对合金小管管排热处理工艺的试验.doc

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1、对合金小管管排热处理工艺的试验 由于合金小管管排热处理后常发现硬度差别很大，为分析其原因，下面分别采用不同的加热布置进行了相关试验，来验证和确定合格的热处理工艺。试验一（同规格和厚度的管子热处理试验）1. 试验情况介绍 试验材质为12Cr1MoV钢，每排7根管，管子规格518.5mm，管与管之间的距离为20mm，示意图（焊口为横口） 2. 工艺措施2.1合理布置热电偶 热电偶布置是控制热处理质量的关键因素之一，热电偶布置的位置，对热处理温度控制的工艺曲线设定起很大作用，如果位置和控制调节的工艺曲线设定出现偏差就可以造成温度不够或超温现象。热电偶选用3mm长1000mm的铠装K型热电偶。示意图：

2、1点位置2点位置3点位置2.2加热器的选择 加热器根据实际情况进行选择，考虑到加热器要和管壁贴实和保证加热区的宽度，选用了宽240mm长度为720mm的履带式加热器，加热器布置在焊缝中心，焊缝每侧各120mm。2.3保温宽度和厚度的确定： 为保证加热区的温度均匀，高温阶段温度损失小，选用宽度为440mm厚度50mm的硅酸铝钎维毡。2.4补偿导线选择 选用补偿型补偿导线，补偿导线两极的材质分别为镍铬-镍硅，长度为100米，补偿线规格为21mm2。2.5控温设备： 设备选用型号为WDK-6360型热处理温度控制柜，温度控制曲线由XMT-4000A型PID参数自动控制仪表设定，记录仪为上海大华生产的

3、，型号为EL10006，记录仪计量精度为0.3%，记录仪在计量有效期内使用。3. 热处理工艺3.1升温 升温速度按最大的速度300/h进行控制，1点、3点为辅助测温点，2点为温度控制点，各阶段控制点和辅助测温点温度如下：各阶段温度变化表1点10901401902453003453904384855305766306807307487502点10501001502002503003504004505005506006507007357353点1058120175235290340390438485530576625670738742748由上表数据和曲线走向可以看出，热处理过程中各点之间的温度变

4、化情况，各点之间最大温差不超过15。3.2恒温时间、温度恒温时间可根据材质确定，本次试验为12Cr1MoV钢，厚度为8.5mm，恒温时间确定为0.5小时，恒温温度为735。温度变化是恒温开始阶段，最大温差为23，恒温20分钟，温差就可以降点17范围内。能满足高合金钢（如SA-213T91）钢恒温范围20的要求。3.3降温降温过程从曲线可以看出，从恒温735降温到600之间降温温差逐渐减小，到600以后温度基本保持一致。热处理记录曲线图如下：4. 硬度检查使用型号为TH-2000硬度仪对焊缝1点、2点、3点进行检查，检查结果如下：1点位置管材布氏硬度值HB：母材：HB178 加热区：HB175

5、焊缝：HB2192点位置管材布氏硬度值HB：母材：HB181 加热区：HB180 焊缝：HB2203点位置管材布氏硬度值HB：母材：HB180 加热区：HB178 焊缝：HB2275. 结论5.1当采用规范的加热装置和保温材质，严格控制升降温速度，绑扎热电偶位置和控制设定热处理工艺曲线相对应，管排焊口的热处理质量是有保证的，无需使用假管进行辅助控制。5.2当采用1点作为控制热电偶时，控温工艺曲线设定取上限值，当采用2点作为控制热电偶时控温工艺曲线设定取中间值，当采用3点作为控制热电偶时控温工艺曲线设定取中间偏上值。试验二（不同规格和厚度的管子热处理试验）试验情况介绍1.试验材质为12Cr1Mo

6、V钢，每排4根管，管子规格428、518、7612、1087，管与管之间的距离为80mm，管长度大于500mm。2.工艺措施2.1布置热电偶 热电偶选用3mm长1000mm的铠装K型热电偶。每种规格焊口处各布置一根。按规格从小到大排列，依次为R1；R2；R3；R4。2.2加热器的选择 分别准备规范428、518、7612、1087加热器各一套。2.3保温宽度和厚度的确定： 为保证加热区的温度均匀，高温阶段温度损失小，选用宽度为440mm厚度50mm的硅酸铝钎维毡。2.4补偿导线选择 选用补偿型补偿导线，补偿导线两极的材质分别为镍铬-镍硅，长度为100米，补偿线规格为21mm2。2.5控温设备：

7、 设备选用型号为DLWK-15-480KW型热处理温度控制柜，温度控制曲线由XMT-4000A型PID参数自动控制仪表设定，记录仪为上海大华生产的，型号为ZL10006，记录仪计量精度为0.3%，记录仪在计量时间范围内使用。3.热处理工艺3.1升温 升温速度按最大的速度300/h进行控制，1点、3点为辅助测温点，2点为温度控制点。3.2恒温时间、温度恒温时间可根据材质确定，本次试验为12Cr1MoV钢，恒温时间按12mm厚度确定为0.5小时，恒温温度为735。3.3降温降温按最大的速度300/h进行控制。热处理记录曲线图如下：以下是模拟曲线图 说明：428为1#试验管、曲线编号R1；518为2

8、#试验管、曲线编号R2（主控制点）；7612为3#试验管、曲线编号R3；1087为4#试验管、曲线编号R44试验分析： 从过程曲线和清晰的模拟曲线图上可以看出，在同炉串联不同规格加热器执行同一工艺时，规格越小温度越高，在主控点R2完全执行工艺要求的同时，其他三点温度差异较大，R1甚至接近900，功率最大的R4在主控点达到恒温温度时其还没有超过300温度线。显而易见，采用这样的工艺是不能保证热处理质量的。5.结论当采用不同规范的加热装置对不同规格和厚度的管道焊缝进行热处理，不论热处理工艺控制多严，都不能保证焊缝热处理质量的。采用这种工艺会造成管排中小径管的严重过热或过烧，过烧会导致管子报废。主要

9、造成的原因是不同规格、厚度的管道焊缝，在单位时间内吸收的热量是不一样的，但控制加热的时间长短只有一点，所以造成了各种规格之间的温差很大。这种热处理工艺杜绝在热处理实际工作中的使用。试验三（不同规格和厚度的管子热处理试验）试验情况介绍1.试验材质为12Cr1MoV钢，每排4根管，管子规格1#：576；2#：507；3#：427.5；4#：38.19.5，管与管之间的距离为80mm，管长度大于500mm。2.工艺措施2.1布置热电偶 热电偶选用3mm长1000mm的铠装K型热电偶。每种规格焊口处各布置一根。按规格从小到大排列，依次为R1；R2；R3；R4。2.2加热器的选择 准备规范605加热器四

10、套。2.3保温宽度和厚度的确定： 为保证加热区的温度均匀，高温阶段温度损失小，选用宽度为440mm厚度50mm的硅酸铝钎维毡。2.4补偿导线选择 选用补偿型补偿导线，补偿导线两极的材质分别为镍铬-镍硅，长度为100米，补偿线规格为21mm2。2.5控温设备： 设备选用型号为DLWK-15-480KW型热处理温度控制柜，温度控制曲线由XMT-4000A型PID参数自动控制仪表设定，记录仪为上海大华生产的，型号为ZL10006，记录仪计量精度为0.3%，记录仪在计量时间范围内使用。3.热处理工艺3.1升温 升温速度按最大的速度300/h进行控制，1点、3点为辅助测温点，2点为温度控制点。3.2恒温

11、时间、温度恒温时间可根据材质确定，本次试验为12Cr1MoV钢，恒温时间按9.5mm厚度确定为0.5小时，恒温温度为735。3.3降温降温按最大的速度300/h进行控制。热处理记录曲线图如下（主控制点507）：3.1升温 升温速度按最大的速度300/h进行控制，、3点、4点为辅助测温点，2点为温度控制点，各阶段控制点和辅助测温点温度如下：由曲线走向可以看出，热处理过程中各点之间的温度变化情况，在400以前各点之间最大温差能在50范围内，但随着温度的提高，各点之间的温差进一步增大，当到达恒温点时，最大温差达到了130。3.2恒温时间、温度恒温时间可根据材质确定，本次试验为12Cr1MoV钢，厚度

12、都小于12.5mm，恒温时间确定为0.5小时，温度变化是恒温开始阶段，最大温差为130，随着恒温时间的增加。最小规格的管道焊口温度进一步增加，而其它规格焊口基本没有变化，到恒温结束最大温差达到了160。4.结论当采用同规范的加热装置对不同规格和厚度的管道焊缝进行热处理，不论热处理工艺控制多严，都不能保证焊缝热处理质量（恒温时各点温差小于50）。采用这样的工艺会造成管排中小径管严重过热或过烧，过烧会导致管子报废。主要原因是不同规格、厚度的管道焊缝，在单位时间内吸收的热量是不一样的，但控制加热的时间长短只有一点，所以造成了各种规格之间的温差很大。这种热处理工艺杜绝在热处理实际工作中的使用。试验四（

13、不同规格和厚度的管子热处理试验）1.试验情况介绍 试验材质为12Cr1MoV钢，每排4根管，管子规格1#：576；2#：507；3#：427.5；4#：38.19.5，管与管之间的距离为20mm， 2.工艺措施2.1合理布置热电偶 热电偶布置是控制热处理质量的关键因素之一，热电偶布置的位置，对热处理温度控制的工艺曲线设定起很大作用，如果位置和控制调节的工艺曲线设定出现偏差就可以造成温度不够或超温现象。热电偶选用3mm长1000mm的铠装K型热电偶。2.2加热器的选择 加热器根据实际情况进行选择，考虑到加热器要和管壁贴实和保证加热区的宽度，10米小瓷珠绳型加热器，加热器布置在焊缝中心，焊缝每侧各

14、120mm。2.3保温宽度和厚度的确定： 为保证加热区的温度均匀，高温阶段温度损失小，选用宽度为440mm厚度50mm的硅酸铝钎维毡。2.4补偿导线选择 选用补偿型补偿导线，补偿导线两极的材质分别为镍铬-镍硅，长度为100米，补偿线规格为21mm2。2.5控温设备： 设备选用型号为DLWK-15-480KW型热处理温度控制柜，温度控制曲线由XMT-4000A型PID参数自动控制仪表设定，记录仪为上海大华生产的，型号为ZL10006，记录仪计量精度为0.3%，记录仪在计量时间范围内使用。6. 热处理工艺3.1升温 升温速度按最大的速度300/h进行控制，1点、3点、4点为辅助测温点（热处理后，自

15、检发现1点576热电偶松动，帮扎有问题，所以就不进行温度比较），2点为温度控制点，各阶段控制点和辅助测温点温度如下：2点201402003004005006006007007457453点201071502703704765785786707067304点20115180280378495595595693735732由上表数据和曲线走向可以看出，热处理升温过程中各点之间的温度变化情况，各点之间最大温差不超过15。3.2恒温时间、温度恒温时间可根据材质确定，本次试验为12Cr1MoV钢，厚度都小于12.5mm，恒温时间确定为0.5小时，温度变化是恒温开始阶段，最大温差为39，恒温15分钟，温差

16、就可以降点15范围内。能满足高合金钢（如SA-213T91）钢恒温范围20的要求。3.3降温降温过程从曲线可以看出，从恒温745降温到300之间降温最大温差小于50。3.4以下是过程曲线（主控制点507）：4.硬度检查使用型号为TH-2000硬度仪对焊缝2点、3点、4点进行检查，检查结果如下：2点位置管材布氏硬度值HB：母材：HB185 加热区：HB179 焊缝：HB2183点位置管材布氏硬度值HB：母材：HB182 加热区：HB178 焊缝：HB2234点位置管材布氏硬度值HB：母材：HB183 加热区：HB180 焊缝：HB2215.结论5.1当采用绳型加热装置和合适的保温材质，采用整体焊

17、缝同工艺一炉同时热处理（因为同炉热处理能保证炉内各点温度一致），严格控制升降温速度，绑扎热电偶位置和控制设定热处理工艺曲线相对应，管排焊口的热处理质量是有保证的。5.2当采用小管径焊口作为控制热电偶时（427.5；38.19.5），控温工艺曲线设定取中间偏下值，当采用偏大管径焊口作为控制热电偶时（507），控温工艺曲线设定取上限值。合金小管管排热处理工艺的试验研究总结 1.据规程要求，对规格、厚度相同的小管径合金排管进行热处理时，当管与管之间有帮扎空间时，最好采用同规格加热器（当同炉使用多根（片）加热器时，其电阻值的偏差应不超过5%），焊缝热处理质量是能够得到保证的。 2.通过试验一可看出，对

18、规格、厚度相同的小管径合金排管进行热处理时，当管与管之间没有帮扎空间时，采用履带或绳型加热器对整排焊缝同炉同时进行热处理，只要严格热处理工艺，正确选择控制热电偶工艺温度，热处理质量是可以得到保障的。 3.通过试验二、三可看出，对规格、厚度不相同的小管径合金排管进行热处理时，不论采用不同规格加热器，还是采用同一种规格的加热器进行热处理，焊后热处理的质量是不能得到保障的，这种热处理工艺在施工中要严格杜绝使用的。 4. 通过试验四可看出，对规格、厚度不相同的小管径合金排管进行热处理时，采用履带或绳型加热器对整排焊缝同炉同时进行热处理，只要严格热处理工艺，正确选择控制热电偶工艺温度，热处理质量是可以得到保障的。