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.230.机械2002年第29卷增刊

大型焊接构件焊后热处理

邱筱娟

(深圳兴源公司，广东深圳518048)

摘要：介绍了大型焊接结构炉外焊后热处理的基本方法，可简化结构，节省材料，为设备检修时的焊接修补提供了可靠保证。

关键词：焊接；结构；热处理

由于结构设计向高度及大型发展，以及在现场组焊的各种施工方法的开发，不用炉子进行整体或局部热处理的情况在不断增加。加之以原子能、石油脱硫精制、煤的汽化和液化、合成化学等新兴工业中所使用的设备更大型化，所使用的材料更高强化和厚壁化，因此，焊后热处理作为其中的一环，对于制造出可靠的、高质量设备起着重要的作用。另外，在设备检修时发现的损伤在焊接修补后进行热处理是唯一经济有效的手段。大型构件因不能整体入炉，使得热处理过程复杂化，有时甚至出现恶化。因此，寻找一种与炉内热处理效果相同甚至更好的设备和炉外热处理方法，有着深远的意义。

1工艺要求

焊后热处理，是将焊接结构或焊接部位在所用材料相变点温度以下均匀地加热和保温，消除焊接残余应力的有害影响，以改善焊接部位的性能，然后均匀地冷却的一种热处理工艺，它的升温和降温速度是很重要的参数。为使厚壁材料的内外壁不产生温度差，必须缓慢加热和冷却，升温速度限定为200℃/hr,最低升温速度为55℃/hr,被加热物各部分温度差在4.5m范围内不超过100℃,因此，大型结构应注意热电偶的位置。保温时间按不同材质由最低必需的加热温度决定，在此温度下每25mm壁厚保温一小时。但热处理时间过长，导致机械性能特别是抗拉强度和冲击韧性会有所下降，应注意加以控制。热处理加热范围为包括焊缝在内从焊缝两边缘向外侧各取板厚两倍的区域。

2炉外焊后热处理的方法

2.1球罐的现场整体退火

球罐具有承受内压的理想形状，因此，适合于制成高压大容量容器。球罐整体退火是将罐体外表覆盖保温材料从下部人孔处插入燃烧喷嘴进行加热，利用燃气强制对流进行罐壁的均匀加热，烟气从顶部开孔处放掉，见图1。

外表敷设保温层可防止热扩散，保证罐体升温、加热温度均匀和施工的安全。保温材料用矿渣棉制成的保温毡，利用体外表经线方向的挂钉将两层共100mm厚的保温毡贴牢在罐壁上。

测量温度用电偶，可利用特种闪光焊，在不伤害球壳

的前提下将其点固于球壳外表面，按规定将电偶每隔4.5m一个布置在整个球壳外表面上。

图1球罐热处理示意图

在下部人孔中安装特制的超高速燃烧喷嘴进行加热，以煤气做燃料，燃气高速(150~300m/s)喷入罐中，利用热风强制对流使燃气擦着罐子内壁回旋，均匀地加热罐壁。

温度调节通过控制燃气流量、风量、喷射角度和排气闸门来实现。另外，孔、支柱结合部等不等厚区应采用辅助点加热器单独加热，以求得整体温度的均匀化。施工中应注意解除拘束和防止变形。

球壳随着温度的上升下降而膨胀收缩，容量4000m3(内径19700mm)的球罐580℃退火时直径膨胀达135mm。因此，为了不使支柱对热膨胀造成拘束，应选用滑动导板结构使支柱能作径向移动。在退火前，应先把滑动导板结构作为整个支柱的一部分安装上去。另外，对因球壳尺寸变化而形成弯曲应力超过材料许用应力的局部应予以补强。

球罐变形的防止，除了去掉支柱径向拘束因素影响外，还应考虑因球壳上部自重及保温材料重量引起纵弯曲的可能性。故罐子一定要在有内压作用的状态下进行退火处理。

除了对超高速喷嘴的风量、风速和排气闸门处的排气量进行调节外，为了满足规定的升温要求和温差要求，在实施中还必须掌握利用外壳温度与排气温度之间的联通反馈实现对喷嘴调节以及控制升温速度等技术诀窍，从而使温度控制能达到甚至超过炉内整体退火温度控制的精确水平。

2.2局部焊后热处理(电加热方式)

选用内加热还是外加热，要根据容器的构造、形状和尺寸等条件而定。内部加热热效率高，易于均匀加热；外部加热在薄壁(25mm以下)时可不必内部保温，且在内部有障碍时可方便的进行。

由于是局部加热，施工中不能因温度梯度的影响而产

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