[发明专利]一种9-12%Cr马氏体耐热钢垂直布置管道焊后热处理最高温度点位置的计算方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种管道焊后热处理最高温度点位置的计算方法，尤其是涉及一种9-12%Cr马氏体耐热钢垂直布置管道焊后热处理最高温度点位置的计算方法，能够方便快速的计算出9-12%Cr马氏体耐热钢垂直布置管道焊后热处理最高温度点位置。

背景技术

9-12%Cr马氏体耐热钢广泛用于超超临界锅炉主蒸汽管、集箱等厚壁管道等构件中，焊缝韧性偏低是该系列钢管道焊缝安装过程中出现的一个主要问题。为了改善焊缝韧性，必须对焊缝进行局部热处理。国内外研究表明，焊后热处理温度（即后续所提到的控温温度）对焊缝影响非常大，当热处理温度在760±10℃时（注：受焊缝相变点的限制，热处理温度很难进一步提高），经过短时的恒温处理，焊缝的冲击功就可以达到41J以上，在740℃左右加热时，要达到这一指标必须大幅增加恒温时间，当加热温度在730℃以下时，再延长恒温时间不仅效果甚微，冲击功很难达到41J的韧度指标，而且大幅增加安装成本，严重影响施工进度。同时，热处理温度超过Ac1点时，热处理后的组织仍未回火马氏体组织，焊缝韧性难以达到规范要求。

在管道现场安装时，受条件限制一般采用局部焊后热处理。对于垂直布置的管道，由于对流的存在，加热带宽度范围内的最高温度将偏离加热带中心位置。位于焊缝上半侧管道的温度将高于下半侧的温度。因此，现场施工时可能导致局部温度超过Ac1点而达不到热处理效果的情况。虽然施工时为了补偿内部空气流动导致的不一致的能量损失，可以将加热带的中心向加热带中心下侧偏移，但对于如何选取加热带的偏移量，至今仍没有一个标准规范，现场施工时，多凭经验选取，现场施工迫切需要了解热处理最高温度点的位置，便于安装热电偶进行温度监控。 

人工神经网络是80 年代末开始迅速发展的一门非线性科学，人工神经网络模型具有很强的容错性、学习性、自适应性和非线性的映射能力, 特别适于解决因果关系复杂的非确定性推理、判断、识别和分类等问题。

公开日为2012年12月12日，公开号为102816917A的中国专利中，公开了一种9%Cr钢管道焊后热处理内壁温度等效点位置确定方法，该计算得到T组不同尺寸管道在不同加热宽度、不同保温宽度、不同热处理环境温度条件下的管道焊后热处理内壁温度等效点位置的数据，综合考虑管道尺寸、加热宽度、保温宽度、热处理环境温度、控温温度对内壁温度等效点位置的影响，建立基于误差反向传播的神经网络并对其进行训练和测试，最后结合等效点位置的实测数据，将训练和测试好的网络输出阀值进行修正得到一个可用于确定9%Cr新型马氏体耐热钢厚壁管道焊后热处理内壁温度等效点位置的方法，该方法是对9%Cr钢管道焊后热处理内壁温度等效点位置进行计算，它旨在通过该方法快速在管道外壁找到一个位置，该位置在热处理过程中的温度与焊缝中心内壁温度相同，以此来对内壁温度进行监控，即该方法的目的是在热处理过程中通过外壁某一点对内壁温度进行监控。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术中存在的上述不足，解决了工程中因最高温度点位置可能超过Ac1点而使热处理达不到要求的隐患，提供了一种方便快速计算9-12%Cr马氏体耐热钢垂直布置管道焊后热处理最高温度点的位置，便于对该位置进行监控的9-12%Cr马氏体耐热钢垂直布置管道焊后热处理最高温度点位置的计算方法。

本发明解决上述问题所采用的技术方案是：该9-12%Cr马氏体耐热钢垂直布置管道焊后热处理最高温度点位置的计算方法，其特征在于：包括以下步骤：

步骤1，最高温度点理论计算模块，在此模块下，基于传热学理论，建立T组不同尺寸9-12%Cr马氏体耐热钢垂直布置管道在不同加热宽度、不同保温宽度、不同热处理环境温度、不同热处理控温温度以及不同偏移量下的焊后热处理温度场的计算模型，采用有限元分析方法计算对应条件下热处理最高温度点的位置；

步骤2，BP神经网络模型模块，综合考虑管道尺寸、加热宽度、保温宽度、热处理环境温度、热处理温度和偏移量等因素对最高温度点位置的影响，根据步骤1中的计算结果，建立神经网络模型；

步骤3，预测模型建立模块，利用计算所得的数据对BP神经网络模型进行训练和测试，得到一个用于预测9-12%Cr马氏体耐热钢垂直布置管道局部焊后热处理最高温度点位置的方法；

步骤4，模型修正模块，结合实验所得数据对所得的预测9-12%Cr马氏体耐热钢垂直布置管道局部焊后热处理最高温度点位置的模型进行修正；