2022年现场设备、管道热处理宣贯 .pdf

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1、现场压力容器和压力管道焊接热处理摘要：本文着重阐述了化工现场检修中对压力容器、压力管道进行焊接热处理的基本要求、工艺参数及热处理设备概况等，指导现场热处理工作。关键词：热处理、压力容器、压力管道1前言现场 300#、700#、900#和 1700#等位号的压力容器和压力管道在检修中总是伴随着焊接作业，由于各位号工艺不同，所使用的材料种类和性能也不同，对焊接及热处理要求也不同，所以了解掌握焊接热处理知识，对保证检修焊接质量和装置运行安全具有非常重要的意义。2热处理类别在压力容器和压力管道现场焊接全过程中的热处理工作有焊前预热、后热消氢处理和焊后热处理。预热是在焊接之前，对焊件的全部或局部进行加热

2、的一种焊接热处理工艺，应根据母材的化学成分、焊接性能、厚度、焊接接头的拘束程度、焊接方法和焊接环境等综合考虑是否进行焊前预热。后热处理是对有冷裂纹倾向的低合金钢和拘束度大的焊件，在焊接工作结束后，立即将焊件加热到一定温度并保温一定时间，使焊件缓慢冷却下来，以加速氢逸出的一种焊接热处理工艺。焊后热处理，广义地讲就是在工件焊完之后对焊接区域或焊接构件进行热处理，其内容包括消除应力退火、完全退火、固熔、正火、正火加回火、回火、低温消除应力等。狭义地讲焊后热处理仅指消除应力退火，即为了改善焊接区的性能和消除焊接残余应力，减少脆性破坏和疲劳破坏等有害影响，从而对焊接区及有关部位在金属相变温度点以下均匀而

3、又充分地加热，并保持一定的时间，然后又均匀冷却的过程。此处只介绍焊后消除应力热处理。3材料及其热处理工艺要求检修现场常用材料的化学成分和性能如表1 所示。牌号标准交货状态化学成分（质量分数）/拉伸与冲击试验C Si Mn Cr Ni Mo Nb V P 不大于S 不大于抗拉强度 Rm 下屈服强度 ReL Q245R GB713 热轧控轧或正火0.20 0.35 0. 501.00 0.025 0.015 380520 185245 Q345R 0.20 0.55 1.201.60 0.025 0.015 470640 265345 18MnMoNbR 正火 +回火0.22 0.150.50 1

4、.201.60 0.450.65 0.0250.050 0.020 0.010 570720 390400 13MnNiMoR 0.15 0.150.50 1.201.60 0.200.40 0.601.00 0.200.40 0.0050.020 0.020 0.010 570720 380390 15CrMoR 0.120.18 0.150.40 0.400.70 0.801.20 0.450.60 0.025 0.010 440590 255295 12Cr1MoVR 0.080.15 0.150.40 0.400.70 0.901.20 0.250.35 0.150.30 0.025

5、0.010 430590 235245 20G GB5310 正火0.170.23 0.170.37 0.350.65 0.025 0.015 430590 245 名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 1 页，共 5 页 - - - - - - - - - 12CrMoG 正火 +回火0.080.15 0.170.37 0.400.70 0.400.70 0.400.55 0.025 0.015 410560 205 12Cr1MoVG 正火 +回火淬火 +回火0.080

6、.15 0.170.37 0.400.70 0.901.20 0.250.35 0.150.30 0.025 0.010 470640 255 15CrMoG 正火 +回火0.120.18 0.170.37 0.400.70 0.901.10 0.400.55 0.025 0.015 430590 255 13CrMo44 0.080.18 0.100.35 0.401.0 0.701.10 0.400.60 0.150.30 0.035 0.030 420590 255300 12Cr2MoG GB 5310 正火 +回火淬火 +回火0.080.15 0.5 0.400.6 2.02.50

7、0.901.13 0.025 0.015 450600 280 10CrMo9-10 0.060.15 0.5 0.400.7 2.02.50 0.901.10 0.035 0.030 450600 250310 3.1预热工艺3.1.1预热方式有局部预热和整体预热。电加热适用于整体预热和局部预热；火焰加热适用于现场局部预热。当管子 D0219mm 或 20mm 时，应采用电加热方式预热。3.1.2预热宽度从对口中心开始，每侧不小于焊件厚度的3 倍，且不少于100mm 。3.1.3需要热处理的焊件在整个焊接过程中应不低于预热温度。3.1.4按要求应该预热的焊件返修和重新焊接时应重新预热，预热温

8、度较原焊缝可适当提高。3.1.5特殊情况下的焊前预热要求：a)当焊接温度低于0时，所有钢材的焊缝应在始焊处大于100mm 范围内预热到15以上。b)异种钢焊接时，预热温度应按照焊接性能较差或合金含量较高的一侧选择，即按预热温度要求高的钢号选取。c)在 0及以下的低温环境下壁厚不小于6mm 的耐热钢管子、管件和厚度不小于34mm的板件焊接时，预热温度可以按表1的规定值提高30 50。d)在 10及以下低温下，壁厚小于6mm 的耐热钢管子和壁厚大于15mm 的碳素钢管子焊接时应适当预热，温度控制在50 70，可采和氧 - 乙炔加热。e)接管座和主管焊接时，应以主管规定的预热温度为准。f)非承压和承

9、压件焊接时，预热温度应按承压件一侧选择。3.1.6常用材料的焊前预热的条件和预热温度见表2。表 2 常用钢的预热温度钢种管材板材厚度 /mm 预热温度 / 厚度 /mm 预热温度 / 含碳量 0.35%的碳素钢及其铸件25 100200 30 100150 C-Mn （Q345R 、16Mn）15 150200 Mn-V 0.5Cr-0.5Mo （12CrMo）10 150200 1Cr-0.5Mo （15CrMo ZG20CrMo 13CrMo44）10 150250 1.5Mn-0.5Mo-V(14MnMoV 18MnMoNbR) 1Cr-0.5Mo-V （12Cr1MoVG ）6 200

10、300 2.25Cr-1Mo(12Cr2Mo 10CrMo910) 250350 1Cr5Mo 任意250任意250名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 2 页，共 5 页 - - - - - - - - - 表中的温度为根据壁厚确定的最低预热温度。当采用钨极氩弧焊打底时，可按下限温度降低50预热。对外径小于 60mm ，壁厚小于 6mm 的管子，采用氩弧焊时，预热温度为501003.2后热工艺3.2.1后热温度一般在200 400，保温时间与焊缝厚度有关，一般为24h，最

11、低不低于0.5h ，使焊件缓慢冷却。3.2.2后热应在焊后立即进行，加热宽度应不小于预热时的宽度或焊后热处理时的宽度。3.2.3若焊后立即进行焊后消应力热处理可不做后热。3.3焊后消应力热处理3.3.1焊后热处理温度选择原则：a)不能超过 Ac1，一般应在Ac1 以下 30 50。b)调质钢应低于调制处理时的回火温度。c)异种钢应按焊接性能较差的一侧或焊后热处理要求高的一侧钢号选择，但是温度不应高过另一侧钢号的下临界点 Ac1。例如 12Cr1MoVG 与 20G的焊接热处理温度按前者确定，但是不应高于20G的 Ac1 温度。d)压力容器常用钢的焊后热处理温度与恒温时间见表3 所示，压力管道热

12、处理温度与恒温时间见表4。表 3 压力容器常用钢去应力退火规范钢号去应力退火温度最短保温时间h Q235A，Q235B ，Q235C ，20,20R,20g 600650 1.当工件加热有效厚度（对于压力容器一般是指焊接区厚度）50mm 时，为25 h ，但最短不低于 0.25h 2.当工件加热厚度50mm 时，为)2550412(h 16MnR ，16MnDR 16Mn，16MnR(HIC) 600650 18MnMoNbR ，13MnNiMoNbR ，20MnMoNb 600650 20MnMo ，20MnMoD 580620 07MnCrMoVR ，07MnNiCrMoVR 09MnNi

13、D，09MnNiDR 550590 15CrMoR,15CrMo 13CrMo44 600650 1.当工件加热厚度125mm时，为25 h ，但最短不低于0.5h 2.当工件加热厚度125mm时，为)25125412(h 15CrMoR(H) 1Cr-0.5Mo 650685 14Cr1MoR ，1.25Cr-0.5Mo 12Cr2Mo1R ，2.25Cr-1Mo 675705 1Cr5Mo 680740 表 4 压力管道焊后热处理规范母材类别钢号名义厚度mm 母材最小规定抗拉强度 Mpa 温度保温时间min/mm 最短保温时间 h 布氏硬度碳钢（ C)、碳锰钢（C-Mn ）20G Q345

14、R 19 全部无- - - 19 600650 2.4 1 200 合金钢（C-Mo、Mn-Mo 、Cr-Mo）Cr0.5% 12CrMo 19 490 无- - - 19 全部600720 2.4 1 225 全部490 600720 2.4 1 225 合金钢（Cr-Mo）12Cr1MoVG 15CrMo 13 490 无- - - 13 全部700750 2.4 2 225 名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 3 页，共 5 页 - - - - - - - - -

15、0.5%Cr2% 全部490 700750 2.4 2 225 合金钢（ Cr-Mo）2.25%Cr 3% 和 C0.15% 12Cr2Mo 10CrMo910 13 全部不要求- - - 13 全部700750 2.4 2 241 合金钢（ Cr-Mo）3% Cr10% 和 C0.15% 1Cr5Mo 全部全部700760 2.4 2 241 3.3.2Larson-Miller 参数 P 焊接去应力退火后的残余应力消除可用保温时间与保温温度之间的下列函数关系表示：310)20(lg tTP式中： T 加热保温温度，K t加热保温时间，h 由 P的定义可知， 在较低温度下保持较长时间与较高温

16、度下保持较短时间可以得到相同的P值，即两者可达到同样的消除应力程度。该参数可作为制定应力退火热处理工艺和考虑热处理温度对工件影响时的参考。3.3.3加热宽度与保温宽度承压管道及其返修件加热范围为焊缝每侧不小于焊缝厚度的3 倍，且不小于60mm ；压力容器补焊和筒体环焊缝局部热处理时，焊缝每侧加热带宽度不得小于容器厚度的2 倍，接管与容器相焊的整圈焊缝热处理时，宽度不得小于壳体厚度的6 倍。焊接热处理的保温宽度从焊缝坡口边缘算起，每侧不得少于管子壁厚的5 倍，且每侧应比加热器的安装宽度增加不少于100mm 。保温厚度以40-60mm为宜。3.3.4焊后热处理工艺a)焊件温度在300以下时可不控制

17、速率。b)温度高于300时，加热速率不应大于5000/ PWHT/h ， 且压力容器不得大于200/h ， 管道不得大于300/h 。c)升温期间， 压力容器在加热区内任意长度为5m内的温差不得大于120；承压管道在加热区内任意两点的温度差应小于50。例如气化炉下椎体环焊缝长12m ，在热处理升温阶段一周范围内的温差应予以控制。d)保温期间，加热区内最高与最低温度差应低于65。e)恒温后的冷却速率不应大于6500/ PWHT/h ，且不超过260/h ，300以下可不控制，自然冷却即可。3.3.5采用氩弧焊或低氢型焊条，焊前预热和焊后适当保温缓冷的下列不见可免作焊后热处理：a） 壁厚 10mm

18、 ，管径 108mm 的 15CrMo 、12Cr2Mo钢管；b） 壁厚 6mm ，管径 108mm 的 12Cr1MoV钢管。3.3.6冷拉焊接接头所用加载工具，必须待焊接热处理完毕后，方可拆除。4热处理设备概况名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 4 页，共 5 页 - - - - - - - - - 现场热处理时可用的温控设备有便携式温控仪DJK-30 和智能电脑温控柜DWK-C-360型等，其中DWK-C-360型控制柜输出功率最大可大360Kw ，同时可设置6 路

19、工艺曲线，共有12 个测温点。配备规格为130 200600250 的履带式陶瓷加热器和不同长度绳型加热器，可对外径30 以上的压力管道焊缝、压力容器焊缝进行整体或局部消应力热处理。5热处理实例实例材质规格焊前预热升温速度 /h 保温温度保温时间 min 降温温度 /h 900#管道2.25Cr1Mo 355.6 45 300 100 700730 180 150 3#气化炉下锥体环焊缝16MnR 410050 150 70 630650 150180 100 1700#减温减压站整体部件更换15CrMoG 32517.5 300 200 700730 60 260 6参考文献1. GB 150-1998 钢制压力容器2. GB 50236-1998 现场设备、工业管道焊接工程施工及验收规范3. JB/T 4709-2000 钢制压力容器焊接规程4. GB/T 20801-2006 压力管道规范工艺管道5. 压力容器用材料及热处理，化学工业出版社，2004.11 6. DL/T 819-2002 火力发电厂焊接热处理技术规程名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 5 页，共 5 页 - - - - - - - - -