12Cr1MoVG管道焊后热处理工艺控制要点

摘要：目前低合金耐热钢12Cr1MoVG在化工企业中使用非常广泛，由于其材料对延迟裂纹敏感的特性，在焊接过程中和焊接结束后易产生延迟裂纹，其形成的宏观裂纹以致贯穿裂纹与材料的韧性和残余应力大小有很大关系。根据国家现行规范规程的规定，铬钼耐热钢管道焊后应及时进行焊后热处理来降低扩散氢含量，消除残余应力以避免焊缝裂缝的产生。传统的热处理设备使用热处理以设备，现已唐山中浩化工有限公司厂外外管蒸汽管道低合金耐热钢12Cr1MoVG为例采用新方法焊后热处理的工艺控制要点

关键词：热处理工艺 控制要点 12Cr1MoVG管道

中图分类号： TG15 文献标识码： A 文章编号：

一、施工准备

1.1技术准备

熟悉施工图纸，编制合金钢管道焊后热处理方案

明确需要进行焊后热处理的焊接接头如下：

本工程中合金钢管12Cr1MoVG规格为Φ323.9×22.2，其所有的对接接头；

合金钢管12Cr1MoVG上的对焊支管座；

其他经焊接工艺评定需进行焊后热处理的管件；

1.2人员准备

由于本项目需要焊后热处理的焊口总数不多，且工作量较集中，场地方便，项目部指定一名技术员，负责编制焊接热处理施工方案和作业指导数等技术文件，指导并监督热处理人员的工作，整理热处理资料等；指定一名热处理工，负责按照热处理施工方案和作业指导书进行施工，记录热处理操作过程，完成自检等。

1.3 设备及辅助材料准备

西门子S7-200PLC模块（可编程序控制器）、交流接触器、继电器、计算机、柔性陶瓷电阻加热器，配备一台里氏硬度计，以测量焊缝和母材的硬度值。

辅助材料有快速接长导线，串联导线、热电偶、补偿导线、接插件、硅酸铝岩棉毡、铁丝等。快速接长导线供加热器与交流接触器连接，K形热电偶及补偿导线是用于测温；硅酸铝纤维毯耐温1000℃，主要用于热处理的保温；铁丝用于固定热电偶和绑扎硅酸铝纤维毯。

焊后热处理工艺及措施

2.1加热方法

本项目采用柔性陶瓷电阻加热的方法对管道焊缝进行加热。

2.2热处理温度

根据焊接作业指导书和热处理施工方案，12Cr1MoVG钢的焊后热处理温度为750℃。

2.3加热速率

温度在400℃以下加热速率无需控制，当温度升至400℃以上时，加热速率不应大于(205×25/δ)℃/h，且不得大于350℃/h，既温度升至 400℃以上时加热速率为230℃/h。

热处理温度为750℃，恒温时间为2h。在恒温期间内最高与最低温差低于65℃

焊口温度由750℃降至400℃，恒温后的冷却速率不大于(260×25/δ)℃/h且不得大于260℃/h,既冷却速率为260℃/h。焊口温度由400℃降至常温，使其自然冷却。

2.4加热范围

对管道及焊件的加热范围为：从焊缝中心算起，每侧不小管道壁厚的3倍，且不小于60mm。本项目合金钢管道加热范围为80mm。

2.5温差控制

焊后热处理过程中。焊件内外壁和焊缝两侧温度应均匀；在恒温过程中，管道在加热范围内任意两点的温差应小于＜50℃。

2.6 热处理时间安排

由于焊后热处理应在焊缝外观外观检查及规定的无损检测合格后进行，根据现场实际情况，每天焊口焊接完成后，有条件进行热处理的立即进行，无法立即进行焊后热处理时在焊后立即均匀加热至200-300℃并进行保温缓冷。

主要操作方法

3.1 安装热电偶

根据加热方法，采用K形热电偶用接触法测温

热电偶安装时必须保证热电偶的热端与焊缝接触良好，热电偶冷端温度不稳定时，必须使用补偿导线，将热电偶信号按布置工艺要求接入西门子EM235模拟量出入模块。平口对准插座的凸点插入，然后顺时针旋转45°左右。

3.2安装保温材料

将硅酸岩棉毡均匀覆盖在安装好的柔性陶瓷电阻加热器上，并用铁丝绑扎牢固。

温度范围从焊缝破口边缘算起，每侧不小于管子壁厚的5倍，且每侧应比加热器的安装宽度增加不小于100mm，以减少温度梯度。

保温厚度以40 ~60mm为宜，对水平管道可通过改变保温层厚度来减小管道上下部分的温差

四、退火工艺

4.1基本原理

采用西门子S7-200CPU是224 ，可编程序控制器；计算机端安装组态王，编写退火程序，利用人机界面来显示退火全过程，分别是运行、停止、当前温度、设定温度、实时温度趋势曲线，历史记录、加热时间。K型热电偶传感器负责检测加热焊缝的温度，把温度信号转化成对应的电压信号，经过PLC模数转换后进行逻辑运算，来控制外部接触器的接通与断开。进而控制焊缝温度。

硬件连线如图所示：

计算机控制界面如图所示：

4.2过程控制

按照焊后热处理温度控制曲线编写退火程序，因交流接触器、继电器只具备简单的通断功能，故无法实现斜率曲线升温，为保证升温速率，将程序编制为：温度升至一定温度后，让其在一个小范围内成波形曲线，实现保持温度的要求；将升温曲线分段使其达到控制升温时间控制的目的，下图为焊后热处理实际升温曲线：

通过计算机的人机界面对热处理全过程进行实时监控，当温度值跳跃过大时，可以进行人工手动控制，热处理人员及时检查信号线、热电偶。

管道焊接热处理过程中，计算机自动记录热处理温度变化曲线，热处理结束后，打印热处理曲线图并编号保存

4.3硬度检测

焊缝焊后热处理后，待其冷却至室温时，及时测量焊缝和热影响区及母材的硬度值，以检查热处理效果。

焊接接头现场硬度检测采用里氏硬度计，按GB/T17394-1998《金属里氏硬度试验方法》的规定进行，每个测量部位都打磨光滑平整。每个测量部位一般进行5次检测，取其平均值作为一个里氏硬度试验数据，读取其数值后打印出来，黏贴在相应的热处理曲线上

硬度检查超过规定要求的，查找原因，采取纠正措施，重新进行热处理。

记录报告

4.4数据处理

管道焊接热处理过程中，计算机自动记录热处理温度变化曲线，热处理结束后，按规定的格式填写“热处理报告”，并黏贴打印出的热处理记录曲线和硬度检验值。

五、结语

本项目铬钼耐热钢管道从2012年11月底开始焊接施工，焊缝外观检查及X射线探伤合格后，及时对焊缝进行了焊后热处理，且做到了每道焊口都有与其对应的一道热处理曲线，保证了焊接接头的焊接质量。

参考文献：厚壁管12Cr1MoVG钢管的热处理工艺优化郭元蓉论文钢管2008年10月第37卷第五期

高压锅炉用无缝钢管 GB5310李奇主编 2008年

压力管道规范 工业管道 GB／T 20801.1-2006夏德凯 主编 2006年