李俊峰，姚鵬樂(lè)，趙永遠(yuǎn)，王青

(河南華電金源管道有限公司，鄭州 451162)

局部熱處理常見(jiàn)問(wèn)題的分析與處理

李俊峰，姚鵬樂(lè)，趙永遠(yuǎn)，王青

(河南華電金源管道有限公司，鄭州 451162)

結(jié)合施工實(shí)際，從熱輸入、熱電偶、加熱器3個(gè)方面分析接頭的焊后熱處理常見(jiàn)故障產(chǎn)生的原因和表現(xiàn)。分別從加熱階段、恒溫階段和降溫階段分析故障的類(lèi)型及應(yīng)對(duì)措施。對(duì)發(fā)生故障后，可能出現(xiàn)的硬度異常情況進(jìn)行分析討論，并根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)及金屬相變?cè)硖岢鎏幹梅桨?。根?jù)生產(chǎn)實(shí)際，對(duì)如何避免焊后熱處理故障，提出了預(yù)防措施。

焊后熱處理；局部熱處理；常見(jiàn)故障；分析與處理

0 引言

在電站鍋爐施工現(xiàn)場(chǎng)，所有焊口都需要以局部熱處理的形式進(jìn)行處理。在電站配管廠家，為保證工程進(jìn)度，降低生產(chǎn)成本，需要一定數(shù)量的局部熱處理。局部熱處理現(xiàn)場(chǎng)條件錯(cuò)綜復(fù)雜，人員走動(dòng)頻繁，處理持續(xù)時(shí)間較長(zhǎng)(8～28 h)，可能會(huì)出現(xiàn)意想不到的故障。某公司經(jīng)過(guò)多次對(duì)比、分析與討論，對(duì)于局部熱處理常出現(xiàn)的故障及應(yīng)對(duì)措施，進(jìn)行了總結(jié)，供同行參考。

局部熱處理常出現(xiàn)的故障，可分為熱源故障、熱電偶故障及加熱器故障，中斷時(shí)機(jī)可分為加熱階段故障、恒溫階段故障和降溫階段故障，造成的結(jié)果可分為硬度超上限、硬度超下限、硬度不均勻和硬度合格。

1 常見(jiàn)故障類(lèi)型及表現(xiàn)

1.1 熱輸入故障

熱輸入故障最典型的表現(xiàn)是停止加熱或輸入功率不夠。施工過(guò)程中，突然跳閘、溫控柜超負(fù)荷運(yùn)行或者二次線斷開(kāi)，都有可能使溫度失去控制，導(dǎo)致實(shí)際溫度達(dá)不到工藝要求。出現(xiàn)這種情況時(shí)，應(yīng)當(dāng)立即切斷電源，防止意外發(fā)生，同時(shí)仔細(xì)檢查，找出故障的原因并排除，確認(rèn)無(wú)誤后再酌情處理。

1.2 熱電偶故障

熱電偶故障有2種表現(xiàn)形式，即熱電偶短路和熱電偶斷路。熱電偶短路，即熱電偶絲的2根導(dǎo)線在冷端和熱端之間接觸，溫控柜數(shù)字表的示數(shù)為室溫或遠(yuǎn)低于熱電偶熱端的溫度，此時(shí)，溫控柜會(huì)持續(xù)供電。持續(xù)加熱會(huì)造成加熱區(qū)溫度過(guò)高，可能會(huì)引起焊縫及鄰近母材金屬組織惡化，對(duì)加熱區(qū)金屬造成破壞。熱電偶斷路，即熱電偶的閉合回路中出現(xiàn)斷開(kāi)，此時(shí)溫控柜出現(xiàn)異常，溫控柜示數(shù)出現(xiàn)錯(cuò)誤提示，溫控柜停止加熱，對(duì)材質(zhì)本身不會(huì)產(chǎn)生影響。

1.3 加熱器故障

加熱器故障一般是由于功率過(guò)大或加熱器老化，在通電過(guò)程中，加熱器內(nèi)部的加熱絲斷開(kāi)。具體有如下3種情況。

(1)1支熱電偶僅控制1個(gè)加熱器或多個(gè)加熱器之間串聯(lián)。當(dāng)1個(gè)加熱器的加熱絲斷開(kāi)時(shí)，溫控柜停止送電，同時(shí)觀察到溫控柜示數(shù)下降，二次線的電壓正常，但電流為零。

(2)1支熱電偶控制2個(gè)或2個(gè)以上的加熱器且各個(gè)加熱器之間并聯(lián)(熱電偶與1個(gè)加熱器直接接觸)。測(cè)溫加熱器斷開(kāi)，該加熱器停止工作，其他加熱器繼續(xù)運(yùn)行，此時(shí)可觀察到對(duì)應(yīng)溫控柜示數(shù)下降，電壓正常，有一定的電流。

(3)1支熱電偶控制2個(gè)或2個(gè)以上的加熱器且各個(gè)加熱器之間并聯(lián)(熱電偶與1個(gè)或多個(gè)加熱器未直接接觸)。非測(cè)溫加熱器斷開(kāi)，此時(shí)未斷開(kāi)加熱器正常工作，斷開(kāi)的加熱器停止加熱，該區(qū)域溫度降低且不能得到有效控制，電壓正常，有一定電流。

2 故障類(lèi)型及應(yīng)對(duì)措施

故障出現(xiàn)后，根據(jù)中斷的時(shí)機(jī)，焊后熱處理故障可分為加熱階段故障、恒溫階段故障和降溫階段故障。

加熱階段的故障，有加熱速度過(guò)快和加熱中斷2種類(lèi)型。加熱速度過(guò)快，可能會(huì)引起內(nèi)外壁溫差較大，管道內(nèi)部熱處理不充分。應(yīng)對(duì)措施：無(wú)論出現(xiàn)哪一種故障，檢查排除后，可根據(jù)焊口本身當(dāng)時(shí)的溫度，重新設(shè)定加熱程序，一般不需要返回到環(huán)境溫度重新加熱[1]，但應(yīng)當(dāng)適當(dāng)增加恒溫時(shí)間，以保證焊縫根部熱處理質(zhì)量。

恒溫階段出現(xiàn)故障，可導(dǎo)致恒溫溫度過(guò)高或恒溫溫度過(guò)低。恒溫階段是焊后熱處理的核心階段，在此階段出現(xiàn)故障，很容易對(duì)熱處理質(zhì)量產(chǎn)生本質(zhì)影響。恒溫溫度過(guò)低或恒溫階段中斷，可能會(huì)造成熱處理不足，回火不完全；溫度過(guò)高，則容易引起組織惡化，出現(xiàn)過(guò)熱或過(guò)燒組織，嚴(yán)重情況可出現(xiàn)脫碳和氧化。應(yīng)對(duì)措施：如果判斷為恒溫溫度過(guò)低或恒溫階段中斷，可重新升溫至工藝要求的恒溫溫度并保溫，焊口處于工藝要求恒溫溫度的時(shí)間總和，不得少于最短所需的恒溫時(shí)間；如果判斷為恒溫溫度過(guò)高，則應(yīng)立即停止恒溫，進(jìn)入降溫階段，按工藝要求的降溫速度進(jìn)行降溫，待焊口硬度檢驗(yàn)后再酌情處理。

另外，在焊后熱處理恒溫溫度合格的前提下，可能會(huì)出現(xiàn)恒溫時(shí)間不足和恒溫時(shí)間超長(zhǎng)2種情況。若恒溫時(shí)間不足，則可以重新執(zhí)行升溫、恒溫、降溫程序，多次熱處理恒溫時(shí)間的累加與工藝要求的最短恒溫時(shí)間相同即可。若恒溫時(shí)間超長(zhǎng)，焊后熱處理時(shí)間超過(guò)焊后熱處理工藝指導(dǎo)書(shū)規(guī)定值的30%，應(yīng)作記錄[2]。

降溫階段的故障，可分為降溫速度過(guò)快和降溫速度過(guò)慢。因焊后熱處理為高溫回火，降溫過(guò)慢，對(duì)于合金鋼一般不會(huì)造成太大影響，但對(duì)于不銹鋼相關(guān)的焊接，需要減少在脆化溫度區(qū)間的停留；降溫速度過(guò)快，可能會(huì)使管子重新產(chǎn)生應(yīng)力。應(yīng)對(duì)措施：發(fā)現(xiàn)故障并排除后，根據(jù)此時(shí)的溫度，按工藝要求重新設(shè)定程序進(jìn)行降溫，待焊口硬度檢驗(yàn)后酌情處理。

3 硬度異常情況分析及處置方案

目前，硬度檢測(cè)是判斷熱處理效果的唯一手段。根據(jù)故障造成的結(jié)果，焊后熱處理硬度檢驗(yàn)結(jié)果可分為硬度超上限、硬度超下限、硬度不均勻和硬度合格。

如果硬度超上限，正常情況下，是由于熱處理狀態(tài)不足引起的，不排除焊后熱處理嚴(yán)重超溫時(shí)引起的合金元素析出而導(dǎo)致的硬化。

如果硬度超下限，一般是由于熱處理鋼材焊縫金屬過(guò)熱所導(dǎo)致的。應(yīng)對(duì)措施：焊后熱處理恒溫溫度超標(biāo)或恒溫時(shí)間過(guò)長(zhǎng)而導(dǎo)致硬度值低于規(guī)定值90%的或金相檢驗(yàn)判定為焊縫金屬過(guò)熱的焊縫，除非可以現(xiàn)場(chǎng)實(shí)施正火加回火熱處理，否則應(yīng)割掉該焊接接頭，重新焊接。

如果出現(xiàn)硬度不均勻，一般是由焊縫受熱不均引起。若硬度最低點(diǎn)低于下限，則需要做進(jìn)一步金相觀察；若未出現(xiàn)硬度偏低的區(qū)域，僅是由于個(gè)別點(diǎn)硬度超上限，重新處理即可，同時(shí)在硬度的最高點(diǎn)和最低點(diǎn)布置熱電偶，硬度偏高區(qū)域可適當(dāng)提高熱處理溫度。

一般情況下，焊后熱處理過(guò)程中出現(xiàn)故障，也有可能使硬度合格，此時(shí)應(yīng)擴(kuò)大檢測(cè)范圍。但無(wú)論硬度檢測(cè)是否合格，均應(yīng)作記錄。

4 可采取的預(yù)防措施

針對(duì)可能出現(xiàn)的故障，可采取的預(yù)防措施有以下幾個(gè)方面。

(1)溫控柜應(yīng)設(shè)專(zhuān)人定期打掃清理維護(hù)，減少內(nèi)部積灰，保證溫控柜狀態(tài)良好，性能可靠。

(2)記錄儀、溫控柜、電壓表、電流表、熱電偶等應(yīng)定期校驗(yàn)，保證記錄準(zhǔn)確，工作穩(wěn)定。

(3)因焊后熱處理溫度高、加熱時(shí)間長(zhǎng)，包扎時(shí)避免使用老化的加熱器。

(4)當(dāng)多個(gè)加熱器并聯(lián)或者串聯(lián)時(shí)，應(yīng)盡量采用相同規(guī)格、相同使用狀態(tài)的加熱器，防止因加熱器功率不同而引起的溫度偏差。

(5)按功率要求并聯(lián)加熱器，保證加熱器總功率小于溫控柜的輸出功率；當(dāng)1臺(tái)溫控柜同時(shí)處理多個(gè)焊口時(shí)，應(yīng)相互錯(cuò)開(kāi)升溫階段，盡量避免同時(shí)到達(dá)恒溫溫度；嚴(yán)禁溫控柜滿(mǎn)負(fù)荷或超負(fù)荷加熱運(yùn)轉(zhuǎn)。

(6)當(dāng)監(jiān)測(cè)熱電偶與控溫?zé)犭娕汲霈F(xiàn)較大溫差時(shí)，應(yīng)分析原因并進(jìn)行處理。

(7)送電加熱前，應(yīng)檢查溫控柜二次線絕緣膠皮的磨損程度，是否有破損、裸露部分。加熱過(guò)程中，也應(yīng)關(guān)注二次線發(fā)熱是否異常，加熱器的電阻絲是否與管子搭接等。

(8)焊后熱處理過(guò)程中，應(yīng)設(shè)專(zhuān)人進(jìn)行巡檢，至少每0.5 h巡檢1次，發(fā)現(xiàn)問(wèn)題，應(yīng)及時(shí)檢查處理。焊后熱處理場(chǎng)區(qū)應(yīng)進(jìn)行隔離或圍擋，避免無(wú)關(guān)人員入內(nèi)。

5 結(jié)束語(yǔ)

焊后熱處理是能夠改變材料性能的最后一道工序，對(duì)電站的運(yùn)行安全起著極其重要的作用。故障出現(xiàn)以后，會(huì)對(duì)焊接接頭的質(zhì)量產(chǎn)生或多或少的影響，最好的辦法是提前預(yù)防，盡早發(fā)現(xiàn)，把事故消滅在萌芽狀態(tài)。無(wú)論出現(xiàn)哪1種故障，值班人員應(yīng)盡早處理，防止事態(tài)擴(kuò)大，無(wú)法解決則應(yīng)報(bào)技術(shù)管理部門(mén)，無(wú)論問(wèn)題是否解決，均應(yīng)記錄。

[1]火力發(fā)電廠焊接熱處理技術(shù)規(guī)程：DL/T 819—2010[S].

[2]火力發(fā)電廠金屬技術(shù)監(jiān)督規(guī)程：DL/T 438—2009[S].

(本文責(zé)編：劉炳鋒)

2017-04-01；

2017-05-08

TK 228

B

1674-1951(2017)05-0062-02

李俊峰(1975—)，男，河南鄭州人，工程師，從事管道預(yù)制設(shè)計(jì)及研發(fā)相關(guān)工作(E-mail:lijunfeng0829@126.com)。