石油化工承压设备的中频电磁感应加热热处理规范-征求意见稿

1T/CIEPXXXX—2024石油化工承压设备的中频电磁感应加热热处理规范本文件规定了石油化工承压设备的中频电磁感应加热热处理的术语和定义、一般规定、感应加热设备要求、感应加热工艺要求和焊后热处理文件等。本文件适用于石油化工行业的承压设备感应加热热处理。2规范性引用文件下列文件中的内容通过文中的规范性引用而构成本文件必不可少的条款。其中，注日期的引用文件，仅该日期对应的版本适用于本文件；不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改单）适用于本文件。GB/T3375焊接术语GB/T7232金属热处理工艺术语GB/T5959.1电热和电磁处理装置的安全第1部分：通用要求GB/T20113—2006电气绝缘结构(EIS)热分级GB/T30583—2014承压设备焊后热处理规程3术语和定义下列术语和定义适用于本文件。3.1感应加热inductionheating利用感应电流产生的焦耳效应对工件实现加热的过程。3.2居里温度curietemperature磁性材料中自发磁化强度降到零时的温度，是铁磁性或亚铁磁性物质转变成顺磁性物质的临界点。3.3消氢dehydrogenationhattreatment（DHT）将焊接接头加热至150℃250℃,保温一段时间后冷却，使焊缝金属中的扩散氢迅速逸出，降低焊缝及热影响区的含氢量，来防止产生延迟裂纹。4一般规定4.1设备要求感应加热热处理设备应符合产品标准、设计文件与合同的要求。4.2人员要求感应加热热处理人员包括热处理质量控制系统责任人和热处理操作人员。感应加热热处理人员应接受必要的培训，能阅读、理解和执行热处理工艺文件，如调节程序、安装热电偶、温度测量计量仪表维护等。热处理质量控制系统责任人的职责为：a)负责编制热处理作业指导书或工艺卡等技术文件，进行技术交底；b)指导、监督感应加热热处理人员的工作，对热处理过程及温度曲线结果进行评价；c)收集、汇总、整理热处理的资料。2T/CIEPXXXX—2024热处理实施单位的职责为：a)监督热处理操作人员按焊后热处理工艺规程进行加热设备的安装，加热过程的操作等；b)了解热处理工序及工艺要求，掌握热处理记录表格填写要求，能及时、准确、完整的填写热处理记录；c)热处理后进行自检。居里温度应满足如下规定：a)居里温度是指磁性材料中自发磁化强度降到零时的温度，是铁磁性或亚铁磁性物质转变成顺磁性物质的临界点；b)热处理温度低于居里温度，通过磁滞热效应和涡流热效应进行加热；c)热处理温度高于居里温度，通过涡流热效应进行加热。4.3环境要求感应加热热处理的使用环境应符合下列规定：a)海拔高度：不超过3000米；b)大气环境温度：-20℃~40℃（40℃~60℃降功率使用）；c)最大相对湿度：≤95%，不结露；d)化学腐蚀气体及爆炸危险的场所。5设备要求5.1一般要求5.1.1安全感应加热设备的设计和制造应符合GB/T5959.1的有关规定。5.1.2外观质量外观质量应符合下列规定：a)装配完整、正确，紧固件连接应牢固，不得松动；b)柜门关闭后应平整，开闭应灵活；c)通风口有防尘膜，IP23以上；d)各种仪表、标牌、标记等文字正确、清晰、整洁，数字显示和指针指示应清楚，便于观察。5.2感应电源感应电源应符合下列规定：a)输出功率和频率能自动谐振跟踪（恒温闭环功能）；b)温度测量和温度升降速率控制功能，能够进行温度自动记录，并进行全过程自动控制；c)具备内置输出回路（包括感应器/感应电缆、延长电缆/铜排）绝缘电阻在线监测功能（即输出回路漏电检测功能可设置绝缘电阻报警/保护值，当设备检测到绝缘电阻低于报警值时，设备应立即切断输出，停止加热，并进行声光报警和报警信息显示，在排除故障后电源才可使用；d)工作频率快速自动跟踪技术；e)负载开路、短路、谐振过流、直流过压、谐振过压、过温、缺相、单元平衡、电抗超限保护功能等异常状态声光报警功能；f)电流衰减退磁功能，不应在焊件上留下剩磁。5.3感应器5.3.1铜管感应器铜管感应器应符合下列规定：a)铜管感应器的表面应平整光滑，无砂眼、裂纹、褶皱、起层和起泡；b)铜管感应器绕制成型后，匝间距离应均匀并符合图样要求；3T/CIEPXXXX—2024c)铜管感应器应根据其使用要求绝缘。5.3.2感应电缆感应电缆应符合下列规定：a)感应电缆可采用空冷耐高温合金电缆或水冷加热电缆。空冷耐高温合金电缆正常工况可长时间耐温500℃,水冷加热电缆的保温隔热毯外表温度不得高于200℃;b)感应电缆绝缘等级应不低于GB/T20113—2006中的F级。5.4热电偶热电偶应符合下列规定：a)根据局部热处理的温度、仪器的型号、温度测量与温度控制精度选择热电偶，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；b)宜采用合金丝编织屏蔽套的热电偶或K型热电偶，采用K型热电偶时，加热范围内的热电偶线外应增加合金丝编织的屏蔽套。5.5温度记录温度记录应符合下列规定：a)以在焊件上直接测量为准；b)热处理工件均温区所示体积范围内任一点温度，都应在规定范围内；c)在热处理过程中，测量温度应连续自动显示、记录、储存、打印，记录图（表）上能够区分每个测温点的温度与时间；d)常规记录仪安装的记录纸，应与记录仪分度号标尺相匹配；e)数字温度控制系统的显示温度应以自动记录仪的温度显示为准进行校准。5.6保温毯/棉中频感应加热保温毯/棉应符合下列规定：a)保温毯/棉应有较好的隔热效果，起到隔热和保护感应电缆的作用；b)保温毯/棉不得含有对工件有害的元素与杂质。宜采用硅酸铝纤维及其制品、高硅氧布等。绝热材料应符合相应的标准和订货技术条件要求。6感应加热工艺要求6.1一般要求承压设备制造单位应由具备一定专业知识和足够实践经验的技术人员对每台（件）焊件编制焊后热处理工艺，应掌握以下基本情况：a)焊件用钢材、焊缝金属的焊接性能和对焊后热处理的适应性；b)焊件的实际回火温度和焊后热处理条件；c)焊件设计文件规定、服役要求与建造工艺过程；d)焊后热处理环境，焊后热处理方法、设备、装置特点及程序。用于焊件的焊接工艺评定项目中，应包括焊后热处理工艺实施过程中，可能出现的所有重要因素和补加因素。焊后热处理操作人员应经培训与考核合格后方能上岗，熟悉并掌握焊件焊后热处理工艺和感应加热设备操作方法。6.2焊后热处理厚度（SPWHT）6.2.1等厚度全焊透对接接头SPWHT为其焊缝厚度（余高不计），此时SPWHT与母材厚度相同。6.2.2不同厚度两相邻对接受压元件相焊时，SPWHT取其较薄一侧母材厚度。6.2.3其他SPWHT规定见GB/T30583—2014。6.3热处理参数4T/CIEPXXXX—20246.3.1焊后热处理规范参数见GB/T30583—2014中表1。当碳钢和某些低合金钢制焊件焊后热处理温度低于GB/T30583—2014中表1的最低保温温度时，最短保温时间按GB/T30583—2014中表2的规定确定。焊后热处理温度不得低于GB/T30583—2014中表1或表2的最低保温温度。6.3.2Fe-1类、Fe-3类的钢制焊件，低于GB/T30583—2014中表1的最低保温温度进行焊后热处理时，可按GB/T30583—2014中表2的规定延长保温时间；Fe-9B类的钢制焊件保温温度不得超过635℃,当低于GB/T30583—2014中表1的最低保温温度（最多允许降低55℃)进行焊后热处理时，可按GB/T30583—2014中表2的规定延长保温时间。6.3.3Fe-6类、Fe-7类中的06Cr13和06Cr13Al型不锈钢制焊件，当同时具备下列条件时，无需进行焊后热处理。a)钢材中碳含量不大于0.08%；b)用能产生铬镍奥氏体熔敷金属或非空气淬硬的镍基熔敷金属的焊材施焊；c)焊接接头母材厚度不大于10mm，或母材厚度为10mm-38mm且焊接时保持230℃的预热温度；d)焊接接头100%射线检测。6.3.4Fe-7类、Fe-10Ⅰ类焊件温度高于或等于650℃,冷却速度不应大于55℃/h，低于650℃后迅速冷却，冷却速度应足以防止脆化。6.3.5热工计算应符合下列规定：a)根据设计文件确定加热范围、加热的最高温度；b)可通过热量公式计算所局部热处理需要的功率。均温带宽度、加热带宽度及隔热带宽度的确定应符合下列规定：a)均温带的最小宽度为焊缝最大宽度两侧各加δPWHT或50mm，取两者较小值；在返修焊缝两端各PWHT或50mm，取两者较大值；b)感应器沿焊缝方向布置。对于平焊缝、仰焊缝，加热器装置中心应正对焊缝中心；对于横焊缝和立焊缝，放置加热装置时要考虑偏置焊缝中心下方；c)对于不等厚焊件，感应器应考虑偏置较厚一侧；d)焊后热处理前，应制定防止焊件变形的措施，并防止产生有害的温度梯度；e)筒体对接环缝δPWHT≤50mm，保温材料为硅酸铝，加热带宽度HB＝7nhk(1＜n＜3)，隔热带宽度GCB＝HB+2a；δPWHT＞50mm，感应电缆的缠绕宽度W＝(6～8)mδPWHT(1＜m＜3)，隔热带的宽度GCB＝(3～4)W。6.4控温、测温6.4.1感应加热的温度控制应符合下列规定：a)焊件升温至400℃后，加热范围内升温速率不超过℃/h（s为焊件最大厚度，单位mm且不超过220℃/h；b)焊件温度高于400℃时，加热范围内降温速率不超过℃/h（s为焊件最大厚度，单位mm且不超过280℃/h；c)均温区所示范围内温度低于400℃后，才能在静止的空气中冷却；d)宜采用外壁加热，内壁保温的加热方式；e)宜采用工艺运行模式；f)推荐采用步进式升温方法，应符合下列规定：1)先将外壁测温点的最高温度按规定升温速率调至保温温度以下10～20℃的某个温度点；2)等所有的温度测量点都稳定在此温度点10min～20min后，再次升温；3)每次升温的调节幅度宜为5℃~10℃,越接近保温温度范围，升温的调节幅度越小，升温的调节幅度不宜超过10℃,且每调节一次温度后应保持10min～20min，待温度稳定后才可进行下一次升温的调节。g)感应电缆应根据各外壁温差情况进行调整，并以内壁温度作为参考。感应电缆调整的基本方法是：当外壁某点温度比外壁其他某点温度低时，则减小该点处的电缆间隔宽度，增大电缆密度，反之则增加该点处的电缆间隔宽度，详见附录A；h)保温阶段控制应符合下列规定：5T/CIEPXXXX—20241)可通过闭环温度控制系统进行实时、精确的自动温度控制；2)在恒温模式下，加热电源应具有超温差保护功能；3)热电偶在工件的内、外壁点焊后，可设置内外壁温差保护范围。当温差超过保护范围时，自动降低功率输出，靠热传导对工件实现均温。经过一段时间的热传导，达到设置保护范围时，电源应自动由均温功率转入升温功率工作。中频感应加热的温度测量应符合下列规定：a)热电偶布置应执行GB/T30583—2014的要求；b)推荐采用电容储能点焊连接热电偶，保证热电偶的热端和冷端与焊件接触良好；c)热电偶接线过程中，应对热电偶的导通情况进行检查，防止热电偶焊点存在不牢固或脱落的情况，并对有问题的热电偶进行更换；d)热处理过程中应防止热电偶与焊件接触松动、脱落；e)热电偶在接线时，应对热电偶逐一编号，该编号应同时贴在热电偶所接的温度补偿导线的两端及无纸记录仪或温控箱的显示通道上，以防止热电偶错接、漏接；f)热电偶均应焊接在工件上，根据热处理工艺要求连接控温热电偶和测温热电偶，将接入系统中温度最高的热电偶作为控温热电偶，其它热电偶仅用作温度监视；g)增加报警热电偶；h)重要部位（如厚壁接管、不等厚、大型插入板焊接接头处、裙座与壳体的焊接接头等特殊位置）的测温点宜增加备用热电偶；i)热电偶延长线端部的插线盒与感应加热电缆、电缆延长线之间的距离应不小于1m，防止感应磁场在热电偶引线和延长线中产生涡流干扰信号；j)热电偶的保护套不应破损，当热电偶的保护套发生破损时，可将破损的热电偶从破损处剪下，剩余的热电偶线可继续使用；k)热电偶的引线宜与变形梯度较小的方向平行；对于环焊接接头，热电偶引线应与感应电缆的缠绕方向垂直，并用玻璃纤维胶带等材料将热电偶引线固定在壁面上；l)热电偶线不应打结、弯折。6.5保温毯/棉的敷设中频感应加热保温毯/棉的铺设应符合下列规定：a)保温毯/棉要均匀地缠绕在焊件上，圆周方向上每一处地方的保温毯厚度都应一致；b)保温温度小于700℃时，外壁保温毯/棉的厚度不小于50mm；保温温度大于700℃时，厚度至少为70mm。内壁保温毯/棉的厚度为80mm～100mm；c)保温毯/棉应以环缝中心线为对称中心，左右对称铺设，内外壁隔热区的宽度应至少是工件壁厚的（18～24）倍；d)保温毯/棉在整个焊后热处理过程中应紧贴焊件表面，防止松动脱落。在焊件上铺设时，至少分为两层，每层之间的接缝应错开，同时相邻两块保温材料搭接宽度要大于100mm；e)保温毯/棉外表面温度不宜高于60℃。6.6感应器的敷设感应器的敷设应符合下列规定：a)中频感应加热时，线圈表面与工件表面的间隙为30mm～80mm；b)电缆的匝间距离应根据工件的壁厚、材质、热处理工艺要求、加热宽度确定；c)感应电缆安装时，应避免匝间短路；d)焊后消氢处理时，保证焊缝及两侧至少1倍壁厚范围的温度始终不低于预热温度，直至温度升至消氢温度范围；e)可采用下列两种不均匀的感应电缆排列方式，减小筒体工件环缝断面在六点钟与十二点钟方向位置的温度差：1)1在十二点钟方向位置均匀布置三根以上的云母条或陶瓷条，将感应电缆架高10mm～20mm，以降低十二点钟方向位置的温度；6T/CIEPXXXX—20242)十二点钟方向位置的所有感应电缆均稀疏排列；六点钟方向位置的感应电缆采用相对密集排列；f)在加热过程中，感应电缆应不松脱、不移位；g)当加热温度分布不符合工艺要求时，可用非金属绝缘拨杆调节感应电缆之间的间距，以保证温度均匀分布：感应电缆匝线之间的间距增加，加热温度应降低，反之，感应电缆匝线之间的间距减小，加热温度应升高，具体方法可参考附录A；h)感应电缆应在线圈开始和结束的位置固定，剩余的感应电缆线应双股绞合后，在垂直于筒体轴i)线的方向引出，使用玻璃纤维、耐火砖或绝缘耐热材料架空，或者从水泥地面走线，但要远离钢铁壁面或导磁性结构件。7焊后热处理文件7.1一般要求感应加热焊后热处理施工应具有与焊接工艺评定参数相适应的现场热处理作业指导书或工艺卡，应具有现场焊后热处理操作记录、焊后热处理工作统计表。7.2焊后热处理报告焊后热处理报告应至少包括以下内容：a)焊件名称、图号、编号、零件代号及位号，焊后热处理工艺规程编号；b)焊后热处理合同号或委托编号（外委进行热处理时）；c)焊后热处理类型、加热方式、加热方法及辅助装置；d)焊件结构图、尺寸、钢材牌号、厚度；e)加热器名称、型号及编号；控温仪表和测温仪表（含热电偶及补偿热电偶）名称、型号及编号；绝热材料名称、厚度；f)控温和测温点数量及布置图；g)热处理工艺：焊后热处理厚度δPWHT、加热区的宽度、保温区宽度、升温速率、保温时间（按各测温点分别统计）、冷却方式与降温速度；h)焊后热处理时间-温度连续自动记录，当记录图（表）不能区分每个测温点的数值时，应提供各测温点的巡检时间-温度记录；i)焊后热处理时间、地点及气象条件；j)焊后热处理操作人员及责任人员签字。7.3焊后热处理技术文件工程竣工后移交的技术资料应包括：a)焊后热处理自动记录曲线和报告；b)焊后热处理工作统计表（没有自动记录