一种用于辅助钢管焊口热处理的方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于金属焊接的技术领域，具体涉及一种用于辅助钢管焊口热处理的方 法。
【背景技术】
[0002] 国产A335.P91钢管相当于国内9Cr-lMo马氏体耐热钢，为大口径、厚壁（:φ 508X32. 54mm)的钢管，主要应用于火电及化工行业，用作高压蒸汽管道或再热热段管道 等。A335.P91钢管用作化工行业的高压蒸汽管道时，要求该钢管焊接完成经热处理后硬度 符合 ASME (美国机械工程师学会，American Society of Mechanical Engineers)规范要 求，布氏硬度（以下简称硬度）值小于等于241HB。焊接完成后的热处理，主要是为了消除 焊接部位较大的应力，改善焊缝金属及其热影响区的组织，使淬火马氏体转变成回火马氏 体，降低接头各区的硬度，提高韧性，变形能力和高温持久强度。目前钢管的热处理过程是 在焊缝处包裹加热器，在加热器外面包裹保温棉，热处理温度为760± KTC，恒温时间为5 小时。在北方的冬季对A335. P91钢管进行焊口热处理时，由于冬季气温低，温度会低到零 下20°C，还经常有较强的风，对A335. P91钢管的热处理产生影响，导致A335. P91钢管热处 理完成后，焊缝的硬度值为300HB左右，无法达到ASME的规范要求；焊缝处硬度值较高，脆 性增加，残余应力增大，容易产生裂纹。在温度很低的冬季对大口径、厚壁的钢管进行热处 理时，经常会碰到上述的问题，焊缝的硬度值偏高，无法达到ASME的规范要求，无法保证焊 口的质量。
【发明内容】
[0003] 为了解决在冬季焊接大口径、厚壁的钢管，焊缝热处理后硬度无法达到ASME的规 范要求的问题，本发明提出一种用于辅助钢管焊口热处理的方法，以使钢管焊缝热处理后 硬度达到ASME的规范要求，提高母材焊接的质量。
[0004] 本发明用于辅助钢管焊口热处理的方法包括以下步骤：
[0005] (1)在焊缝处包裹加热器；
[0006] (2)对于管段长的焊口：在钢管上距离焊缝处包裹的加热器550-700毫米的位置 包裹加热器，并使用保温材料将钢管全部包裹；
[0007] (3)对于短管加弯头的焊口 ：使用保温材料将钢管全部包裹；
[0008] (4)开始对钢管进行热处理，热处理过程中将焊缝处的温度控制为760± KTC，热 处理的时间为5小时；在热处理的过程中，对于管段长的焊口，与焊缝处包裹的加热器距离 为550- 700毫米的位置的加热器将该加热器包裹的钢管的温度控制为200- 300°C，直到 热处理结束。
[0009] 其中，所述步骤（2)和步骤（3)中，所述包裹钢管的保温材料的厚度为200-250毫 米。
[0010] 其中，所述步骤（4)还包括使用红外线测温仪对焊缝处的保温材料进行测温，如 果最外层的保温材料的温度高于40°C，则再包裹一层保温材料。
[0011] 其中，所述方法还包括步骤（5)，热处理结束后，当保温材料的温度降低至20°C以 下时，拆除保温材料。
[0012] 其中，所述加热器为电加热片。
[0013] 其中，所述保温材料为硅酸铝保温棉。
[0014] 发明人在实验中发现，大口径、厚壁的钢管在热处理过程中，不仅焊缝处温度较 高，钢管上距离焊缝处包裹的加热器550-700毫米的位置的温度也较高，温度高达109°C， 说明焊缝处与距离焊缝处包裹的加热器550- 700毫米的位置之间传递的热量很大，钢管 的散热很快，而现有的方法中对于钢管上距离焊缝550- 700毫米的位置无任何防护措施， 再加上冬季施工，气温会低到零下20°C，还有较强的风，这些外界因素通过影响钢管上距 离焊缝处包裹的加热器550- 700毫米的位置的温度进而影响焊缝处的温度，最终影响热 处理后焊缝处的硬度值。本发明的方法在钢管上距离焊缝处包裹的加热器550- 700毫 米的位置也包裹加热器，以对钢管上距离焊缝处包裹的加热器550- 700毫米的位置进 行温度补偿，并将钢管上距离焊缝处包裹的加热器550- 700毫米的位置的温度控制为 200-300°C，与现有的方法相比，减少了焊缝处与钢管上距离焊缝处包裹的加热器550-700 毫米的位置之间热量的传递，也大大减少了气温等因素通过钢管上距离焊缝处包裹的加热 器550- 700毫米的位置对焊缝处的温度产生的影响，减缓了钢管的散热速度，保证了热处 理过程中钢管的温度，提高了热处理的质量，使用本发明的方法对钢管进行热处理，焊缝处 的硬度值小于等于241HB，符合ASME的规范要求。本发明的方法还使用保温材料对钢管进 行全部包裹，这样进一步减少了气温等因素对焊缝处温度的影响。
【附图说明】
[0015] 图1为使用本发明的方法对管段长的钢管进行焊口热处理的示意图；
[0016] 图2为使用本发明的方法对短管加弯头的焊口热处理的示意图。
【具体实施方式】
[0017] 下面结合附图介绍本发明的方法。
[0018] 实施例一：
[0019] (1)在钢管的焊缝处包裹电加热片，在电加热片外面包裹保温棉；
[0020] ⑵如图1所示，图1中箭头所指方向为左，对于管段长的焊口 ：在钢管10上与焊 缝12处包裹的电加热片11的距离为550毫米的位置包裹左电加热片13和右电加热片14， 左电加热片13的右边缘到电加热片11的左边缘的距离L为550毫米；右电加热片14的左 边缘到电加热片11的右边缘的距离L为550毫米；并使用硅酸铝保温棉将钢管10全部包 裹，硅酸铝保温棉的厚度为200毫米；其中，左电加热片13和右电加热片14与钢管10的直 径大小配合，以能够将钢管10的一圈焊缝都包裹住；
[0021] (3)如图2所示，对于短管15加弯头16的焊口 ：在弯头16上包裹加热绳17,使用 硅酸铝保温棉将钢管全部包裹，也就是将短管15和弯头16全部包裹，硅酸铝保温棉的厚度 为200毫米；
[0022] (4)开始对钢管进行热处理，热处理过程中焊缝处的温度控制为760°C，热处理的 时间为5小时；在热处理的过程中，对于管段长的焊口，使用左电加热片13将该电加热片包 裹的钢管10的温度控制为200°C，使用右电加热片14将该电加热片包裹的钢管10的温度 控制为200°C，直到热处理结束；这样对钢管10上与焊缝12处包裹的电加热片11的距离 为550毫米的位置进行温度补偿，减少了气温、大风等环境因素通过与电加热片11的距离 为550毫米的位置对焊缝12的温度产生的影响，减缓钢管10的散热速度；
[0023] 在热处理过程中，使用红外线测温仪对焊缝12处的硅酸铝保温棉进行测温，如果 最外层的硅酸铝保温棉的温度高于40°C，则再包裹一层硅酸铝保温棉；
[0024] (5)热处理结束后，焊缝处温度降至300°C后，使钢管10自然冷却，当硅酸铝保温 棉的温度降低至20°C以下时，拆除硅酸铝保温棉。
[0025] 实施例二：
[0026] (1)在钢管的焊缝处包裹电加热片