焊接热处理操作工艺.ppt

山东电力第五届焊接热处理工取/换证班,山东电力金属检验技术考核委员会 焊接热处理专委会 2011年7月 济南,第三章 焊接热处理施工操作程序和工艺,1、焊接热处理施工程序 2、焊后热处理施工操作工艺 （1）热电偶的安装 （2）远红外加热器的选择和安装 （3）保温材料的性能与选择,一、施工程序 1、技术资料准备,包括收集设计要求及热处理施工技术规范、标准； 人员配备和资格审查； 进行热处理工艺方法的评定试验； 编写施工方案、措施和作业指导书，绘制热处理记录图； 确定各种工作表格等。 现行电站工程焊后热处理执行的技术要求、规范和标准主要有： （1）设计图纸和说明书； （2）火力发电厂焊接技术规程（DL/T 869-20XX） （3）火力发电厂焊接热处理规程（DL/T 819-2010） （4）火力发电厂焊接工艺评定规程（DL/T 868-2004） （5）其它有关规程如：锅炉压力容器安全技术监察规程、电力工业锅炉压力容器监察规程、金属技术监督规程等 （6）涉外工程的有关国外标准等,一、施工程序 2、热处理工艺方法的评定试验,热处理工艺评定试验的重点应以实际被加热件为对象，根据本单位的装备条件和经验，按以下步骤进行： （1）选择一种加热方法和电源设备；确定加热器型式、尺寸、容量或功率；安装位置；确定温度测点的数量和位置；确定保温材料、保温厚度和宽度；确定升、降温速度等。 （2）然后按所设计的条件进行实验，同时做好全过程的温度时间记录（绘制曲线）以及其它过程现象的记录。 （3）对实验结果进行分析。 （4）提出评定试验报告。,根据评定结果，报告有两种情况 所设计的工艺条件和评定方案符合实际，评定结果达到了规范、规程和标准要求（主要指加热方法、加热宽度、保温层厚度和宽度、升降温速度、测温点布置、均热宽度、恒温起止时间等）。即可将此评定结果汇编成一份较完整的评定成果报告，作为将来编制热处理作业指导书和现场实际操作的依据。 所设计的工艺条件和评定方案不符合或不完全符合要求，得到的结果不满意或不完全满意，此时应针对不满意的内容重新设计评定方案和条件，再次进行全项或局部的评定试验。,焊接工艺评定一般过程是：,根据金属材料的焊接性能，按照图样设计规定和制造工艺拟定焊接工艺指导书， 施焊试件和制取试样， 测定焊接接头是否具有规定的基本性能， 提出焊接工艺评定报告对拟定的焊接工艺指导书进行评价。 （在评定过程中有关焊接热处理重要因素有三个方面1、预热温度降低大于502、改变焊后热处理方式3、增加或取消焊后热处理）,一、施工程序 3、编写作业指导书（内容）,（1）作业指导书的名称和范围 （2）编制依据 （3）人员资格 （4）设备、仪器、工器具 （5）焊接接头的规格及热处理参数。 （6）操作程序及工艺。,4、安全、技术交底（安全、技术、质量、环境等） 5、设备仪器检查 主要包括以下内容： 热处理机房有可靠的接地。 电脑温控仪及自动平衡记录仪有可靠的接地保护。 电脑温控仪运行正常，其上的键盘、鼠标功能正常。 电脑温控仪上的电压表和电流表指示正常。 电脑温控仪的每个输出通道均能正常使用。 记录仪结构完整、运行正常并经校验合格。 电脑温控仪的温度显示与自动平衡记录仪的记录一致。 热电偶编号，并经校验合格。 工具及个人防护用品齐全。 （计量器具）,6、安装热电偶。 7、安装加热器，敷设保温材料。 8、被处理件固定。 9、接线（热电偶补偿导线；加热器电源导线），应注意以下问题： 测温线和接长线接好后，不应妨碍焊工的正常施焊。 测温线的接头应悬空或进行绝缘处理，以防短接。 接长线应先反向旋转再进行连接。 接长线的连接应先现场后机房。 记录好测温线与其控制加热炉片的对应关系，以防在加热时造成控制错误。 10、设安全围栏。 11、联系通电；根据被处理件确定热处理参数，设置控温曲线，检查合格后运行控制设备，监控至过程结束；热处理完的焊口，做好标识。 12、收集整理记录资料。包括热处理曲线的整理与收集、技术记录及记录图纸等。,2.1.3计量器具要求 焊接热处理所使用的计量器具必须经过校验，并在有效期内使用。维修后的计量器具，必须重新校验。 焊接热处理所使用的计量器具主要包括热电偶、记录仪、测温笔、测温枪等。 所有使用的计量器具必须建立计量台账，现场计量仪器都必须贴有计量标签。 2.2热处理过程控制 2.2.1热处理工作步骤 施工准备工作。 人员、机械设备、导线、测温线、记录仪等的准备。 技术资料准备 主要包括：专业施工组织设计、作业指导书、热处理统计、热处理工艺卡。 材料器具购买。主要为加热器的定制。 热处理施工、施工记录 热处理质量检验 技术资料的整理,二、热电偶的安装 1、热电偶安装时的注意事项,（1）应根据热处理的温度和仪表的分度号选择热电偶。宜选用防水型的铠装热电偶。以往选用防水型的铠装热电偶绑扎固定的方式，随着P92/91钢种的大量应用推广应采用简装热电偶焊接固定的方式。热电偶的直径与长度应根据焊件的大小、加热宽度、固定方法选用。 （2）热电偶要在布置加热器前安装。热电偶安装前应用肉眼检查热电偶线头、陶瓷套管和热电偶线，以确保没有损坏，然后将热电偶接在校正过的温度指示表（记录表）上，把热电偶的工作端用点燃火柴加热或插入热水中，进行补充检查。使用前检查可避免因失灵所造成的额外劳力、成本和时间的损失。,（3）热电偶的热端应该与被加热工件的表面可靠接触并固定牢靠。当使用电热毯、电热绳加热时，热电偶的热端要用绝热材料覆盖以便可靠地隔绝热源对热端的影响，避免测量误差。热电偶的两根电极之间应可靠绝缘，防止短路。 （4）为了保证热电偶的冷端处于室温，保证测温准确性，应使用补偿导线。热电偶与补偿导线的型号、极性必须相匹配。 （5）对于局部加热的焊后热处理的来说，温度测定的布设和数量应满足以下要求： a.监测加热中心的最高温度点； b.根据管径的大小，确定热电偶的数量，大径管至少为2点； c.根据管子的位置确定热电偶的分布位置。 d、热电偶的安装位置，应以保证测温准确可靠、有代表性为原则。,二、热电偶的安装 2、热电偶的安装位置,（1）对于管径大于或等于273mm的管道，测温点应在焊缝中心按圆周对称布置，且不少于两点；分区控温时，热电偶的布置应与加热装置相对应。 （2）对于水平管，管子上部温度比下部高，因此对于管径交较大的水平管件热处理时，最好采用上下分区控温，保证温差符合规定。两只热电偶上下对称布置，如图6所示。对于管径小的管子，当采用一支控温点时，要将控温点设置在上部，下部布置测温点。 （3）对于垂直管，控温点的热电偶要布置在焊缝的中心线上，分区控温时，两两只控温点相位差180对称布置于管子的两侧，测温点均匀分布于管子的均热带边缘，如图7所示。,（4）一个热电偶控制多个焊口时，该热电偶应布置在具有代表性的焊口上，且使用的加热器和保温材料的规格、形状相同。处理管排时，热电偶应布置在第二只或者第三只焊口上，确保整排焊口的温度均匀。锅炉受热面排管多只焊口使用一个测温点时，要将控温点布置在温度最高的部位，在温度最低的部位布置监视热电偶。如图8所示。 （5）采用柔性陶瓷电阻加热器进行预热时，热电偶应布置在加热区以内，并必须保证热电偶的热端与焊件接触良好。同时，还应使用其他方法检测坡口处的温度。 （6）感应加热时，已绝缘的热电偶本身应相互扭紧，其引出方向应与感应圈互相垂直。电阻加热时热电偶的热端要用绝热材料可靠地保护，防止热源直接辐射，产生误差，。 （7）分区控制的热电偶，要与加热器相对应。,图6. 水平管的热电偶安装位置,图7. 水平管的热电偶安装位置,图8. 管排热处理时热电偶的安装位置,二、热电偶的安装 3、热电偶的固定,（1）现场通常使用铁丝绑扎的方法来固定热电偶，如图9所示。 将热电偶的测温端放置在焊缝中心，用双股铁丝沿焊口周向绑扎紧固，使其与焊缝表面接触良好。 输出端也要用双股铁丝绑扎紧固，以防止加热过程中的松动和碰撞。,（2）使用贮能点焊机将热端点焊在工件上，安装时必须保证热电偶的热点和焊件接触良好，固定牢固，防止在热处理过程中脱落,如图10所示。热电偶两极在管壁上的两个固定点间距离不超过15mm。热处理结束后，应将点焊处打磨干净。必要时还可采用无损检测方法检验该处有无裂纹等表面缺陷。 （3）利用预先在被处理件上焊接的螺丝压紧件，将热电偶的热端拧压在工件上；采用平头螺丝或将螺栓加工成平头，预先在螺母的一侧底部钻一半圆孔，将螺丝点焊在工件上，热电偶从孔中插入，用螺丝压紧即可，在保证压紧热电偶的情况下，螺丝应尽量短，以便加热炉贴紧管壁。还要注意防止热电偶的短路。 （4）利用预先焊在被处理件上的短金属棒或焊条头，将金属棒弯压在热偶的热端上，使其与工件接触； （5）有的还可采用带压片钢丝绑扎式，钢丝绑扎式简单方便对各种管径、各种材质皆可用且不会对母材造成伤害。但是对操作人员的要求高，绑扎松紧度不同，测温也不同。,三、加热器的安装 1、加热器的选择,估算好加热所需的功率后，根据管径大小、形状、位置等选择加热器类型及数量，确定布置方式。 （1）施工常用加热器介绍 加热器按功率分：绳状的5kw（9米）和10kw（18米）两种，片状的加热器根据现场施工而定（基本为2kw、2.5kw、5kw、10kw）。由于制作加热器的磁块和电阻丝规格是一定的(磁块长25mm、宽20mm、厚度为10mm)。因此可计算到加热器的面积与加热功率的对应关系为0.20.24m2/10kw，即10KW加热片的长乘宽为0.20.24m2。如：加热器的宽度为200mm(10个瓷块)，而其长度约为1200mm左右。 （2）绳状加热器主要在现场焊口困难位置使用。 （3）片状加热器主要应用于管状焊口热处理： 定制加热器时，要充分考虑分区控温和工艺要求，加热器尽可能的对称布置。并且为便于现场施工，定制时，尽量将预热加热器和焊后热处理加热器分开。,应用于焊后热处理时应综合考虑三个方面要素： a、加热器长度需包覆管口整个周长。 L=d，L周长，d管子直径。 加热器包覆管口后，可以根据管径大小有一定的小量间隙，但不能重叠。因此，考虑到加热器使用后钨丝延长导致整体尺寸略微变大的实际情况，对应用于273以上焊口的加热器，在选择时总体尺寸（包括多片加热器串接的情形）应适当调减20mm左右，以避免加热器反复使用后尺寸增加导致包覆管口时重叠。 b、加热器宽度需满足规程最低宽度要求。 加热宽度从焊缝中心算起，每侧不少于管子壁厚的3倍，且不小于60mm。实际加热器的布置宽度至少应在此基础上比要求的加热宽度每侧再多出60mm。 应用于预热时，由于加热温度较低，只需考虑加热器长度和宽度，功率因素可忽略。 加热器长度的计算，同焊后热处理加热器长度的计算方法。 加热器宽度按“预热加热宽度，从对口中心开始，每侧不少于焊件厚度的3倍，且不少于100mm”的要求计算。,三、加热器的安装 2.加热器的安装 1.基本要求,a、安装加热器时，应将焊件表面的焊瘤、焊渣、飞溅清理干净，使加热器与焊件表面贴紧，必要时，应使用专用的夹具。 b、当使用绳状加热器对管道进行预热时，坡口两侧布置的加热器应对称，加热器的缠绕圈数、缠绕密度应尽可能相同，缠绕方向应相反。焊后热处理时，如采用两根绳状加热器时，可以并排同时缠绕。可方便保温棉的包扎。 c、对水平放置的直径大于273mm的管道或大型部件进行焊后热处理时，宜分区控制温度。 d、用一个测温点同时控制多个焊接接头加热时，各焊接接头加热器的布置方式应相同，且保温层宽度和厚度应尽可能相同。 e、焊后热处理时，加热器的布置原则为：以焊缝为中心，尽量保证所处理焊缝为温度的最高点。当有可能出现焊缝以外温度最高点时，设置监控温度点，在热处理过程中采取有效措施控制该处的温度。,2.加热器检查,加热器使用前应进行状况检查。 1）漏丝新旧加热器都存在漏丝现象，施工过程中极易产生接地使开关跳闸导致热处理工作中断。漏丝现象主要是某一股断丝夹在瓷块之间，随着温度的升高，断丝膨胀造成接地，温度下降后，又无法测出。 使用前将加热器平铺展开，对瓷块拼接处进行查找，发现漏丝应将其剪掉，无漏丝方可使用。 2）断丝长期使用的加热器存在断丝现象，当断丝的股数超过总炉丝的三分之一时，加热器在加热过程中容易烧断，应避免使用。片状加热器的断丝，主要集中在两条炉丝（电阻丝）引出线的出口处。 对加热器电阻丝和接头引出线铜丝的裸露部分，必须用绝缘胶布进行包扎。 绑扎保温材料时应将加热器引出线的压接处置于保温层的外面，防止压接处过热烧断。,3.加热器的布置及绑扎方法,加热器现场一般用铁丝紧固，铁丝的型号根据绑扎焊口的尺寸和长度进行选择。 将选用的加热器绑好铁丝，沿焊口周向缠绕并绑扎紧固，使其与管道表面完全接触，铁丝紧固后将多余部分剪断，防止铁丝头过长产生接地。 1）直管段加热器布置 水平管： 局部加热的焊后热处理，一般都是热量输入沿圆周均布，由于管内空气的对流作用，上半部比下半部热，为使这一情况略有补偿，供给下半部的能量必须大于上半部，因此，当采用电阻法加热时，上下部的加热元件以各自独立的电路分别接线和控制，如果采用感应加热，可在线圈中心空出间隙，使顶部线圈密一些，底部线圈稀疏一些，虽然控制量小，准确度差，也能达到接近上下一致。 柔性陶瓷电加热器一般常用履带式加热器或绳状加热器。使用绳状加热器时，可使用两根加热器分别布置在焊缝的两侧，两线卷在焊缝处空出510mm间隙，两侧的线卷覆盖宽度为35倍焊缝厚度。下部应紧密，上部可稍稀疏。使用履带式加热器时，其轴向中心线应与焊缝纵向中心线重合。加热器的覆盖宽度应为焊缝厚度的610倍。,一般来说，大径管的直管段以使用履带式加热器为宜，但是应注意，由于履带式加热器瓷块重量较大，如果绑扎不牢，底部容易下坠，脱离管壁，使该部分加热器散热慢，其结果是管段加热不匀，加热器本身由于传热效果降低而过热，电热元件高温时承受较大的重力拉伸，就可能造成电阻加热元件的损坏，因此固定绑扎时，最好要使用强度较高韧性较好的铁丝绑扎，并且一定要绑扎牢固，使其贴紧管壁。炉具固定好后，再在炉具外部用粗铁丝沿加热器中心固定两道，防止处理过程中下部加热器下坠。 水平管加热器的布置位置如图11所示。,垂直管 使用绳状加热器时，线圈的轴向中心线应向下移，使之与焊缝中心线相距1030mm。使用履带式加热器时，其轴向中心线也向下移1030mm，如图13（a）、（b）所示。,为防止炉具下滑，还应在炉具上方找一个固定点，将炉具悬挂住。或在加热区域的上下边缘绑扎一道铁丝，使其托住加热器并能够防止处理过程中的下滑，如图14所示。,2）三通、阀门等异型管加热器布置 一般的三通，可采用绳状加热器和履带式加热器配合，也可定做特种加热器，专门用于三通加热，加热器布置在焊口相应的部位。如图15(a)所示。对于超大、超厚的三通，除在焊缝两侧布置加热器外，还要在管上增加辅助加热电源，保证顺利升温，如图15(b)、(c)所示。对于大型铸造三弯头、大小头等可参照图15（d）、（e）来布置加热炉。,3）锅炉小径管排加热器布置 锅炉小口径焊口的热处理可使用履带加热器、组合对开式加热器及绳状加热器。组合式加热器就是将履带加热器与保温层组合起来的一种加热器，使用方便。对于加热器的选用应根据现场条件、劳动强度、可操作性及热处理的效果来综合考虑，表7是对各种加热器的使用特性比较。 对管距较小的密集排管，不能单只焊口布置加热器和保温层时，可采用履带式加热器，将数只焊口同时加热，在管距间用铁丝将加热器拉近，尽量贴近管壁。然后在炉子外层绑扎保温层，保温层要比加热器宽出50100mm，在加热宽度之外，要将所有的管距间隙用保温材料塞严密，保证炉内空气的相对稳定，使加热温度均匀。,由上表可以看出，小口径焊口的热处理首选组合式加热器，现场条件不允许时，可选履带式加热器，在位置困难时才使用绳状炉具。,4.加热器的串接,每一路功率输出端通过导线连接的加热器必须是10KW，不得大于或小于10KW。 使用小于10KW的加热器时，必须将多片加热器串接成10KW。例如5KW的加热器两片串接，2.5