热力管道热处理的操作要领

热力管道热处理的操作要领

李少斌

李少斌

（河北西柏坡发电有限责任公司河北石家庄050400）

摘要：热处理是我国金属加工工业的一项重要技术，只要选材合理，热处理得当，就能使工件设备的使用寿命成倍甚至几十倍的提高，保证机组安全运行，收到事半功倍的效果。热处理对于充分发挥金属材料的性能潜力，提高产品的内在质量，节约材料减少能耗，延长产品的使用寿命，提高经济效益具有十分重要的意义。本文对火力发电厂焊接接头热处理的相关问题进行了研究分析，以供参考。

焊接接头焊后热处理的目的是降低或消除焊接残余应力、降低接头热影响区硬度、消除焊缝金属中扩散氢、提高焊接接头的塑性、韧性和金属组织的稳定性。随着单机组向着大容量高参数的逐渐发展，电厂热力管道应用的合金材料，无论元素数量或含量都在增多，焊接性能越来越差，焊接过程和焊后热处理要求也越来越严格，管道或焊接件需要热处理的范围和工艺难度也越来越大，这就是说热处理工作在电厂的安全生产中的重要性越来越突出。

一、热电偶的选择

热电偶属于接触式温度测量原件，是工业生产中最常用的温度检测原件，其特点是测量精度高，热电偶直接与被测对象接触，不受介质的影响；测量范围广，常用的热电偶从-50～1600°C。现场常用的热电偶为K型热电偶，该型号热电偶固定一般有铁丝捆绑法、螺丝压紧法、电焊法等。对于碳钢和低合金钢来说，采用铁丝捆绑法影响不大。对于高合金的P91、P92等新型耐热钢来说，要采用点焊的方法来固定焊接热电偶。试验对比发现，采用点焊热电偶和铁丝绑热电偶相比最高温可达30oC.螺栓压紧法由于突起较大，影响加热器与管外壁的接合。综合比较，采用点焊法固定较好，但要注意点焊质量。

点焊法是采用储能焊机将热电偶丝直接压焊在管道外表面。焊接前必须将热电偶线、补偿导线与所有温度监控仪表断开，管道表面用砂轮、钢丝刷等打磨，除去油污、氧化层等，形成一小块平整、光滑的表面，并露出金属光泽。通过轻拽热偶丝来检查结点是否焊接可靠。离测量结点150mm内的热电偶丝需要2mm以上厚度的隔热材料覆盖，以避免热量从加热带沿热偶丝向结点传递。隔热材料需要有足够的强度和厚度，推荐采用硅酸铝纤维纸，并可靠固定，避免在安装加热元件时碰落和移位。热电偶丝之间需要电绝缘，除了测量结点外，热电偶丝与其他导体也要绝缘。

二、热电偶的布置

不同固定方式反映的温度的偏差不同。热电偶固定在焊口表面与加热片之间，加热片通过自身发热通过热传导的方式给焊口加热。在整个热处理升温及恒温过程中加热片温度要高于焊口表面温度。绑扎式热电偶固定在焊口表面与加热片之间，两侧的温度都会对热电偶产生影响，热电偶自然反应高温一侧的温度。所以绑扎式热电偶趋向于反应加热片（高温侧）的温度，但实际焊口表面温度要低于测量值；点焊式热电偶将电偶两线牢固的点焊在焊口表面，因加热片与焊口之间存在一定间隙，所以加热片不会直接与点偶接触。所以点焊式热电偶趋向于反应焊口表面（低温侧）的温度，但实际加热片表面温度要高于测量值。因我们在进行热处理时是对焊口进行处理，所以点焊式热电偶最能反映焊口的实际温度。通过实验我们发现，DN150以下焊口因口径小，散热慢，绑扎式和点焊式热电偶测温相差不大。大口径管道两种绑扎方式相差较大，如材质SA335P91，规格Φ520×22的管子用绑扎式电偶作为控温电偶，相差10mm处放置一个点焊式电偶测温。当控温电偶显示760℃时，测温电偶显示仅为730℃左右，温度相差30℃左右。材质SA335P91的热处理温度下限为750℃，可见一个到温，一个不到温。综上所述建议：规格DN200以下焊口进行热处理两种固定方式都可使用；规格DN200以上焊口A类钢，BI，BII类钢进行热处理两种固定方式都可使用；规格DN200以上焊口BIII类钢进行热处理采用点焊式热电偶。

预热时热电偶的位置布置在焊接坡口的边缘，以保证焊接区域不低于最低预热温度。焊后热处理时，热电偶固定的位置一般在焊缝的中心，即加热区域的中心，也是温度最高的位置，布置在温度最高的位置是为保证加热区域范围内不会超温。

管道水平固定焊时，热电偶宜上下布置，因为上下温度差别较大，上下布置可以观察最大的温度差。如果是分区测温，则加热器上下分别布置，并测温。多片加热器加热时，每片加热器的下面还应加装热电偶分别控温。管道竖直固定时，热电偶对称布置，布置的位置为迎风面和背风面。加热器分别控温时，也要以迎风面和背风面分别控制。

三、加热器安装

加热器装配前应对焊接件进行清理，防止焊渣等导电杂质引起加热器破坏。加热器与焊件紧贴，防止悬空传热不良而烧坏加热器。用于焊接预热的加热器端部不应过度靠近焊接坡口，防止飞溅引起加热器烧断。加热器的接头不应包在保温层中，要有良好的散热，保证结合良好。

加热器片（绳）放置时要考虑将温度最高点放置在焊缝上，温度最高点、控温电偶放置点、加热片（绳）中心点三点要放置在同一位置。采用加热绳对排管进行串联处理时每道焊口加热绳的缠绕圈数、缠绕方向、缠绕位置必须相同。因热处理时热气向上走，大口径横口管道处理时加热片整体要向下偏移。

当采用一片加热器时，加热器的中心应布置在管道的下部（如管道是水平布置），而将接口间隙在管道上部；如采用多片加热器时，应使加热期间的间隙分布均匀。应尽量选择合适尺寸的加热器，以减小加热期间的间隙（但应有足够的热膨胀余量），间隙的最大允许值为管道壁厚与50mm两者间的较小值，否则间隙处应加装监视热电偶。加热器应用不锈钢丝绑扎固定结实。

加热器的功率要配备充足（有一定的富余量），以防持续满负荷的工作时期烧断，前功尽弃。

对于竖向坡口的大管径厚壁管道进行热处理时，要尽量使用履带式加热器进行分区控制以防升降温不均匀。对于横向坡口的大管径厚壁管道进行热处理时则使用绳式加热器，此时使绳式加热器上下均匀的布置在管道上。

四、保温层的覆盖

加热器固定好后，应按设定好的保温宽度和厚度捆扎保温层，保温层的两端应收紧。保温层允许拼接，但接口处不允许有间隙。保温毡要选用保温效果好的硅酸铝保温材料，对于竖向坡口的厚壁大管径管道的保温层为了避免上下温差过大，温度不均匀，要使管道的下端的保温适当加厚。