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1、承压设备焊后热处理现状及对策焊后热处理是承压设备建造工艺中最薄弱环节全 国 锅 炉 压 力 容 器 标 准 化 技 术 委 员 会 秘 书 处 ： 戈 兆 文 、 王 笑 梅上 海 傅 氏 热 处 理 工 程 有 限 公 司 ： 傅 家 仁 、 傅 敏 杰山 东 同 新 热 处 理 工 程 有 限 公 司 ： 曹 新 方吉 林 亚 新 工 程 检 测 有 限 责 任 公 司 ： 王 学 成 、 李 忠 林扬 州 市 安 大 热 处 理 工 程 有 限 公 司 ： 袁 祥 、 袁 小 俊本 文 主 要 观 点 ：承 压 设 备 焊 后 热 处 理 后 的 质 量 是 焊 后 热 处 理 规 范
2、保 证 的 。承 压 设 备 焊 后 热 处 理 主 要 依 靠 实 践 与 经 验 ， 急 待 上 升 至 理 认 层 面 。承 压 设 备 焊 后 热 处 理 企 业 没 有 资 质 规 定 ， 相 关 人 员 没 有 资 格 规 定 。承 压 设 备 焊 后 热 处 理 的 安 全 技 术 规 范 和 标 准 缺 口 大 ， 急 待 补 充 。具 有 工 程 建 设 承 包 资 质 企 业 的 承 压 设 备 焊 后 热 处 理 项 目 ， 大 都 由 没 有 承 包 资 质 的 专 业 热 处 理 企业 承 担 。现 场 焊 后 热 处 理 新 方 法 缺 少 鉴 定 ， 焊 后 热
3、处 理 装 置 没 有 经 定 型 、 鉴 定 与 许 可 。承 压 设 备 焊 后 热 处 理 炉 ， 没 有 测 定 有 效 加 热 区 的 标 准 ； 大 型 承 压 设 备 焊 后 热 处 理 的 保 温 时 间 要重 新 认 识 ； 焊 后 热 处 理 曲 线 值 得 怀 疑 。承 压 设 备 焊 后 热 处 理 市 场 混 乱 ， 极 不 规 范 。承 压 设 备 焊 后 热 处 理 当 务 之 急 是 加 强 监 督 管 理 和 过 程 控 制 。11、国内承压设备焊后热处理概况焊 后 热 处 理 可 以 调 整 、 改 善 焊 接 接 头 的 力 学 性 能 和 蠕 变 性 能
4、 ， 松 弛 焊 接 残 余 应 力 ， 稳 定 承 压 设备 结 构 尺 寸 ， 软 化 淬 硬 区 ， 改 善 热 影 响 区 组 织 ， 减 少 焊 缝 金 属 氢 含 量 ， 提 高 焊 接 接 头 耐 腐 蚀 性 能 ，焊 后 热 处 理 是 承 压 设 备 建 造 过 程 中 重 要 的 、 无 可 替 代 的 工 艺 。在 承 压 设 备 行 业 中 使 用 最 为 广 泛 的 焊 后 热 处 理 是 指 为 改 善 焊 接 区 域 的 性 能 ， 消 除 焊 接 残 余 应 力等 有 害 影 响 ， 将 焊 接 区 域 或 其 中 部 分 在 金 属 相 变 点 以 下 加 热
5、 到 足 够 高 的 温 度 ， 并 保 持 一 定 的 时 间 ，而 后 均 匀 冷 却 的 热 过 程 。承 压 设 备 焊 后 热 处 理 实 施 技 术 关 键 ：a） 在规定范围内的升温和降温速度；b） 焊后热处理过程中保温温度的均匀性；c） 焊后热处理过程中保温温度控制波动范围。截至 2008 年底，全国承压设备制造、安装企业许可证数量统计见表 1。表 1 全国承压设备制造、安装许可证企业统计种 类 分 类 数 量（个）制造证企业 1555锅炉安装、改造维修证企业 3888制造证企业 3855压力容器和气瓶安装、改造、维修证企业 525元件制造证企业 3906压力管道安装、改造、维
6、修证企业 3398从 表 1可 见 ， 到 2008年 为 止 ， 我 国 计 有 17127家 企 业 取 得 了 承 压 设 备 制 造 、 安 装 许 可 资 质 ， 中 国已 成 为 世 界 范 围 内 承 压 设 备 生 产 大 国 。 我 国 承 压 设 备 正 朝 向 大 型 化 、 高 参 数 、 长 周 期 方 向 发 展 ， 对焊 后 热 处 理 提 出 更 高 、 更 严 的 要 求 。 国 内 独 立 自 主 的 完 成 了 若 干 大 型 承 压 设 备 焊 后 热 处 理 ， 代 表 了国 内 最 高 水 平 。 如 煤 制 油 工 程 中 的 反 应 器 ， 材
7、料 为 21/4Cr-1Mo-V， 总 重 量 为 2040吨 ， 高 度 60m， 壁厚 约 340mm， 内 径 4800mm， 在 现 场 炉 内 整 体 分 两 段 进 行 焊 后 热 处 理 ， 环 焊 缝 再 用 火 焰 加 热 进 行 局部 焊 后 热 处 理 ； 二 甲 苯 塔 高 约 130m， 外 径 7.2m， 壁 厚 60mm， 总 重 12001300吨 ， 在 现 场 采 用 内 燃法 分 段 焊 后 热 处 理 ， 逐 段 组 装 后 进 行 环 焊 缝 局 部 焊 后 热 处 理 ； 丙 烯 塔 塔 体 （ 不 含 裙 座 ） 高 78m， 外径 m， 壁 厚
8、36mm48mm不 等 ， 自 重 500吨 ， 内 构 件 200吨 ， 采 用 内 燃 法 上 、 下 两 台 燃 烧 器 ， 整 体一 次 完 成 焊 后 热 处 理 ； 再 生 器 塔 体 为 7m13m变 径 ， 塔 体 高 60m， 使 用 Q345 制 成 ， 总 重 600吨 ，采 用 两 台 燃 烧 器 内 燃 ， 整 体 一 次 完 成 焊 后 热 处 理 ； 我 国 还 自 行 设 计 核 电 站 装 备 专 用 热 处 理 炉 ； 国 内还 研 制 和 开 发 了 球 罐 和 塔 器 用 内 燃 式 焊 后 热 处 理 装 置 ， 可 以 小 批 量 生 产 。承 压
9、设 备 焊 后 热 处 理 的 质 量 ， 主 要 靠 焊 后 热 处 理 规 范 （ 保 温 温 度 、 保 温 时 间 等 ） 来 保 证 。承 压 设 备 焊 后 热 处 理 牵 涉 到 化 工 机 械 、 锅 炉 、 压 力 管 道 、 热 处 理 、 焊 接 、 金 属 材 料 、 结 构 、 热工 及 装 置 、 仪 表 及 自 动 化 等 多 种 专 业 类 别 。2国 内 专 业 的 承 压 设 备 焊 后 热 处 理 企 业 约 有 15家 左 右 ， 此 外 还 有 若 干 “游 兵 散 勇 ”， 其 中 只 有 3-4家 业 务 水 平 高 ， 人 员 专 一 ， 设 备
10、 维 护 好 。 国 内 一 些 重 大 承 压 设 备 焊 后 热 处 理 项 目 都 是 由 专 业 的 企 业完 成 的 。2承压设备焊后热处理特点2.1焊后热处理的整体性、一次性和终结性a） 焊后热处理标准或安全技术规范都优先推荐整体焊后热处理。整体焊后热处理不仅节省时间，节省能源，更重要的是可以使承压设备免受二次加热带来局部残余应力与残余变形难以控制后果。在炉内可以做到整体焊后热处理，在容器内部加热、以筒体作炉膛外侧保温也是整体焊后热处理。由 于 是 整 体 焊 后 热 处 理 ， 承 压 设 备 的 质 量 也 具 有 强 烈 的 整 体 性 ， 好 则 全 好 ， 坏 则 全 坏
11、 。整 体 焊 后 热 处 理 也 给 控 制 承 压 设 备 温 度 的 均 匀 性 和 变 形 带 来 难 题 。整 体 焊 后 热 处 理 应 注 意 下 列 问 题 ：1） 承压设备大型化后，整体焊后热处理时温度均匀性难以控制。立置塔器采用内燃法进行焊后热处理，使用一台燃烧器，通常可以做到三倍塔器内径的高度范围内温度均匀，个别的企业可以做到五倍塔器内径的高度范围内温度均匀。走出此范围，则要改变焊后热处理工艺了。2） 大型承压设备，特别是塔器类设备内径大、塔身长，变形更为严重。卧置比立置的变形更难控制。3） 焊 后 热 处 理 的 保 温 时 间 ， 应 按 该 承 压 设 备 尚 未
12、进 行 过 焊 后 热 处 理 的 最 大 焊 缝 厚 度 进 行计 算 。b） 焊后热处理质量一次性确定焊 后 热 处 理 与 焊 接 、 无 损 检 测 等 工 艺 不 同 ， 焊 后 热 处 理 一 次 连 续 完 成 ， 则 热 处 理 质 量 也 随 之 确定 。 质 量 符 合 要 求 则 热 处 理 成 功 ， 质 量 不 符 合 规 定 ， 则 热 处 理 失 败 。 与 焊 接 、 无 损 检 测 不 同 ， 热 处理 失 败 后 ， 很 难 有 第 二 次 重 新 再 来 的 可 能 ， 也 不 存 在 “返 修 ”的 可 能 。 浙 江 某 地 焦 碳 塔 体 经 焊 后
13、 热处 理 后 呈 “香 蕉 形 ”， 没 有 哪 位 能 人 ， 也 没 有 哪 个 单 位 可 以 矫 正 合 格 。c） 焊后热处理是承压设备建造工艺最后一环如 果 最 后 一 道 工 艺 失 败 ， 而 且 又 不 能 返 修 ， 则 以 前 所 有 劳 动 ， 全 部 付 诸 东 流 ， 损 失 惨 重 。2.2承压设备焊后热处理后的质量是规范保证的，各种检测都具有局限性焊 后 热 处 理 规 范 包 括 ： 焊 件 升 （ 降 ） 温 速 度 、 焊 件 升 温 、 保 温 期 间 各 点 温 差 、 保 温 温 度 ， 保 温时 间 等 。焊 后 热 处 理 质 量 对 于 同
14、一 台 设 备 来 讲 呈 现 多 方 面 的 要 求 ， 除 过 烧 、 变 形 、 表 面 裂 纹 等 可 以 直 接观 察 外 ， 残 余 应 力 、 硬 度 、 金 相 组 织 和 试 件 力 学 性 能 等 都 需 要 借 助 于 仪 器 或 专 用 手 段 进 行 检 测 。 除外 观 检 查 外 ， 几 乎 所 有 检 验 方 法 都 是 具 有 局 限 性 ， 难 以 评 价 总 体 效 果 。残 余 应 力 测 定 方 法 虽 然 很 多 ， 但 能 用 于 工 程 中 的 方 法 并 不 多 ， 而 且 误 差 很 大 ， 如 ： 一 些 新 研 制方 法 如 磁 性 法
15、、 小 孔 法 、 压 痕 法 都 没 有 标 准 ， 重 复 性 很 差 ， 在 工 程 中 常 用 的 光 衍 射 法 虽 然 有 标 准 ，在 工 程 现 场 使 用 误 差 很 大 ， 更 重 要 的 是 ， 光 衍 射 法 用 仪 器 不 能 进 行 法 定 检 验 ， 所 出 示 数 据 没 有 法律 效 用 。3经 焊 后 热 处 理 产 品 中 ， 残 余 应 力 的 大 小 及 其 分 布 情 况 ， 设 计 人 员 和 使 用 单 位 非 常 感 兴 趣 ， 限 于目 前 技 术 水 平 还 不 能 够 在 工 程 中 规 定 出 各 方 都 能 接 受 的 方 法 与 标
16、 准 ， 所 以 在 技 术 文 件 中 也 不 规 定 残余 应 力 检 测 。通 过 对 焊 后 热 处 理 规 范 与 焊 接 应 力 关 系 研 究 ， 基 本 可 以 肯 定 ， 对 于 碳 钢 和 低 合 金 钢 承 压 设 备 按ASME 中 规 定 的 规 范 进 行 焊 后 热 处 理 ， 产 品 中 残 余 应 力 可 以 减 低 80%左 右 。硬 度 试 验 是 典 型 的 局 部 试 验 方 法 。 国 内 承 压 设 备 行 业 内 ， 管 道 相 关 标 准 中 采 用 硬 度 试 验 比 较 多 ，锅 炉 、 压 力 容 器 产 品 标 准 基 本 不 用 硬 度 检 验 ， 在 少 数 技 术 条 件 中 也 有 规 定 硬 度 试 验 。国 内 管 道 标 准 和 锅 炉 压 力 容 器 技 术 条 件 中 的 硬 度 指 标 经 常 参 照 ASME压 力 管 道 规 范 31.3 工艺 管 道 中 的 规 定 。 使 用 时 需 要 注 意
