[发明专利]大型钢球旋转整体均匀加热处理方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种大型钢球的加热处理方法。

背景技术

随着电力建设的飞速发展，大档距、大跨越钢管高塔正被广泛应用，其横担变坡处的节点设计及加工是关键，常用结构为钢管叠加焊接，不易加工，且难以保证焊缝质量。钢球由于其结构对称、传力均匀而成为一种理想的节点形式，可通过调整钢球直径来避免钢管重叠。

国内钢结构行业以往最大设计球径都小于1000mm，按钢结构设计规范建议厚度一般不超过25mm。而如果最大球径达到2000mm，厚度仍采用25mm，则球体的刚性不够，因此必须考虑在钢球内部加焊纵横交错的加劲肋板。

球体采用了多种形式的内部加强，用以提高球体的抗压和抗拉强度，由于内部加强板纵横交错，焊缝多，焊接应力极为复杂。部分板件采用坡口形式，而球体弧度变化大，造成板件下料尺寸难以全部满足设计要求，导致局部坡口间隙达到10mm，使之前期的焊接处成为刚性固定焊缝；整个球体仍存在十分复杂的焊接应力，由于球体刚性很大焊后存在较大的残余应力，这些残留的拉应力使多个区间达到钢材的屈服点。

发明内容

为了克服已有的大型钢球的存在较大的残余应力、硬度分布不均匀、机械性能较差的不足，本发明提供一种能够有效消除残余应力、提高硬度分布的均匀性、增强机械性能的大型钢球旋转整体均匀加热处理方法。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种大型钢球旋转整体均匀加热处理方法，在所述大型钢球的内部设有纵横交错的加劲肋板，所述大型钢球旋转整体均匀加热处理方法包括以下步骤：

(1)、热处理炉的制作：热处理炉包括外框、内腔、盖子和调节温度装置，外框和内腔之间砌有耐火砖，所述内腔大小与所述大型钢球匹配，所述盖子内衬保温棉；

(2)、装配：在一根钢管的两端焊接所述大型钢球，两个大型钢球位于热处理炉内，并将钢管架设在用以带动钢管和钢球滚动的滚轮架上，滚轮架上的滚轮连接调速装置；

(3)、热处理过程：启动滚轮架，带动大型球体旋转；同时，依照高温回火控制曲线，控制所述大型球体升温、恒温以及降温过程。

作为优选的一种方案：在所述步骤(3)中，所述高温回火控制曲线中，升温过程中，每小时升温不大于250℃；在降温过程中，每小时降温不大于280℃。

进一步，在所述步骤(3)中，高温回火控制曲线中，从0℃升至600～640℃历时3小时，恒温时间为1.5小时，从600～640℃降至300℃历时1.5小时，然后静置在空气中冷却。

作为优选的另一种方案：在所述步骤(1)中，所述调节温度装置为两个鼓风机和氧气管助燃。

进一步，在所述步骤(2)中，在所述一根钢管两侧安装两个滚轮架。

本发明的技术构思为：经剩磁探伤和硬度测量大型球体，证实存在应力和硬度分布不均匀，为降低焊接残余应力，减少焊缝中扩散氢的含量，软化脆硬区，改善球体的组织和提高相应的机械性能，决定对钢球做整体高温回火热处理。

采用杠杆原理，在一根钢管两头各焊一个钢球(球套在钢管里面，安全稳定)，将其架在两副滚轮架上，利用滚轮来调节球的转速，使整个球体焊缝360°范围都能均匀受热，以保证球体焊接应力能够均匀下降，使其符合设计要求。

从0℃升至600～640℃历时6个小时，升温过程中，制定严格的工艺措施，为减少内外壁温差，根据电力行业标准(DL/T819-2002火力发电厂焊接热处理技术规程)推荐的公式，按球体的平均厚度25mm计算：焊接热处理升降温速度为6250/工件厚度(℃/h)，即每小时升温不大于250℃，考虑到炉内整体温度较高而且球体均匀受热而非局部热处理，为此降温速度定为每小时不大于280℃。

本发明的有益效果主要表现在：能够有效消除残余应力、提高硬度分布的均匀性、增强机械性能。

附图说明

图1是热处理炉的示意图。

图2是高温回火控制曲线示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步描述。

参照图1和图2，一种大型钢球旋转整体均匀加热处理方法，在所述大型钢球的内部设有纵横交错的加劲肋板，所述大型钢球旋转整体均匀加热处理方法包括以下步骤：

(1)、热处理炉的制作：热处理炉包括外框、内腔、盖子和调节温度装置，外框和内腔之间砌有耐火砖，所述内腔大小与所述大型钢球匹配，所述盖子内衬保温棉；

(2)、装配：在一根钢管的两端焊接所述大型钢球，两个大型钢球位于热处理炉内，并将钢管架设在用以带动钢管和钢球滚动的滚轮架上，滚轮架上的滚轮连接调速装置；