火力发电厂承压管道焊接接头热处理分析

2019-12-30中国电建集团山东电力建设第一工程有限公司

门窗 2019年7期

张龙中国电建集团山东电力建设第一工程有限公司

1 引言

电力资源对现代社会的发展有不可或缺的作用，其中火力发电作为电能生产最主要的来源之一，为社会做出了重要的贡献，因此做好火力发电厂的安全生产至关重要。对于火力发电厂来说，承压管道是非常重要的构件，焊接结构在承压管道中占据了非常大的比重，对整个管道的质量有重要影响。焊接的过程中，焊缝位置以高温的形式将进行熔化，然而待其冷却以后，焊接接头就会出现残余应力；在焊接作业过程中，为了避免在使用过程中受应力作用导致开裂，所以应当采取有效措施降低局部应力，这就需要高温回火处理，这是降低残余应力应用最广泛的方法[1]。

2 焊接热处理概述

所谓焊接热处理，就是在焊接前、焊接过程中或焊接后，对金属件实施的热处理作业；通过将焊件整体或局部加热，使其升高到一定温度然后对其实施一定时间的保温处理；最后在以特定速度使其冷却；通过这样的一个过程，以改善工件的工艺性能、焊接接头的金相组织性能和力学性能，以更好的满足装配需求的处理技术。焊接热处理作用[2]，一方面是改善焊件性能，另一方面是消除焊接所造成的焊件热应力。就焊接热处理的整个工艺流程来看，分为预热、后热和焊后热处理三个部分。

2.1 预热

所谓预热，就是在焊件开始焊接作业之前，对其整体或部分实施加热的作业内容。一般情况下，现场焊接预热，都是针对焊件的特定部分实施加热而不是整体加热，主要是为了使焊件焊接作业后降温更加缓慢，以免出现冷裂纹。同时，也是首先通过预热的方式使焊件均匀受热，以免直接对冷态金属直接实施焊接作业，导致受热不均引发的不均匀膨胀。无论是加热过程中的不均匀，还是冷却过沉重的不均匀，都会造成金属的膨胀、收缩应力过大，而出现裂纹[3]。

2.2 后热

所谓后热，就是当焊接作业完成以后，对焊件实施加热，使其温度处于300℃～400℃状态，然后对其实施2h～4h 的保温处理；这样就能够让焊件的降温冷却速度放缓，使加速氢能够顺利逸出。

2.3 焊后热处理

所谓焊后热处理，就是整个焊接作业结束后，对焊件实施加热，使其温度升高到指定区域，然后对其实施保温处理，从而使其得以以较慢的速度回复常温。这样就能够对焊接接头的组织性能、力学性能作出相应的改变，同时能够消除焊接作业造成的残余应力。焊后热处理事实上就是高温回火作业，对其实施高温回火，主要是为了实现以下三个目的：

首先，使焊件的焊接应力得以降低，同时改善其脆性，避免焊件出现断裂；

其次，焊接形成的焊缝部位中的粗大金相组织，经过高温回火处理以后逐渐细化，从而使焊件的力学性能得到有效提升；

再次，避免焊件出现变性，使其尺寸保持稳定状态。

3 火电厂焊接接头热处理的实际应用

对于火力发电厂来说，在建设、维护的过程中，焊接工艺承担着非常重要的使命。特别是锅炉受热面、四大管道、本体管路以及承重部位，基本都需要焊接作业。另外，在机组检修过程中，受热面、本体管路常常需要更换管道，这同样需要对其实施焊接作业；还有检修过程中发现焊接接头质量有问题时，也需要对其实施补焊作业。上面所提到的所有接头焊接作业，基本都需要对其实施相应的热处理作业；热处理质量的高低，对于焊接接头质量的高低有很大的决定作用。

4 焊接接头热处理分析

本文针对承压管道焊接接头热处理的分析和探讨，不涉及高深的理论，而是依据施工现场有着较为广泛应用的电阻式红外热处理温控柜，针对焊接热处理的相关操作规范以及注意事项，做具体的说明即可。

对于热处理工作人员来说，在接受热处理作业任务的同时，也会受到一张与之相配套的热处理工艺卡。工艺卡对于热处理作业有非常重要的作用，这是以行业规范、单位工艺为基础设计出的作业工艺说明，工艺卡的生效需要经过热处理技术人员、操作人员共同签字，表明双方就热处理的相关工艺要求、作业规范做充分交底。签字以后工艺卡即刻生效，并且是热处理作业的依据，不可随便更改。

根据热处理工艺卡上的相关内容，首先找出热处理所需的焊前预热、焊后热处理所必需使用的加热片。加热片的相关规格必须依据加热的目标件选择与之相匹配的。操作人员必须要对加热片的规格，以及是电压、功率等相关指标非常了解。一般来说，加热片电压有如下的五种，35V、55V、75V、110V、220V；其功率基于电压的不同也会随之发生变化[4]。在作业过程中，根据实际需要选择对加热片实施串联或并联。但不管怎样连接，电压必须控制在220V以内，单路输出功率必须控制在30kW以内。如果有多路二次线输出，还必须要尽力保证三相电平衡。

在布置热电偶的过程中，务必要坚决依据作业规范执行，同时要确保热电偶与加热片之间的贴合度，不可出现二者之间有滚动或滑动的现象，这样会导致温度一会儿高一会儿低，加热不均匀。应当充分运用热电偶自身具有的良好的弯曲性，使与加热件之间保持良好的贴合状态。

对加热片的状态要保持密切关注，确保其完好状态；另外还对加热件表面认真检查，确保上面没有留下飞溅、焊瘤等物质。加热片的宽度，同样需要坚决依据作业规范执行。如果加热件自身厚度过大，或者形状不规则，可以根据需求将加热片组合在一起，使之成为绳型，这样就能够更好的满足宽度要求。

保温处理的过程中，特别是吊口位置的保温作业，要尽量是上下温度之间温差最小；另外加热件的下层保温棉必须要比上层厚[5]。

在热处理作业的过程中，为了确保热处理曲线与实际状况的符合，要保证热处理曲线以卷为单位，同时务必要保证曲线的连续性。当一卷曲线全部打印完成以后，在下方对焊件的相关信息，以及焊接作业的相关信息做全面的标注。

检验热处理效果，通常依据硬度检测的结果来判断。根据DL/T 869—2012《火力发电厂焊接技术规程》中的相关内容，我们通常情况下认为，只要热处理曲线符合要求，那么焊接接头热处理的硬度检测必然也是符合要求的。事实上这一判断是缺乏依据的。热处理曲线符合要求，事实上只能够代表焊接过程符合要求，并不能代表焊缝硬度符合标准。焊接过程符合要求，仅仅是焊缝硬度符合要求的的一部分，只是必要条件而已。所以，我们在强化焊接过程监督的同时，依然有必要就热处理后的焊缝硬度实施必要的检测。具体的检测采用抽检即可，事实上即使对每一个热处理的焊件实施全检，也还是抽样检测，因为不可能对焊缝的每一个部位都实施检测；检测点的硬度并不完全等同于焊缝所有区域的硬度。具体检测的标准，需要热处理人员根据实际状况作出相关判断。这对于热处理人员的专业素质、热处理经验以及工作责任心，都提出了较高的要求。