管式加熱爐1Cr5Mo鋼輻射盤管焊縫熱處理

1、管式加熱爐1cr5mo鋼輻射盤管焊縫熱處理 摘 要：本文對管式加熱爐1cr5mo鋼輻射盤管焊縫熱處理技術要求進行了全面論述。根據(jù)1cr5mo鋼輻射盤管焊縫存在的缺陷，通過制定合理的熱處理工藝，有效改善1cr5mo輻射盤管焊縫的綜合力學性能，保證管式加熱爐安全運行。 關鍵詞：管式加熱爐 1cr5mo輻射盤管 焊縫 熱處理 管式加熱爐是目前在石油化工、石油煉制、煤化工、焦油加工等工業(yè)中廣泛用于化工產(chǎn)品加熱的設備。目前，大多管式加熱爐中的輻射盤管用1cr5mo鋼管在施工現(xiàn)場焊接而成，采用的焊條是與1cr5mo鋼母材金屬相近的r507焊條，因而其焊接接頭具有與母材的組織和極為相近的力學性能，使用中無明

2、顯合金元素擴散和碳遷移的問題。但焊縫處會形成冷裂敏感的顯微組織，焊接接頭處存在殘余應力，過熱區(qū)容易產(chǎn)生再熱裂紋，具有明顯的回火脆性。為了提高焊縫以及周圍熱影響區(qū)綜合力學性能，輻射盤管必須進行焊后熱處理以消除焊接殘余應力，改善焊縫組織，提高接頭的高溫蠕變強度和組織穩(wěn)定性，降低焊縫以及周圍的熱影響區(qū)的硬度，保證管式加熱爐安全運行。 一、1cr5mo盤管的工作條件與技術要求 管式加熱爐是目前在石油化工、石油煉制、煤化工、焦油加工等工業(yè)中廣泛用于化工產(chǎn)品加熱的設備，管式加熱爐輻射盤管內(nèi)流動的介質多為高溫、高壓及有腐蝕性的原油、凝縮油、汽油、柴油等，因此輻射盤管應具有足夠的強度、韌性及抗腐蝕性能。 二、

3、管式加熱爐 1cr5mo鋼輻射盤管的結構 管式加熱爐 1cr5mo鋼輻射盤管的結構如圖1所示，輻射盤管采用急彎彎管和直管通過焊接而成。 圖1 管式加熱爐輻射盤管的結構示意 三、1cr5mo鋼輻射盤管焊縫熱處理工藝 根據(jù)對母材1cr5mo鋼的化學成分（見下表）的分析以及焊接工藝的相關規(guī)定，1cr5mo輻射盤管焊接采用手工鎢極氬弧焊打底，打底焊時管道內(nèi)部應充氬氣保護；填充及蓋面焊采用焊條電弧焊。氬弧焊焊絲選用：h1cr5mo，焊條電弧焊焊條選用母材金屬相近的r507焊條，其焊接接頭具有與母材的組織和極為相近的力學性能，使用中無明顯合金元素擴散和碳遷移的問題。 表 1cr5mo鋼的化學成分（%） 碳

4、c 硅si 錳mn 硫s 磷p 鉻cr 鉬mo 鎳ni 0.15 0.50 0.60 0.035 0.030 4.00 6.00 0.450.60 0.60 1.焊縫缺陷分析與對策 1cr5mo鋼是一種低合金耐熱鋼，熱處理后有淬硬傾向，因此在焊接時會形成冷裂敏感的顯微組織；同時1cr5mo鋼含有cr、mo等強烈的碳化物形成元素，因此在焊縫接頭的過熱區(qū)容易產(chǎn)生再熱裂紋，具有明顯的回火脆性。且焊縫及熱影響區(qū)存在焊接殘余應力，組織不穩(wěn)定，綜合力學性能比母材降低。 因此，為了管式加熱爐安全運行，輻射盤管在無損檢測合格后及時進行熱處理，以消除焊接殘余應力，改善焊縫組織，提高接頭的高溫蠕變強度和組織穩(wěn)定性

5、，降低焊縫以及周圍的熱影響區(qū)的硬度，提高焊縫以及周圍熱影響區(qū)綜合力學性能。 2.焊縫熱處理工藝分析 根據(jù)1cr5mo鋼輻射盤管工作條件分析，輻射盤管應具有足夠的強度、韌性及抗腐蝕性能。根據(jù)相關規(guī)定，1cr5mo鋼輻射盤管焊接熱處理后的硬度要求：焊縫處270hb，熱影響區(qū)270hb，母材241hb。因而為保證焊縫及熱影響區(qū)的綜合力學性能達到要求，必須制定合理的焊后熱處理工藝。經(jīng)驗表明，焊后及時進行消應力高溫回火處理（熱處理工藝如圖2所示）可保證焊縫及熱影響區(qū)的綜合力學性能達到要求。 圖2 熱處理工藝曲線 （1）加熱速度：升溫至300后，加熱速度不大于220/h 。 （2）恒溫溫度和時間：恒溫期間

6、各測點的溫度均應在750780范圍內(nèi)，恒溫時間2小時。 （3）冷卻速度：恒溫后的冷卻速度不大于260/h。冷卻至300后可自然冷卻。 3.熱處理實施要點 （1）熱電偶測頭安置在焊縫部位，焊縫及其左右30mm纏繞繩索加熱器。 （2）在最外層包裹保溫棉，電纜、電線連接如圖3所示。 （3）根據(jù)1cr5mo焊縫熱處理工藝標準，調整智能溫控柜熱處理工藝參數(shù)（加熱速度、恒溫溫度、恒溫時間、冷卻速度）。 4.焊后熱處理質量檢測 1cr5mo鋼輻射盤管在焊接質量保證合格的前提下，一般可在校驗熱處理溫度記錄曲線合格以后，以1cr5mo鋼接頭的硬度作為焊后熱處理質量評定指標，判定熱處理質量是否合格。 圖3 1cr

7、5mo輻射盤管熱處理示意圖 （1）硬度檢查的位置：每條焊縫不少于l處，每處各測焊縫、熱影響區(qū)（應緊鄰熔合線）、母材三點。 （2）硬度標準：經(jīng)焊后熱處理的焊縫和熱影響區(qū)進行100%硬度值測定，焊縫及母材上焊接熱影響區(qū)的硬度值不應超過225hb，當硬度超過規(guī)定時，應重新進行熱處理，并仍需作硬度測定。 5.熱處理注意事項 （1）焊后熱處理溫度的選擇。焊后熱處理溫度的選擇應確保近焊縫區(qū)組織的改善，將殘余應力降低到最低限度，使母材與接頭的力學性能不會降低到設計要求以下，避免在回火脆性和裂紋傾向敏感溫度范圍進行。1cr5mo鋼輻射盤管焊后熱處理溫度應選擇在750780范圍內(nèi)。 （2）熱處理恒溫時間的選擇。根據(jù)1cr5mo鋼成分和輻射盤管壁厚分析，參照熱處理的相關規(guī)范，熱處理恒溫時間應不小于2小時。若熱處理恒溫時間不充足會造成接頭硬度偏高，導致焊接接頭仍有一定的脆性傾向。 （3）熱處理加熱范圍。熱處理加熱范圍為焊縫兩側各不少于焊縫寬度的3倍，且不少于25mm。加熱范圍以外100mm區(qū)域內(nèi)應予以保溫，管道兩端應封閉。 四、總結 制定合理的焊后熱處理工藝，特別是熱處理的加熱速度、恒溫溫度、恒溫時間以及冷卻速度是提高管式加熱爐1cr5mo鋼輻射盤管焊縫和熱影響區(qū)綜合力學性能的關鍵因素，1cr5mo鋼輻射盤管焊后熱處理是確保管式加熱爐安全運行的重要工藝。 參考文獻： 1樊東黎等.熱處理技術手冊m