Proheat 35型感应加热设备在P91焊口热处理中的应用 张强

Proheat35型感应加热设备在P91焊口热处理中的应用张强摘要：随着高参数机组的不断兴起，以A335P91为代表的高合金耐热钢的应用也越来越广泛，同时也对现场安装焊口的焊接及热处理质量提出了更高的要求。传统电阻加热设备主要是依靠辐射传导的方式将覆盖在被加热件表面的加热器产生的热量传导到被加热件的表面，然后靠金属自身的导热特性由被加热件表面向内部传导，因此在处理大口径厚壁管焊口时内外壁温差过大，周向范围内的温度不均匀且较难控制（分区控温无法从根本上解决问题），特别是在处理异形大三通时往往升温很困难，热处理效果难以满足日益提高的热处理质量要求。为解决这个难题，在蒙德拉5X660MW超临界机组中，公司首次采用了美国米勒生产的Proheat35型感应加热设备。经现场实践证明，使用感应加热设备内外壁及周向最大温差不超过8C,热处理效果非常理想。关键词：焊后热处理；proheat35感性加热设备优点：解决了国内传统电阻加热设备在处理P91大口径厚壁管焊口时内外壁温差过大的问题。传统电阻加热设备针对不同焊口规格需定制多套加热片，而Proheat35型感应加热设备加热电缆通用性较好，一种规格的加热电缆可适用于不同规格的焊口，极大的节约了经济成本。热处理程序设置及绑口过程简单易操作，简化了施工工艺，提高了工作效率。4．热处理加热区受热均匀且升温容易，设备运行稳定可靠，热处理质量明显高于国内传统电阻加热方式。设备运行稳定可靠，运行及维护费用大大降低。热电偶直接焊接在焊缝上，测温更加准确可靠。适用范围：此工法可运用于国内各等级各类型的电厂项目，在大径管、厚壁管、异形大三通等管件热处理上具有明显的优势，热处理效果稳定可靠，应用前景极为广泛工艺原理：本工法利用Proheat35感应加热设备将工频交流电整流为直流后再转变为频率可控的中频电流，流经缠绕在金属工件上的感应线圈，产生高密度的磁力线，并切割感应圈里盛放的金属材料，在金属材料中产生很大的涡流，靠金属自身的自由电子的流动产生热量来加热被处理件，因此工件内外壁及周向受热均匀，并且可通过调节输出电流的频率来控制升降温速度，热处理效果理想。控制要点：热电偶布置1）热处理作业开始前，应认真检查Proheat35型感应加热设备及其附件的状态，发现问题应及时排除。2）将拟布置热电偶区域的焊缝打磨光滑，热电偶的数量及布置位置应根据待处理管件的规格、位置确定，通常5G位置的管件应在6点及12点位置布置，2G位置的管件宜将热电偶布置在同一直径位置。3）热电偶采用专用的TAU焊接在焊缝的中心位置，TAU的输出可变控制到约80%左右，电偶线两极间距约为6mm左右。4）焊接完成后小心将热电偶线折成一个直角，使线沿着或平行于工件的方向，并在距离连接点约50cm处用玻璃丝带绑扎固定。应特别注意使所有控温热电偶处于垂直于加热区的同一平面上，这也是确保热处理质量的必要条件。加热电缆的布置1）热电偶布置完成后，首先将隔热毯覆盖在焊缝表面，并使隔热毯（黑色标记处）的中心处于焊缝的中心位置（正常管件），对于异形件建议采用普通岩棉代替隔热毯，但应事先确定好焊缝的中心位置，我们一般采用的方法是事先测量焊缝中心到参照点的距离。2）隔热毯固定后即开始缠绕加热电缆，首先将加热电缆沿焊缝中心缠绕一圈，然后分别向两侧缠绕相同的圈数，应特别注意加热电缆的缠绕方向，确保整个感应线圈的磁场方向一致。感应线圈的圈数应视工件的规格及加热电缆的长度而定，一般应不少于7圈。3）将多余的加热电缆绞合在一起，以避免不利磁场的影响。4）加热电缆缠绕完成后，将加热电缆与输入电缆及冷却液连接管、热电偶线与电偶延长线正确连接，并将设备的接地装置连接到距离焊缝较近的位置。接地装置为设备的次级绝缘保护装置，一定要确保该装置正常连接后方可进行热处理作业。与传统热处理方式的对比：Proheat35型感应加热设备与传统DWK-360电阻加热设备的差异首先两种设备的加热原理不同。DWK-360电阻加热设备采用的是柔性陶瓷电阻加热器，其加热方法是辐射加热，从加热器发出的热能以辐射的形式传到工件的外表面，依靠金属的导热特性逐渐从外部向内部传导，多年的实践证明这种加热方法在处理大口径厚壁管焊口时内外壁温差过大现象突出，升温困难的瓶颈难以突破，这对温差十分敏感的A335P91、A335P92等高合金耐热钢的热处理是十分不利的。而Proheat35型感应加热设备采用水冷式绝缘加热电缆作为交流感应线圈，其热源来自于工件金属内部产生的涡流和磁滞，对大口径厚壁管产生的内外壁温差较小，更适合用于A335P91、A335P92等高合金耐热钢的热处理。其次，DWK-360电阻加热设备的配套设施繁琐，在使用前需要配备大量的输出电缆，现场临时组合制作快速插头，根据不同的焊口规格，还必须提前定制大量的不同规格和功率的陶瓷加热片、加热绳；另外程序设置和绑口作业过程繁琐，机器的性能稳定性较差，在以往的P91大口径厚壁管尤其是异形大三通焊口的热处理施工中曾多次发生加热片短路烧损及机器功率输出障碍而导致热处理中断，无法保证热处理质量。而Proheat35型感应加热设备系统组成简单，配套设施少只有规格固定的几种柔性绝缘加热电缆，可以满足不同规格焊口的热处理需求，现场程序设置及绑口作业简单易操作，机器的稳定性较好，能更好地满足现场热处理作业需要。测温准确性试验Proheat35型感应加热设备采用焊接式K型热电偶进行测温，而传统的DWK-360电阻加热设备则采用接触式铠装热电偶，为了对二者的测温准确性进行比较，我们专门进行了试验，即在规格为①607.8x88的同一P91焊口的相同位置（6点和12点位置）同时布置两种热电偶，热处理开始恒温后每隔1小时记录一次温度。试验表明，同一位置两种热电偶恒温期间的最小温差为14°C，最大温差高达26°C，同种测温方法12点和6点位置的平均温差分别为25.42C和15.57C（焊接式K型），可见焊接式K型热电偶比接触式铠装热电偶的测温更准确。焊口周向温差试验在以往的大口径厚壁管P91焊口热处理施工中采用DWK-360电阻加热设备经常出现周向温差过大，加热不均匀的问题，尤其是水平焊口的平焊、仰焊两位置温差明显，极易产生加热应力过大的现象，而使用Proheat35型感应加热设备成功解决了这一问题。我们在P91焊口热处理施工过程中，持续对主汽（MS）和热段（HRH）等不同规格的多只焊口进行了周向温差跟踪测试，测温点布置情况如5G12，3，6点位置，恒温器每间隔一小时记录一次数据，通过分析可以看出使用Proheat35型感应加热设备能够最大程度地降低焊口周向温差，有效降低由温差所产生的内应力，很好地保证了热处理效果。异形困难位置焊缝的热处理在火电机组施工中，主蒸汽、再热热段管道系统中的异形大三通、炉顶集箱炉顶连接管接集箱及接管座等困难位置焊缝一直是传统热处理施工的难点，以往采用DWK-360电阻加热设备，不但要根据三通管件的形状和尺寸定制复杂的陶瓷加热器片，而且焊口绑扎固定困难，加热过程中升温困难及加热器片短路等现象普遍，极少数焊缝能够一次性顺利完成热处理，热处理后焊缝硬度检验常常不能满足规程要求，还要进行二次热处理。而Prohe