热处理工法全解.doc

塔器焊缝承载状态现场电热法局部热处理工法 一、前言 焊缝进行焊后热处理对消除焊接残余应力、改善焊缝机械性能具有重要作用。焊缝现场热处理历来是施工中技术难度较大、操作参数难于控制、质量不易保证的工序。在石油化工装置及其工艺设备大型化发展趋势下，分段分片到货、现场组焊的塔、容器、反应（再生）器（以下简称塔器）等工艺设备越来越多。由于吊装机具能力的限制以及安装工艺工序的要求，塔器采用分段吊装，空中组对焊接的安装方法也越来越多，使需焊后在施工现场进行热处理的焊缝也呈上升趋势，一些大型塔器的焊缝（尤其是环焊缝）承受较大的载荷，在热处理时需要考虑防止设备变形，操作难度增加。创立和开发手段先进、操作程序标准的现场热处理工艺方法是适应这种趋势的需求。 我公司根据现场组焊焊缝热处理的需求，运用先进的TCS-Ⅰ型微机温控热处理设备，采用特有的防变形临时加固等技术处理措施，成功地进行了数台现场分段立装和现场分片拼装大型塔器的承载焊缝的电热法热处理。取得良好效果，形成了完善配套的施工工艺方法。　　 二、特点 （一）、焊缝在承载（焊缝上部塔器重量、风载荷等，以下同）状态下进行热处理，对焊缝及其两侧加热区采取加固防变形措施，防止承受载荷的塔器、焊缝等在热处理过程中因温度升高、强度下降而可能发生的变形。 （二）、多种形状电加热板，适用于塔器不同形状部位焊缝，保证加热板与焊缝、加热区贴和紧密，提高热处理质量。 （三）、使用TCS-Ⅰ温控设备，可输入热处理工艺曲线，实现升降温度和恒温自动控制，提高了温度控制精度。多台联用，扩大了热处理容量。 三、适用范围 该工法适用于分段分片到货现场组焊的塔器的焊缝现场热处理，对于采用分段立装焊接方法的位于高空的在承载状态下的环焊缝的热处理尤为适用。 四、工艺原理 （一）、加固 焊缝在承载状态下进行热处理过程中，焊缝及其两侧加热区筒体的许用应力随温度升高而降低，强度亦有所下降。所以需要在热处理焊缝两侧的适当部位采取加固措施，由加固结构来支撑由焊缝所承受的上部塔器结构的载荷，防止在承受外载荷作用的条件下，焊缝及其加热区由于强度降低，在热处理过程中可能发生的变形。 1、加固形式 （1）、承重加固 蝶簧承重加固方式： 在焊缝两侧适当部位的筒体上焊接支承座，利用蝶簧箱作为弹簧支撑。在热处理前对蝶簧进行预压缩，压缩值综合考虑塔体和焊缝达到热处理最高温度时的计算热伸长值与蝶簧额定承重值时的预压缩值确定，使蝶簧在塔器受热膨胀、蝶簧伸长后仍具有需要的承重能力，以满足在塔体热膨胀后加固支撑的承重需要。其结构形式见图1。 蝶簧承重加固方式是一种无拘束承重方式，仅适用于塔器高度或安装标高低，自身稳固性强，风载影响小的场合，或与其它加固形式混合使用。 图1 承重加固示意图 支撑管承重加固方式： 在焊缝两侧适当部位的筒体上焊接支承座，支承座中间设支撑管，支撑管两端与上下支承座焊接，以其来承受焊缝上部的塔器重量等载荷，防止变形。其结构形式见图2。 支撑管承重加固方式为常用方式，可适用于塔器高度及安装标高高、自身有一定稳定性、风载影响较小的场合。 图2 支撑管承重加固示意图 （2）、承重抗弯加固 对于受风载影响较大的塔器热处理时，需要在（1）承重加固的基础上增加抗弯加固。并使承重加固与抗弯加固配合使用，交叉布置，前者承重，后者可承受风载等形成的弯矩作用，防止弯曲变形。 抗弯加固的形式为：支承座与支撑管承重加固方式相同，支座间用内外钢管套筒式焊接连接，（套入深度不小于全长1/3至1/2），在内、外套筒的径向分别开圆孔和长圆孔（上下方向），采用销轴限位。本加固方式具有抗风载的作用。热处理升、降温过程中，微松销轴螺栓，使内管随筒体膨胀上升（或下降）；恒温（达到最高温度）时，把紧销轴螺栓。由于内外钢管套筒的配合及销轴限位，可抵抗风载弯矩。其结构形式见图3。 该加固形式与承重加固形式混合使用，适用于圆筒形立式塔器受风载影响的承载环焊缝热处理。 图3 抗弯加固示意图 2、加固点数量及加固件强度 （1）、加固点数量的确定 加固点沿塔器周长均布。其数量n由下式确定 n≥G/P 式中： G——加固承载重量 P——每个加固点的承载重量 说明：1.对于蝶簧承重加固，P为所选蝶簧设计承重重量； 2.对于支撑管承重加固和抗弯加固，根据承载重量，通过强度、稳定性计算，选择加固数量和支座、支撑管尺寸。 （2）、加固件强度校核： 加固件强度校核内容应包括： 1）、护板与塔器焊缝强度校核； 2）、护板与支承座间焊缝强度校核； 3）、支撑管强度与稳定性校核； 4）、风载荷下承重抗弯强度校核。 加固件强度校核应明确下列几点： 1）、强度校核时，假设重力及风力的作用完全由加固件承担； 2）、各加固件受力均匀一致；