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        大口徑厚壁P92管道不同形式現場熱處理的比較及討論
        發表時間:2020-02-19     閱讀次數:     字體:【

        大口徑厚壁P92管道不同形式現場熱處理的比較及討論

        1,所選對象屬性

        P92鋼以其出色的性能現已被廣泛應用于國內眾多百萬機組之中,而P92鋼焊縫熱處理過程中內外壁溫差問題一直以來是影響P92鋼焊縫內壁沖擊韌性的主要原因。

        而目前施工現場熱處理的方式主要依賴柔性陶瓷加熱或者較先進的電磁感應加熱兩種,但任何一種單一熱處理方式都不能完全滿足現場的施工需要。

        本文試探尋不同方式的熱處理或是其組合形式就P92鋼現場熱處理施工的技術特點,以及這些方式各自的適用范圍。

        2,項目案例情況分析

        綏中發電廠二期2×1000MW工程#3機組的安裝工作。本工程中,P92鋼主要被應用于屏式過熱器出口聯箱及管道、高溫過熱器出口聯箱及管道、高溫再熱器出口聯箱及管道、主蒸汽管道、導汽管道及熱段管道等。
        同時,由于P92聯箱多為分段到貨,現場焊接形式,并且增加了分配集箱與匯集聯箱的焊接,因此P92焊口的數量也比以往多出許多,而且P92管道的外徑與厚度都普遍比以往有所增加,最厚者達到155mm。

        3,熱處理性能對焊接工藝要求的影響

        由以下兩張圖可知,熱處理工藝參數對焊縫的性能提升起著決定性的作用,尤其是對沖擊韌性。

        而管道內表面正是由于不能達到與管外壁相同的熱處理工藝,因此產生了差異,而隨著壁厚的增大,這種差異也隨之增大,隨之很可能導致焊縫或熱影響區的早期失效。

        通過高溫回火熱處理,馬氏體板條并不發生再結晶,而是以多邊化回復的馬氏體板條碎化,和亞穩態位錯網絡的形成來釋放馬氏體相變時的形態儲存能,此時,熔敷金屬中的Nb、V元素在回火過程中形成了微細的C、N化合物析出,提高了焊縫的韌性及高溫蠕變強度。

        4,結論

        根據我公司的P92熱處理實驗,以及行業內相關P92的實驗資料顯示,當回火溫度在740℃以下時,焊縫基體組織仍保持著相位較明顯的板條馬氏體組織特征,這也說明馬氏體板條多變化回復不充分,沒有形成完整的位錯網絡,形變儲存能沒有充分地釋放,這使得此時的焊縫硬度值偏高,同時焊縫的沖擊韌性以及其他性能指標也不能100%達到要求。因此,必須確保每一道P92焊縫的熱處理溫度達到工藝要求,同時把管道內外壁溫差控制在最小范圍。

        5,熱處理方式及各自的局限性

        6,兩種加熱方案進行比較

        6.1陶瓷式加熱方案

        高溫再熱器出口聯箱,材質SA-335P92,規格為Φ965.2×62mm,聯箱分為3段,現場焊接2道焊口,聯箱總長度為36304mm,焊接面厚度為54.5mm,現場擬采用柔性陶瓷電阻加熱法進行焊后熱處理。

        外部包覆情況

        內外全部需要包覆

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        為了內部的升溫內部還需要包覆

        但是中間的溫度是否能夠測量到并無法測量

        60mm后的半圓板,靠近加熱面部分已經超過最高測量溫度500攝氏度)

        IMG_20131214_111438

        (同樣的狀態,內壁溫度僅僅為188攝氏度)

        50mm厚的鋼板已經出現了如此巨大的溫度差,完全有理由懷疑管體內部溫度是否達到熱處理溫度。

        6.2感應加熱方案

        (管子通體已經通通紅,纏繞簡單方便)

        (管子內壁狀態完全紅透)

        (設備實時溫度控制曲線跟蹤)

        結果分析

        結論1

        柔性陶瓷電阻加熱

        傳統電阻加熱法在工程應用中較為普遍,施工方便,操作簡單,成本較低,有一定優勢。

        但隨著P92管道厚度的不斷增加,電阻加熱有一定的局限性,主要原因是其熱量傳導的方式,目前現場采用的柔性陶瓷電阻加熱并非遠紅外加熱,遠紅外加熱其關鍵在于遠紅外輻射涂料技術,提高了材料基體的熱發散率,而電阻加熱只是單純的通過金屬自身導熱向焊縫內部傳遞熱量。

        考慮到管道壁厚較大、整體長度較長時,或者現場施工環境較為惡劣時,此方法的可行性不高。因此,對于P92鋼熱處理的應用范圍,其管道壁厚不應大于70mm。

        結論2

        電感應加熱對于厚壁P92管道,其熱處理效果必然是比傳統的柔性陶瓷電阻加熱要好,而且隨著管壁厚度的增加對比效果越明顯,但需要功率較大的焊接預熱后熱設備。


         
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