热处理特殊工序作业指导

  缴万松

 (中国机械工业机械工程有限公司郑州450000)

摘要：本文主要阐述了合金耐热钢的热处理特殊工序的相关规范及在施工中需要注意的事项。

关键词：热处理施工程序质量监控

中图分类号：TG441.8 文章编号：1002-3607( 2016) 03-0052-03

1目的

 热处理是在工艺管道中常见的一种改善焊接接头质量的关键工序。由于石化行业合金耐热钢的应用越来越普遍，特别是Cr-Mo型耐热钢。由于这类钢含有一定量的碳和合金元素。所以焊接时有一定的淬硬倾向，在较大拘束应力作用下，容易产生冷裂纹，焊接性较差。因此，焊前必须进行预热。焊后为了加速扩散氢的逸出，必须进行后热处理（后热就是缓冷，加速扩散氢的溢出）。焊后热处理主要作用是消除焊接残余应力。由于珠光体和马氏体耐热钢具有形成延迟裂纹的倾向，因此，热处理必须在焊后立即进行。同时为增加相关技术人员的专业技能，在施工中统一操作，避免偏漏，特制订此指导书，作为施工监控参考。

2参考标准

 《现场设备、工业管道焊接工程施工及验收规范》( GB50236-2011)；

 《输油管道工程设计规范》 GB50253-2003),2006版；

 《石油化工有毒、可燃介质钢制管道工程施工及验收规范》( SH3501-2011)；

 《工业金属管道工程施工质量验收规范》( GB50184-2011)；

 《石油化工钢制管道焊接热处理规范》( SHT 3554-2013)；

 《石油化工金属管道工程施工质量验收规范》( GB50517-2010)。

3基本要求

 (1)焊接热处理操作人员应经过专门培训，并取得相应的资格证书或授权；

 (2)焊接热处理施工前应编制施工方案或在管道焊接施工方案中体现，并作技术交底。热处理工作应严格按照预先编制完成并得到批准的热处理工艺卡进行；

 (3)热处理应在上一道工序检查合格后进行，焊接热处理完成后应有清晰的可追溯标识和记录；

 (4)热处理应根据环境条件设置挡风挡雨措施，同时电源载荷应在允许范围内，否则停止作业。

4  焊接热处理方案编制原则（参考SHT3554）

4.1应有预热，后热及焊后热处理的相关内容及要求

4.2管道施工工程概况

 (1)相关依据（设计，规范，建设单位要求）；

 (2)质量保证体系，组织机构，热处理人员；

 (3)热处理设备名称，型号；

 (4)热处理放置及测温点布置；

 (5)保温材料品种，规格及布置方式：

 (6)热处理工艺参数：预热温度、加热、保温范围、升、降温速度、保温时间，热处理温度等；

 (7)必要的管道加固及技术要求；

 (8)质量检验要求；

 (9)安全措施及应急方案。

5过程监控

5.1热处理设备

 热处理机是热处理控制的核心设备，它对加热器进行送电，对来自热电偶的信号进行处理（见图1）。热处理机必须能自动比较实际温度和设定程序温度，自动进行断电送电控制。同时热处理机能够自动记录热处理实际温度，各仪表必须在检定周期内。热处理设备由经培训合格的专人管理和调试，露天使用时应做好防雨防潮措施。

5.2热处理工艺卡

 根据相关施工验收规范和标准的要求并根据工程图纸要求编制“热处理工艺卡”，并经监理及业主审核通过。所有热处理均要依据热处理工艺卡进行操作，质检人员负责对正在进

行的热处理作业进行监督检查，使之符合工艺卡的要求。

5.3施工措施

5.3.1施工程序

 组对检测一固定热电偶一固定加热器一保温一接线一自检一试送电一送电升温一开记录仪自动记录温度一停机一拆除一外观检查—硬度检查。

5.3.2热处理加热方式

 热处理的加热范围为焊缝两侧各不小于焊缝宽度的三倍，且不小于25mm，加热区以外100mm应进行保温，且管道端口应进行封闭，防止穿堂风影响加热效果。采用电加热器片进行加热，加热器长度等于焊道周长，加热器绕焊缝一周，加热宽度不小于150mm，保证加热范围为焊缝两侧各不小于焊缝宽度的三倍，且不小于25mm，用14#铁丝将加热器捆扎在管子上。要求加热器贴紧焊缝，加热器用导线连接到热处理机上，用热处理机控制加热器的输入电压以及送电和断电。

5.3.3保温方式

 采用硅酸铝针刺毯进行保温，加热区以外100mm应进行保温，保温厚度不小于30mm，具体视升温情况而定，必须保证热处理工艺参数准确有效。要求保温棉贴紧加热器，保温棉的固定采用铁丝捆扎，不允许对阀门进行保温（见图2）。

5.3.4测温方式

 采用ɸ3mm的K型铠装热电偶进行测温，热电偶头部贴紧焊缝，用16#铁丝捆扎牢固，尾部在保温范围以外，热电偶信号通过补偿导线连接到热处理机。当管道的公称直径小于或等于300mm时，每个焊接接头应安置一个热电偶；当管道的公称直径大于300mm时，每个焊接接头应对称安置两个热电偶。测温点沿焊缝圆周均匀分布，水平放置管道焊接热处理时，应在焊缝底部优先布置一个测温点。垂直放置的管道焊接热处理时，测温点宜布置在焊

缝的下侧。当相邻二条焊缝的最小加热带宽度叠加可使用同一回路加热器加热，各自保温宽度分别不小于加热带最小宽度加200mm。

5.3.5自动控制与记录

 热处理机对来自热电偶的电信号进行处理，与自动程序设定的信号进行比较，来决定断送电控制，从而控制升降温速度和恒温温度等参数。当实际温度大于程序温度时自动进行断电；当实际温度小于程序温度时自动进行送电；热处理的实际工艺参数采用自动平衡记录仪进行记录，编号后作为热处理交工资料的一部分。

5.4质量控制

5.4.1温度监控

 温度的变化贯穿焊前预热、焊后后热缓冷以及热处理作业，对升温、恒温、降温的控制至关重要，除热处理设备监控之外质检人员也要随进对正在焊接、后热和保温的焊道热影响

区随时用测温枪进行检查。期中保温桶内温度应大于等于600，热影响区域温度1500～2500。具体控制过程温度见表1：

 按照相关规范焊后热处理采用电阻加热法，其加热速度及冷却速度，应符合：

 (1)自由升温至300℃后，加热速度应按5125/T(℃／h)计算，且不大于220℃／h（T为焊后热处理厚度，下同）；

 (2)保温期间个测温点的温度均应在金属热处理温度规定的范围内，最高温度与最低温度差值不得大于50℃；

 (3)保温后的冷却速度应按6500/T(℃/h)计算，且不大于260℃/h，300℃后可自然冷却。

5.4.2焊后无损检测

 按照规范及设计要求焊接完成后的焊接接头后续缓冷24h后进行RT及UT检测，检测合格方能进行热处理施工，不合格的焊接接头返修过程中要按程序重新预热焊接及后热缓冷直到检测合格。

5.4.3热处理曲线及硬度检测

 对进行焊后热处理的焊接接头，应首先确认热处理自动记录曲线，然后在焊缝及热影响区进行100%硬度检测，热影响区的硬度检测区域应紧邻熔合线。

 热处理后焊缝的硬度值，不宜超过母材标准布氏硬度值加100HB．且应符合下列规定：碳钢，不大于200HB；合金钢不大于225HB。

热处理自动记录曲线异常，且被检部件的硬度值超过规定范围时，应按班次做加倍复验，并查明原因，对不合格焊接接头重新进行热处理。

小结

 焊接热处理是目前在石化工业项目中应用较为普遍的施工工艺。通过对热处理过程及方法的掌握，使相关操作人员和技术人员更加熟练的掌控施工过程工艺。同时热处理工艺的

掌握对于分析判断相关管道施工操作方法提供了更加强有力的支撑。在实际施工中，通过正确的操作方法及程序，大大降低了工序的繁琐程度，提高了施工功效。希望本文能够在以后的类似施工中起到指导和帮助的作用。