苑 怡 叢 軼 南東國 翟長峰 楊潤梅 蔣 鑫 大連中集重化裝備有限公司

焊后局部熱處理的加熱范圍

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對(duì)ASME及國內(nèi)壓力容器相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的新舊版本關(guān)于焊后局部熱處理加熱范圍的規(guī)定進(jìn)行了對(duì)比分析，指出某些標(biāo)準(zhǔn)對(duì)同類條款表達(dá)不準(zhǔn)確，容易引起設(shè)計(jì)、制造和監(jiān)檢等各方爭議。個(gè)別國內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)在新版中對(duì)加熱寬度的規(guī)定欠妥。

焊后熱處理 加熱方法 局部加熱 加熱帶寬度 有效加熱范圍

對(duì)于壓力容器焊后熱處理的公稱厚度，文獻(xiàn)[1]已進(jìn)行了分析辨別，厘清了各相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)中有爭議的條款，對(duì)制造廠正確制定壓力容器焊后熱處理工藝和消除產(chǎn)品驗(yàn)收時(shí)各方分歧是非常有益的，同時(shí)對(duì)某些標(biāo)準(zhǔn)的修訂也不無裨益。在焊后局部熱處理過程中，由于國內(nèi)外相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)對(duì)局部加熱范圍和加熱方法的描述存在差異，也會(huì)給局部熱處理工藝的制定和產(chǎn)品驗(yàn)收造成爭議。這些爭議，有的是不同譯者對(duì)國外標(biāo)準(zhǔn)相關(guān)條款的理解和描述不同，有的則是標(biāo)準(zhǔn)的某些規(guī)定欠妥。

1 各相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)對(duì)焊后局部熱處理加熱范圍的規(guī)定

1.1 國內(nèi)外壓力容器相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)對(duì)局部熱處理加熱帶寬度的規(guī)定

國內(nèi)外相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)對(duì)壓力容器焊接接頭局部熱處理的加熱帶寬度都作出了規(guī)定，其中有的標(biāo)準(zhǔn)新舊版本的規(guī)定發(fā)生了變化，詳見表1。

1.2 關(guān)于加熱帶寬度的分析與討論

從表1可以看出，國內(nèi)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)在修訂版都減小了局部熱處理加熱帶的寬度，尤其是GB150.4-2011減小的較明顯。HG20584-2011也對(duì)加熱帶寬度做了調(diào)整。由于GB150.4-2011僅適用于壓力不大于35MPa的壓力容器，且不適用于核容器，因此，僅與ASME-Ⅷ的1、2冊(cè)接軌是正確的。HG20584-2011的適用范圍已注明“除另有規(guī)定外均與GB150相同”,因此其局部熱處理加熱寬度稍作減少，涵蓋ASME-Ⅷ第3冊(cè)的規(guī)定，同時(shí)適用于超高壓容器。NB/T 47015未限定使用壓力范圍，也像GB150.4-2011那樣減小局部熱處理加熱寬度是不妥的，作為能源行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，它應(yīng)涵蓋ASME-Ⅲ和上述所有標(biāo)準(zhǔn)的使用范圍。當(dāng)設(shè)計(jì)圖樣同時(shí)引用GB150.4、HG20584和NB/T47015的2011版標(biāo)準(zhǔn)時(shí)，按NB/T47015進(jìn)行的產(chǎn)品局部熱處理將被拒收。由于該標(biāo)準(zhǔn)涵蓋的壓力容器范圍遠(yuǎn)大于其他標(biāo)準(zhǔn)，因此，應(yīng)分別明確規(guī)定35MPa以下和超高壓容器的局部熱處理加熱寬度，使之和其他國內(nèi)外相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)接軌。

表1 國內(nèi)外標(biāo)準(zhǔn)對(duì)焊后局部熱處理加熱帶寬度的規(guī)定

2 對(duì)不同結(jié)構(gòu)焊縫局部加熱方法的要求

2.1 焊后整體熱處理的加熱方法

國內(nèi)外標(biāo)準(zhǔn)對(duì)焊后整體熱處理方法基本相同：

1） 爐內(nèi)整體熱處理；

2） 容器內(nèi)加熱整體熱處理；

3） 分段爐內(nèi)熱處理，要求重復(fù)加熱部分不小于1500mm;

4） 分段整體在爐內(nèi)熱處理，然后對(duì)各段連接環(huán)焊縫進(jìn)行局部熱處理。

2.2 焊后局部熱處理的加熱方法

國內(nèi)外標(biāo)準(zhǔn)對(duì)局部熱處理的加熱方法的描述有些差異，容易在執(zhí)行中引起爭議，影響產(chǎn)品驗(yàn)收。表2是國內(nèi)外標(biāo)準(zhǔn)對(duì)不同類別焊縫局部熱處理加熱方法和加熱范圍的規(guī)定。

2.3 焊后局部熱處理的加熱方法的分析與討論

對(duì)于整體加熱焊后熱處理，國內(nèi)外標(biāo)準(zhǔn)都是允許的，但在實(shí)際應(yīng)用中，某些設(shè)計(jì)單位和業(yè)主對(duì)容器內(nèi)加熱整體熱處理尚存疑慮，特別是大型塔器的現(xiàn)場熱處理，他們寧愿采用對(duì)塔體分段整體熱處理然后對(duì)連接環(huán)焊縫進(jìn)行局部熱處理的工期長的加熱方式，而不接受在現(xiàn)場一次性從容器內(nèi)加熱的整體熱處理。

表2 國內(nèi)外標(biāo)準(zhǔn)對(duì)不同焊接接頭局部熱處理加熱方式的規(guī)定

對(duì)于局部加熱焊后熱處理，除HG20584-2011明確規(guī)定縱焊縫不容許局部熱處理外，其他國內(nèi)外標(biāo)準(zhǔn)都未禁止。其實(shí)，在容器制造過程中縱焊縫的局部熱處理一般僅用于筒體校圓或分瓣拼接封頭的矯形，不可能被用作容器的最終熱處理，如果容器最終不要求熱處理，縱焊縫的局部加熱只要不損害材料性能，應(yīng)該是容許的。因此，大多數(shù)標(biāo)準(zhǔn)并不禁止。如果容器最終需整體熱處理，在其之前對(duì)縱焊縫的局部熱處理只不過是增加了制造過程的熱循環(huán)時(shí)間，可在焊評(píng)時(shí)予以考慮。至于熱處理后的修補(bǔ)，不管何類焊縫都可按修補(bǔ)后的局部熱處理對(duì)待。由此可見，規(guī)定縱焊縫不容許局部熱處理是沒有必要的。

國內(nèi)外標(biāo)準(zhǔn)關(guān)于局部熱處理加熱范圍和加熱方法的差異主要集中在接管或附件與殼體連接的相貫環(huán)焊縫處。在這些標(biāo)準(zhǔn)中，以GB150.4-2011的描述較為

清晰，即對(duì)于筒體對(duì)接的環(huán)焊縫，加熱范圍是筒體對(duì)接焊縫全周長（見圖1)，加熱帶寬度為對(duì)接焊縫每側(cè)一倍焊縫公稱厚度或50mm,取二者中的較小值；對(duì)于接管或附件局部熱處理的加熱范圍為接管或附件與筒體連接焊縫周邊的環(huán)形加熱帶，加熱寬度為焊縫每側(cè)（筒體側(cè)和接管側(cè))一倍焊縫公稱厚度或50mm,取二者中的較小值（對(duì)超高壓容器加熱帶寬度為焊縫每側(cè)2倍以上熱處理公稱厚度)。對(duì)接環(huán)焊縫加熱的“筒體全圓周”與接管與筒體連接焊縫的“筒體全圓周”并不是一回事，前者是指加熱筒體對(duì)接焊縫（B類）的周長，后者是指接管或附件與筒體連接焊縫(D類)周邊的環(huán)形加熱帶（見圖2)及接管或附件與封頭連接焊縫周邊的環(huán)形加熱帶（見圖3)，此“圓周”實(shí)非彼“圓周”。為免混淆，GB150.4-2011用“筒體全周長”和“筒體全圓周”來區(qū)分。

圖1 筒體對(duì)接環(huán)焊縫(B類)局部加熱及保溫范圍

圖2 接管與筒體連接焊縫(D類)的局部加熱保溫范圍

此外，GB150.4-2011對(duì)于無法有效控制變形的情況，規(guī)定可以擴(kuò)大加熱范圍，除接管或附件周邊環(huán)形加熱帶外，還可以把包括接管或附件在內(nèi)的整個(gè)筒體周長范圍都進(jìn)行加熱（見圖4）。

圖3 接管與封頭連接焊縫(D類)的局部加熱保溫范圍

圖4 接管與筒體連接焊縫和筒體圓周同時(shí)加熱保溫的形式

3 結(jié)束語

為了更準(zhǔn)確地編制焊后局部熱處理工藝，避免在產(chǎn)品交貨時(shí)因熱處理加熱方法和加熱范圍引起供需及監(jiān)檢各方的爭議，對(duì)局部熱處理的一些條款進(jìn)行分析，以求業(yè)內(nèi)各方達(dá)成共識(shí)。

1 武艷芳,叢軼,魯果昌,等.焊后熱處理公稱厚度定義辨析.化工設(shè)備與管道,2012,49(4)：13－15

The provisions for local postweld heat treatment heat range in ASME and old and new versions of domestic pressure vessel standards were analyzed and compared. It pointed out that the expression of similar provisions in some standards is not accurate, which could cause the controversy among design, fabrication, inspection and so on. Provision for heating width in individual new version of domestic standards is not appropriate.

PWHT Heating means Local heating Heating zone width Effective heating range

2013－08－19）