在焊接之前、焊接过程中或焊接之后，将焊件全部或局部加热到一定温度，保温一定的时间，然后以适当的速度冷却，以改善工件的焊接工艺性能和力学性能，是改善焊接接头金相组织的一种工艺方法。本文分析了火力发电厂焊接接头热处理的问题，以供参考。
关键词：火力发电厂；焊接接头；热处理
焊接热处理包括预热、后热和焊后热处理。焊后热处理一般为高温回火 , 其目的是降低焊接残余应力 , 改善焊接接头的金相组织和力学性能,如果焊缝处理不好易导致机组运行期间开裂 , 影响机组正常运行,甚至造成停机 ,导致安全事故 , 给企业造成巨大损失。
一、焊接接头热处理的现状
在火力发电厂的基建过程中，焊接的工作量非常大，主要是受热面管小管、四大管道、机炉外管及承重部件的焊接等；对于运行机组检修时的主要焊接工作是受热面更换新管的焊接、更换的机炉外管的焊接、焊接接头存在缺陷时的补焊等。对于以上的焊接接头，常常需要进行焊接热处理。热处理的效果一般以热处 理后的硬度检测为准，认为只要有合格的热处理记录曲线，硬度检测合格就可以了。其实不然，热处理记录曲线合格不一定过程合格，焊缝硬度也不一定合格；检测点硬度合格不一定整个焊缝硬度合格。热处理过程的合格是焊缝硬度合格的充分条件，加强热处理的过程监控是非常有必要的。热处理后焊缝的硬度检测只 是一个抽样检测，即使进行 100% 检测也还是抽样检测。因为一道焊缝热处理时往往要分区控制，检测点硬度合格并不意味着整个焊缝所有区域硬度检测都合格。
二、火力发电厂焊接接头热处理
1. 火电厂异种钢焊接接头焊接热处理。
（1）对异种钢焊接接头进行焊后热处理的取舍。一是 A/F 异种钢焊接接头从预防接头早期失效、焊接残余应力方面考虑，应进行焊后热处理，但应注意热处理的温度不能过低，否则可能造成接头出现冷裂纹；从碳迁移的角度考虑，热处理温度不能过高。 二是 F/F 异种钢焊接接头。应进行焊后热处理，对早期失效的影响，要关注焊后热处理对异种钢焊接接头蠕变强度影响的程度；还要 考虑热处理对组织的影响，不能超过接头任一材料（含焊缝）的 Ac1。
（2）热处理工艺的确定。一是对 A/F 接头，焊后热处理采用 高温短时加热。二是对 F/F 接头，焊后热处理温度应综合考虑两 侧母材及选用的焊接材料的 Ac1 确定，恒温温度与恒温时间的关 系可按回火参数确定。
（3）应关注火电机组中管座的异种钢焊接。在火电机组中，存在大量的管座角焊缝焊接，如温度、压力插座、疏水管座、阀门座等。在300 MW 火电机组中，涉及高温高压的管座焊接有 145 只，其中，异种钢焊接接头有130只，占 89.6%。大部分焊口需要进行焊后热处理。其焊接与热处理的主要特征是：一是异种 钢焊接接头多。二是主管与支管厚度差别大。三是热处理时加热器、 热电偶布置困难，质量难于保证。四是对此类焊接接头大多只进行渗透探伤检查。这些焊接接头在焊接、热处理中不引起重视，很容易引起焊接缺陷，而热处理时因为规格、位置等方面的原因，加热器、热电偶布置困难，造成加热不均匀、测温不准确，还会造成新的难以预料的问题，必须关注管座的焊接与热处理问题。
2. 特殊焊接接头的热处理。对于现场一些特殊的焊接接头由于没有掌握合适的热处理方法和工艺, 往往会导致热处理效果达不到要求。管道与法兰、阀门等对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,法兰或阀门等部件将吸收大量的热量 ,即产生“冷阱效应”。在壁厚不同的部件上采用各自独立的控温加热区是最理想的。在这种方法无法实现的情况下,可将加热区向壁厚大的部件偏移 , 但对管道 / 阀门、管道 / 法兰的焊接接头, 通常达不到所需的偏移量。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆对于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 , 同时厚壁部件达到预定温度,此时可以减小薄壁部件上的保温层来使均温区的正好落在预定的温度范围之内。采用式计算加 热区宽度的方法可以确定加热带的偏移量。以焊缝为中心 , 每一侧所需的加热区宽度为 : ，式中 :HB2 是由径向温度 差判据确定的最小加热区宽度 , mm ;Hi 为管子外表面热源覆盖面积 , OD 为管道的外径 ,mm ;ID 为管道的内径 , mm ;SB 为均温宽度 ,mm。如加热宽度按单侧分别计算 , 然后按各自的加热宽度设定偏移量。对接管、吊耳等与管道的焊接接头热处理 , 应尽可能 采取对主管整圈环形加热的方式 , 管座视大小和壁厚采取保温或 适量布置受热面。
3. 同种钢焊接接头的热处理
（1）火力发电厂的基建过程中，同种钢焊后热处理占有相当大的比重，因此同种钢的焊后热处理也显得尤为重要。焊后热处理的温度、升降温速度、保温时间、加热宽度、保温宽度、保温厚度等直接影响到热处理的结果。在制定焊后热处理工艺时，应考虑下列因素：a、对有再热裂纹倾向的钢种，焊后热处理应避开敏感温度区， 升降温时，应尽快通过敏感区，且避免在此温度区间停留；b、对有第二次回火脆性的钢种，焊后热处理应采用快速冷却的方式；c、冷拉焊接接头所用的加载工具，必须待焊接热处理完毕后，方可拆除。
（2）以消除焊接残余应力为主要目的的焊后热处理，内应力 的消除程度与钢材的种类、成份、屈服强度、加热的温度和恒温时间有关。因此在确定焊后热处理温度时，加热温度与恒温时间应同时综合考虑。电力建设常用钢的焊后热处理温度选择应按下述原则综合考虑：a、不能超过钢材及焊材的 Ac1 线，一般应在 Ac1 线以下 30- 50℃；b、对调质钢，应低于调质处理时的回火温度；
（3）焊后热处理的升降温速度 各国的标准对焊后热处理的升降温速度规定不同。火力发电 厂热处理规程 DL/T819-2010 中对升降温速度按下述原则控制： a、对承压管道和受压元件，焊接热处理升、降温速度为 6250/δ( 单位为℃ /h，其中 δ 为焊件厚度 mm）且不大于 300℃ /h。 降温时，300℃以下不控制。 b、对主管与接管的焊件（如管座）；应按主管的壁厚计算焊接热处理的升降温速度；对返修焊件其恒温时间按焊件的名义厚度计算。
4. 加热器功率无法达到最高温度时。故障处于恒温即将结束或降温时 , 尽量把冷却速度控制在规定的范围内 , 待冷却至室温时测定接头的硬度值 , 判定是否需要重新热处理。由于对工件的散 热估计不足,选择加热功率过小 ,导致产热无法满足最高温度下的散热 ,温度达不到焊接热处理的最高温度。此时 , 需要针对具体的温度值, 判定是需要延长时间来保证质量,还是保温缓冷后重新进行热处理。超超临界机组用材管道合金含量高 ,对焊后热处理最 高温度要求较高 , 温度低于规定的范围无论延长多少时间也不会达到热处理质量要求,此时只能保温缓冷后重新进行热处理。
三、建议
1. 根据选用钢种的特点，选择合适的加热方式、热处理参数， 注意特种焊接接头的热处理方式及参数的选择，以保证整个焊接接头的热处理质量。
2. 焊件厚度大于 70mm 以上时，不能用 40mm 厚度对应的工 艺参数，应进行焊接工艺评定确定最高焊接热处理温度下的保温时间。只有充分认识到焊接接头热处理的重要性,从人员、技术上予以保证 , 提高焊接热处理人员对特殊情况的处理能力,加强新型用钢的热处理技术储备,掌握特殊焊接接头的热处理方法及工艺,才能保证火力发电厂基建期间焊接接头的热处理质量,为机组的安全可靠长周期运行提供有力的技术保障。
参考文献：
[1] 姜求志，王金瑞 . 火力发电厂金属材料手册 [M]. 中国电力出版社，2014
[2] 李萌盛，吴元峰，谢霞 . 焊接参数对异种钢接头热应力影响的数值模拟 [J]. 焊接，2015，（1）：16-18.
[3] 鲁福魁 . 火力发电厂高温高压管道管座焊接 [J]. 现代焊接， 2014，（1）：56-59.
论文作者:汪润波
论文发表刊物:《基层建设》2019年第28期
论文发表时间:2020/1/16
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