[发明专利]主副加热调控残余应力局部热处理方法

说明书

本发明涉及热处理技术领域，提供了一种主副加热调控残余应力局部热处理方法。将主加热带作用在焊缝处，调控焊缝微观组织和硬度，使得组织均匀，实现微观残余应力调控；副加热带施加，在距离焊缝一段距离，在焊缝内表面产生压缩应力，实现宏观压缩应力调控。避免了使用筋板加固，大大减少了劳动强度和施工周期；相比传统热处理方法，很大程度降低了焊缝附近的变形，并将最大变形转移至非焊缝区；通过施加副加热并严格控制主副加热时间间隔，可实现组织改善的同时大幅度调控焊接残余应力；能够使局部热处理效果达到最优，焊缝内表面产生较小的拉应力甚至产生压应力，从根本上解决大型装备焊缝处产生应力腐蚀开裂而发生泄露的难题。

技术领域

本发明涉及热处理技术领域，具体涉及一种主副加热调控残余应力局部热处理方法。

背景技术

热处理作为重大装备制造与安全的重要技术，也是重大难题。在石油化工、核电等领域，压力容器作为关键核心设备，是实现传热传质化学反应的主要场所，其在役安全意义重大。目前，我国的压力容器在尺寸上不断的朝向大直径、超壁厚、超长度方向发展，尺寸不断突破世界记录。而焊接接头的应力腐蚀开裂(SCC)问题已成为石化、核电装备失效的主要原因。

大型压力容器由于受热处理炉体积的限制无法采用整体热处理，只能采用局部热处理。热处理可以有效消除焊接残余应力，由于相关标准和规范忽略了热处理过程中产生的不利危害而产生开裂，国内外设计标准均未科学解决。关于局部热处理，GB150规定包括接管在内的整个圆周进行加热。对于小尺寸的容器是可行的，对于超大直径的容器例如直径50m，显然不可行。从成本方面考虑，需要消耗大量的电力。从容器的完整性考虑，容器热处理易产生大变形；ASME允许采用点状加热但是必须通过数值模拟进行验证。

目前国内采用分段对称加热与筋板加固刚-柔协同控制方法，残余应力消除效果由30％提高到70％以上，解决了超大承压设备热处理变形过大导致开裂的难题。然而，现场实际从筋板的下料、焊接、去除工作量巨大，使得工期延长；由于筋板的存在，需要重新设计保温工装，热处理控温难度进一步增大。通过对世界最大塔器合拢焊缝局部热处理前后的应力进行测试，发现采用传统的局部热处理方式热处理前后应力变化不大，进一步证明了现有热处理存在的问题，成为我国核电、石化等国家重大工程迫切需要解决的难题。除此之外，在桥梁、造船、重型机械等领域，对于平板结构有着广泛的应用，其局部热处理也是一项关键技术。

综上所述，随着石化服役环境进一步恶化，核电设计寿命达60年，对可靠性要求极高，对焊接制造提出了极大挑战，消除焊接残余应力成为提高寿命的关键因素。目前的主要矛盾是：一是焊接接头微观组织不均匀，内部存在微观缺陷，如元素偏析或金属化合物(如碳化物和δ相)，产生微观应力集中，为晶间应力腐蚀开裂提供了驱动力；二是局部热处理难以消除焊接残余应力，在焊接接头内表面产生压缩应力更是难上加难，无法解决焊接接头应力腐蚀开裂的问题。因此，需要发展基于残余应力调控的制造技术，消除微观、宏观残余应力，实现组织均匀，同时在接头内表面产生压缩应力，即微观组织调控和宏观压缩残余应力调控，解决应力腐蚀开裂的问题。

发明内容

基于上述背景技术，本发明提供了一种全新的局部热处理方法，具体为一种主副加热调控残余应力局部热处理方法，将主加热带作用在焊缝处，调控焊缝微观组织和硬度，使得组织均匀，实现微观残余应力调控；副加热带施加在距离焊缝一段距离，在焊缝内表面产生压缩应力，实现宏观压缩应力调控。

本发明采用以下的技术方案：

一种主副加热调控残余应力局部热处理方法，在焊缝处施加主加热带，在距离主加热带一段距离处施加副加热带；

进一步地，将主加热带作用在焊缝处，调控焊缝微观组织和硬度，使得组织均匀，实现微观残余应力调控；副加热带施加在距离焊缝一段距离处，在焊缝内表面产生压缩应力，实现宏观压缩应力调控。

包括以下步骤：

一.确定主加热带的热处理工艺