《承压设备局部焊后热处理规程(T-CSTM 00546—2021).pdf》由会员分享，可在线阅读，更多相关《承压设备局部焊后热处理规程(T-CSTM 00546—2021).pdf（25页珍藏版）》请在taowenge.com淘文阁网|工程机械CAD图纸|机械工程制图|CAD装配图下载|SolidWorks_CaTia_CAD_UG_PROE_设计图分享下载上搜索。
1、 ICS 25.200 CCS G 93 团 体 标 准 T/CSTM 005462021 承压设备局部焊后热处理规程 Code of practice for the local postweld heat treatment for pressure vessels 2021-10-18 发布 2022-01-18 实施 中关村材料试验技术联盟发布 T/CSTM 005462021 I 目 次 前言.II 引言.3 1 范围.4 2 规范性引用文件.4 3 术语和定义.4 4 单加热区局部焊后热处理.7 5 主副加热区局部焊后热处理.10 6 热处理技术准备.12 7 热处理加热设备、测温
2、设备及其保温毯.13 8 温度测量与温度控制.16 9 焊后热处理文件.18 附录 A（规范性）主副加热间距.20 附录 B（资料性）现场接管焊缝返修的主副加热局部热处理.22 附录 C（资料性）起草单位和主要起草人.23 参考文献.24 T/CSTM 005462021 II 前 言 本文件参照 GB/T 1.12020标准化工作导则 第 1 部分：标准化文件的结构和起草规则的规则起草。请注意本文件的某些内容有可能涉及专利。本文件的发布机构不承担识别专利的责任。本文件由中国材料与试验团体标准委员会特种设备领域委员会(CSTM/FC55)提出。本文件由中国材料与试验团体标准委员会特种设备领域委
3、员会(CSTM/FC55)归口。T/CSTM 005462021 3 引 言 为提高经济效益、节能减排，石化行业向大型化方向发展，带来承压设备大型化，给制造和安全带来极大挑战。由于直径和壁厚超大，焊道数量多、拘束强，焊接产生较大的残余应力，易引起应力腐蚀、蠕变和疲劳开裂。需要采用热处理方法来消除焊接残余应力。由于直径超大、长度超长，无法采用整体热处理，只能采用分段焊接、分段热处理、整体组装的工艺进行制造。整体组装的合拢焊缝只能进行局部热处理，但是超大壁厚、超大直径给局部热处理温度控制和应力消除带来挑战。因此，本文件对承压设备局部热处理进行系统性规定。本文件规定的承压设备局部焊后热处理，主要目的
4、是为了改善焊接接头的组织和性能，降低焊接残余应力，提高耐腐蚀能力。本文件规定的承压设备局部焊后热处理包括单加热区加热和主副加热区加热两种热处理方法。加热方式可选择陶瓷电阻加热片、中频感应或者卡式炉加热。本文件对于存在应力腐蚀开裂、临氢环境、高温环境、疲劳工况等对消除残余应力有切实要求的焊接结构，推荐使用主副加热局部焊后热处理方法。本文件提出的承压设备主副加热热处理方法，解决了为有效去除焊接残余应力采用过宽加热带、现场无法实施的难题，尤其适合超大承压设备的局部热处理。T/CSTM 005462021 4 承压设备局部焊后热处理规程 1 范围 本文件规定了承压设备局部焊后热处理的术语和定义、单加热
5、区局部焊后热处理、主副加热区局部焊后热处理、热处理技术准备、加热设备、温度测量设备及保温毯、温度测量与温度控制、焊后热处理文件。本文件适用于承压设备环向焊接接头（包含筒体环向焊接接头、接管与壳体连接的焊接接头、嵌入式补强件与壳体连接的焊接接头等），以及上述焊接接头的返修部位。纵向焊接接头的返修也可参照执行。2 规范性引用文件 下列文件中的内容通过文中的规范性引用而构成本文件必不可少的条款。其中，注日期的引用文件，仅该日期对应的版本适应于本文件；不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改单）适用于本文件。GB/T 150.4 压力容器 第 4 部分：制造、检验和验收 GB/T 2614 镍铬
6、-镍硅热电偶丝 GB/T 3375 焊接术语 GB/T 7232 金属热处理工艺术语 GB/T 9452 热处理炉有效加热区测定方法 GB/T 13324 热处理设备术语 GB/T 16839.1 热电偶 第 1 部分:电动势规范和允差 GB/T 20113-2006 电气绝缘结构（EIS）热分级 GB/T 30583-2014 承压设备焊后热处理规程 DL/T 819-2019 火力发电厂焊接热处理技术规程 3 术语和定义 GB/T 3375、GB/T 7232、GB/T 9452、GB/T 13324、GB/T 305832014 界定的以及下列术语和定义适用于本文件。3.1 焊件 wel
7、dment 用焊接方法连接的承压设备或其零部件。3.2 焊后热处理 postweld heat treatment 为消除焊接残余应力，改善焊接接头的组织和性能，将焊件均匀加热到金属的相变点AC1以下足够高的温度，并保持一定时间，然后均匀冷却的过程。T/CSTM 005462021 5 3.3 局部焊后热处理 local postweld heat treatment 受承压设备直径、长度、热处理现场、热处理炉等条件的限制而无法进行整体热处理，只能进行点状加热或带状加热的热处理。3.4 均温带 soak band 局部焊后热处理时，焊件达到规定温度的体积范围在其表面的区域。均温带包括焊缝区、热
8、影响区及其相邻母材。3.5 加热带 heated band 局部焊后热处理时，为保证焊件获得规定的均温体积范围而实施加热的区域。3.6 隔热带 gradient control band 局部焊后热处理时，为防止焊件均温范围和加热范围散热而在其表面铺设绝热材料的区域。3.7 保温温度 holding temperature 为了达到焊后热处理的目的，焊件或其局部的均温带所示体积范围在必要时间内，保持所规定的温度区间。3.8 保温时间 holding time 焊件或其局部的均温带所示体积范围在保温温度下保持的时间。保温时间是从所有温度测量点温度都达到最低保温温度时开始计算，当其中任一温度测量点
9、的温度低于最低保温温度后结束。3.9 温度均匀性 temperature uniformity 均温带实际保温温度相对于工艺规定温度的精确程度，是指各测试点温度相对于设定温度的最大温度偏差范围。3.10 单加热区局部焊后热处理 local postweld heat treatment with single heating zone 限用单个加热区在焊接接头位置所进行的局部热处理。单加热区局部焊后热处理示意图见图 1。GCBHBW绝热材料加热器SB T/CSTM 005462021 6 符号说明：W 焊缝的最大宽度；SB 均温带宽度；HB 加热带宽度；GCB 隔热带宽度。图1 单加热区局部焊
10、后热处理示意图 3.11 微观残余应力 microscopic residual stress 作用于晶间及晶内的残余应力称为微观残余应力。微观残余应力（II+III）包含晶间应力（第二类应力II）和微纳米尺度的晶内应力（第三类应力III）。3.12 主副加热局部焊后热处理 primary plus secondary local postweld heat treatment 将主加热区作用在焊接接头外表面的同时，还将副加热区施加在距离焊接接头一定距离的壳体外表面，通过改变副加热区的保温温度、主副加热区之间的间距、加热顺序，调控焊接接头热处理后的残余应力。主副加热局部焊后热处理示意图见图 2
11、。主加热区副加热区副加热区WSWPWSWD 符号说明：WP主加热区宽度；WS副加热区宽度；WD主副加热区间距。图2 主副加热局部焊后热处理示意图 3.13 主加热区 primary heating zone WP 施加在焊接接头位置用于改善焊接接头组织、性能和降低部分残余应力的加热范围。3.14 副加热区 secondary heating zone WS 施加在距离焊接接头一定距离的壳体外表面，用于降低焊接接头内表面的残余应力甚至产生压应力的加热范围。3.15 主副加热区间距 distance between the center of primary and secondary heati
12、ng zone WD T/CSTM 005462021 7 主副加热区中心位置之间的距离。3.16 副加热区最高温度 the maximum temperature of the secondary heating zone TS 副加热区按照工艺要求达到规定的最高温度。3.17 陶瓷电阻加热片加热 flexible ceramic resistance heating 利用陶瓷电阻加热片加热，通过热辐射、热传导对焊件进行加热。3.18 中频感应加热 induction heating 利用电磁感应原理将电能转化磁能、磁能转化成热能的过程，实现对焊件的加热。3.19 卡式炉（模块化炉）加热 c
13、assette furnace(modular furnace)heating 在卡式炉（模块化炉）内利用燃气或燃油燃烧，通过热对流、热辐射加热焊件。4 单加热区局部焊后热处理 4.1 一般要求 4.1.1 承压设备焊后热处理除应遵守本文件外，还应符合产品标准、设计文件与合同的要求。4.1.2 碳钢和低合金钢制焊件低于 482 的加热过程，高合金钢制焊件低于 315 的加热过程，均不作为焊后热处理对待。4.1.3 承压设备建造单位应由具备一定专业知识和足够实践经验的技术人员对每台(件)焊件编制焊后热处理工艺，应掌握下列基本情况：a）焊件用钢材、焊材的焊接性能和对焊后热处理的适应性；b）钢材的实
14、际回火温度，焊材力学性能试件的焊后热处理条件；c）焊件设计文件规定、服役要求与建造工艺过程；d）焊后热处理环境，焊后热处理方法、设备、装置特点及程序。4.1.4 用于焊件的焊接工艺评定项目中，应包括焊后热处理工艺实施过程中，可能出现的所有重要因素与补加因素。4.1.5 焊后热处理操作人员应经培训与考核方能上岗，熟悉并掌握焊件焊后热处理工艺。4.2 焊后热处理厚度PWHT 4.2.1 等厚度全焊透对接接头的PWHT为其焊缝厚度(余高不计)，此时PWHT与母材厚度相同。4.2.2 不同厚度两相邻对接受压元件相焊时，PWHT取其较薄一侧母材厚度。注：其他焊后热处理厚度PWHT见GB/T 30583-
15、2014或GB/T 150.4。T/CSTM 005462021 8 4.3 单加热区局部焊后热处理规范参数 4.3.1 焊后热处理规范参数见 GB/T 30583-2014 的表 1。当碳钢和某些低合金钢制焊件焊后热处理温度低于 GB/T 30583-2014 中表 1 的最低保温温度时，最短保温时间按 GB/T 30583-2014 中表 2 的规定确定。焊后热处理温度不得低于 GB/T 30583-2014 中表 1 或表 2 的最低保温温度。4.3.1.1 Fe-1 类、Fe-3 类的钢制焊件，当低于 GB/T 30583-2014 中表 1 的最低保温温度进行焊后热处理时，可按 GB
16、/T 30583-2014 中表 2 的规定延长保温时间；Fe-9B 类的钢制焊件保温温度不得超过 635，当低于 GB/T 30583-2014 中表 1 的最低保温温度(最多允许降低 55)进行焊后热处理时，可按 GB/T 30583-2014 中表 2 的规定延长保温时间。4.3.1.2 Fe-6 类、Fe-7 类中的 06Cr13 和 06Cr13Al 型不锈钢制焊件，当同时具备下列条件时，无需进行焊后热处理：a）钢材中碳含量不大于 0.08%；b）用能产生铬镍奥氏体熔敷金属或非空气淬硬的镍基熔敷金属的焊材施焊；c）焊接接头母材厚度不大于 10 mm，或母材厚度为 10 mm38 mm
17、 且焊接时保持 230 预热温度；d）焊接接头 100%射线检测。4.3.1.3 Fe-7 类、Fe-10类焊件温度高于或等于 650 时，冷却速度不应大于 55/h，低于 650 后迅速冷却，冷却速度应足以防止脆化。4.3.1.4 在下列条件下，Fe-5B-2 组别钢制焊件焊后热处理温度的限值；a）最低保温温度：1)当焊件PWHT13mm 时，最低保温温度为 720；2)Fe-5B-2 组内钢材与低铬低合金钢或奥氏体钢或镍基材料焊接，如果采用了含铬量小于3.0%钢质或奥氏体或镍基的填充金属，最低保温温度为 705。b）最高保温温度：1)当不知道填充金属实际化学成分时，最高保温温度为 775；
18、2)已知填充金属中镍、锰成分为 1.0%Ni+Mn1.50%时，最高保温温度不超过 775，以防热影响区硬度过低。c）焊件的部分温度高于上述允许焊后热处理温度导致焊接接头硬度过低时，应采取下列任一措施：1)焊件应整体重新进行正火、回火；2)如果超过 775 或 4.3.1.4b)2)规定的最高保温温度，但不超过 800，应去除焊缝金属重新焊接；3)去除焊件上加热超过 800 及相邻不小于 75 mm 的部分，重新正火、回火或更换。4.3.2 焊后热处理的保温时间，可以在一次热处理过程中完成，也可以是在相同保温温度下，多次热处理过程的累计。4.3.3 在保温时除另有规定外，各测温点的温度允许在热
19、处理工艺规定温度的20 内，但不能超出规定的限值。4.3.4 不同钢号钢材相焊时，焊后热处理温度应按焊后热处理温度较高的钢号执行，但温度不应超过两者中任一钢号的下相变点Ac1。当焊后热处理对要求热处理温度较低侧的材料强度带来较大影响时，设计方应采取必要的补偿措施。T/CSTM 005462021 9 4.3.5 非受压元件与受压元件相焊时，应按受压元件的焊后热处理规定执行。4.3.6 对有再热裂纹倾向的钢材，在焊后热处理时应防止产生再热裂纹。4.3.7 焊后热处理工艺参数的通用限值：a）焊件升温至 400 后，加热范围内升温速度不超过（5500/PWHT）/h(为焊件壳体最大厚度，单位为 mm
20、)，且不应超过 220/h；b）焊件升温期间，加热范围内任意长度为 4600 mm 范围内的温差不得大于 140；c）焊件保温期间，加热范围内最高与最低温度之差不得大于 80；d）升温和保温期间应控制加热范围内气氛，防止焊件表面过度氧化；e）焊件温度高于 400 时，加热范围内降温速度不超过（7000/PWHT）/h(为焊件壳体最大厚度，单位为 mm)，且不应超过 280/h；f）焊件在高于 400 的加热与冷却过程中，加热与冷却速度不小于 55/h，如不产生有害作用时，可以降低加热与冷却速度；g）加热区域降温时，待均温带所示范围内温度低于 400 后自然冷却。4.3.8 局部焊后热处理时，如
21、有必要可在背面布置加热器和绝热材料。4.3.9 筒体开口接管的局部焊后热处理时，加热带应环绕包括均温带在内的筒体全圆周。如不产生有害的温度梯度，在离开均温带较远处，可减少加热带的宽度或降低其温度。4.3.10 较大截面半径的椭圆形封头、半球形封头上的接管局部焊后热处理时，均温带呈圆形覆盖在焊缝及周围。加热带尺寸需足够大，均温带、加热带尺寸见图 3。符号说明：Wn焊缝的最大宽度；SB壳体或封头的圆形均温带（最小尺寸等于 Wn加上 SBR。SBR是均温带边缘到接管或补强圈焊缝边缘的距离）；L加热带边缘的温度为保温温度一半的距离；HB加热带宽度；GCB隔热带宽度；t壳体、封头或接管的公称壁厚；R壳体
22、、封头或接管内半径。图3 椭圆形封头、半球形封头上接管的圆形加热 T/CSTM 005462021 10 4.3.11 均温带所示体积范围内任意一点温度都应符合焊后热处理的规定。加热带应保证均温带所示体积范围的温度值，隔热带则应保证热能效率，并防止产生有害的温度梯度。4.3.12 均温带宽度、加热带宽度及隔热带宽度的确定应符合下列规定：a)均温带的最小宽度为焊缝最大宽度两侧各加PWHT或 50 mm，取两者较小值；在返修焊缝两端各加PWHT或 50 mm，取两者较大值；b)对于PWHT50 mm，加热带宽度为 HB7nhk（1n3)，隔热带宽度为 GCBHB2a；c)对于PWHT50 mm，焊
23、后热处理前应对加热带宽度和隔热带宽度进行验证性试验。注：n为GB/T 30583-2014规定的条件系数（1n3)，a为GB/T 30583-2014规定的隔热附加值(200 mm350 mm)。5 主副加热区局部焊后热处理 5.1 主副加热局部焊后热处理原理 5.1.1 传统局部热处理对焊缝部位加热，加热膨胀，冷却收缩产生“收腰变形”如图 4 所示，内表面产生新的二次拉伸应力，导致内表面应力增大，对应力腐蚀开裂影响较大。图4 主加热产生的“收腰变形”示意图 5.1.2 主副加热局部热处理示意图如图 2 所示，主副加热局部热处理采用两种加热区：主加热区：施加在焊接接头处，目的是调控微观组织、微
24、观残余应力和部分宏观残余应力；副加热区：施加在离焊缝一定距离，和焊缝形成温度梯度，产生反变形如图 5 所示，抵消焊态残余应力和主加热因“收腰变形”产生的二次应力，使得内表面拉伸残余应力降低甚至变为压应力。5.1.3 为消除焊接残余应力，PD 5500:2015 和 EN 13445-4:2009 推荐加热宽度不小于 5Rt，WRC 452推荐的加热宽度为 5t+4Rt。但是当设备直径增大，加热带宽度增大，现场无法实施。主副加热局部热处理的优点就是解决这一难题，对主加热区的宽度要求是要能够满足均温区的均温性要求，改善焊接接头的组织和性能，而内表面的残余应力调控通过副加热实现。对于存在应力腐蚀开裂
25、、临氢环境、高温环境、疲劳工况等对消除残余应力有切实要求的焊接结构，推荐使用主副加热区局部焊后热处理方法。图5 副加热产生的反变形示意图 T/CSTM 005462021 11 5.2 主加热区关键工艺参数 5.2.1 在充分考虑母材、焊接材料、服役状态、焊接工艺规范及结构特征等诸多因素的基础上，根据产品有关的设计及制造法规、技术条件或者焊接工艺评定结果，对焊后热处理的工艺规范予以确定。5.2.2 升降温速率及恒温时间应符合下列要求：a)升温至 400 后，升温速率不应超过（5 500/PWHT）/h，且任何情况下不应超过 220/h；b)保温温度及保温时间的选择可参考 GB/T 30583-
26、2014 确定；在保温过程中，各温度测量点的温度均应在热处理温度规定的范围内，其差值不应大于 28；c)降温时的冷却速率不宜超过（7 000/PWHT）/h，且不应超过 280/h，温度降至 400 后可自然冷却；d)在加热及冷却过程中，被加热件的加热部分在 4 600 mm 范围内的最大温差不应超过 140。5.2.3 均温带宽度、加热带宽度及隔热带宽度的确定应符合下列规定：a)均温带的最小宽度为焊缝最大宽度两侧各加PWHT或 70 mm，取两者较小值；在返修焊缝两端各加PWHT或 70 mm，取两者较大值；b)当PWHT70 mm 时，可采用陶瓷电阻加热片加热或者中频感应加热，加热带宽度为
27、WP(68)mPWHT(1m3)，隔热带的宽度为 GCB(34)WP；c)对于PWHT70 mm，采用中频感应加热时，感应电缆的缠绕宽度为WP(68)mPWHT(1m3)，隔热带的宽度为 GCB(34)WP；采用卡式炉加热，卡式炉有效的加热带宽度为 3 000 mm，卡式炉两侧的保温宽度宜为 1 000 mm1 500 mm。注：m为条件系数（1m3)。5.3 副加热区关键工艺参数 5.3.1 副加热区的热处理工艺参数 5.3.1.1 副加热区的热处理工艺参数应符合下列规定：a）副加热区最高温度为主加热区热处理保温温度的 40%60%，且应不超过 450；b）副加热区升温速率应不超过 100/
28、h；c）副加热区温度达到最高温度时，同一位置内壁、外壁之间的温度差应不大于 60。5.3.1.2 副加热区宽度的确定应符合下列规定：a）当PWHT70 mm 时，可采用陶瓷电阻加热片加热或者中频感应加热。当PWHT30 mm 时，副加热区的宽度为WS120 mm，隔热带的宽度为 GCB(34)WS。当 30PWHT70 mm 时，副加热区的宽度为WS200 mm，隔热带的宽度为 GCB(34)WS；b）当PWHT70 mm 时，采用中频感应加热，副加热区感应电缆的缠绕宽度为WS(34)PWHT，隔热带的宽度为 GCB(34)WS；采用卡式炉加热，副加热区的宽度为 600 mm800 mm，卡式
29、炉两侧的保温宽度宜为 500 mm700 mm。5.3.2 主副加热区间距的确定 5.3.2.1 对于相同材料、相同厚度的环焊接接头，主副加热间距可根据直径、壁厚及材料按附录 A 来确定（遇中间值用插值法）。5.3.2.2 其他情况间距的确定应按下列规定：a）对于不相同材料、相同厚度的焊接接头，两侧副加热区到焊接接头中心的距离应分别按附录 A来确定；b）对于相同材料不同厚度的焊接接头，两侧副加热区到焊接接头中心的距离应分别按附录 A 来确T/CSTM 005462021 12 定；c）对于封头（球形、椭圆形、蝶形封头、锥形、法兰）与筒体的焊接接头，在筒体侧设置单侧副加热区，主副加热区的间距应按
30、附录 A 来确定；d）对于直管与弯管的环焊接接头，主副加热区的间距应通过数值模拟和相关实验验证。5.3.3 先对主加热区加热，待主加热区温度降至室温后，再进行副加热区加热。6 热处理技术准备 6.1 热处理人员 6.1.1 焊后热处理人员包括热处理责任工程师和热处理操作人员（也称热处理操作工）。6.1.2 焊后热处理人员应接受必要的培训，能阅读、理解和执行热处理工艺文件，如调节程序、安装热电偶、温度测量计量仪表维护等。6.1.3 热处理责任工程师的职责为：a)负责编制焊后热处理作业指导书或工艺卡等技术文件，进行技术交底；b)指导、监督热处理工的工作，对焊后热处理过程及结果进行评价；c)收集、汇
31、总、整理焊后热处理的资料。6.1.4 热处理操作工的职责为：a)按焊后热处理作业指导书或工艺卡进行施工；b)了解热处理工序及工艺要求，掌握热处理记录表格填写要求，能及时、准确、完整的填写热处理记录；c)热处理后进行自检。6.2 焊缝表面清理 热处理时，整个加热范围内应无油脂、机加工液体、检测用残留物（如超声波检测耦合剂、液体渗透剂和磁粉检测液体等）和其它在加热后会对焊件有害的污染物。6.3 热处理施工环境 热处理施工环境应符合下列规定：a)不应暴露在雨、雪等恶劣天气下进行；b)进行热处理时，应有连续、可靠的电力或燃料保障。6.4 其他注意事项 其他注意事项应符合下列规定：a)当水平放置进行加热
32、时，应通过计算分析确定鞍座、滚轮架等支撑间距合理，避免加热区域产生永久性弯曲变形；b)当垂直位置进行加热时，轴向自重载荷和偏心、风载荷引起的弯矩的总应力应小于保温温度下的许用屈服应力；c)当对不等厚焊接接头进行局部热处理时，为防止变形不协调导致开裂，可采用筋板加固的方式来防止开裂，但需要计算热处理过程中结构不连续部位的应力并进行校核；d)在加热前，要解除所有抑制容器膨胀的附件，使得被加热对象在热处理过程能够在所有方向（轴向、径向和周向）自由膨胀收缩。T/CSTM 005462021 13 7 加热设备、温度测量设备及其保温毯 7.1 通用原则 局部热处理相关设备应符合下列规定：a）热处理仪器设
33、备应符合工艺要求；b）热处理所使用的测温控制仪表、热电偶等计量器具应经过校准，并在有效期内使用；c）控制仪表的温度精度应在3 以内；d）计算机温度控制系统的显示温度应以自动记录仪的温度显示为准进行调整，采用计算机系统记录、显示的热处理曲线，系统误差应小于 0.5%。7.2 加热设备 7.2.1 陶瓷电阻加热片 陶瓷电阻加热片应符合下列规定：a）陶瓷电阻加热片的技术条件应符合 DL/T 8192019 附录 A 的规定；b）当陶瓷电阻加热片水平布置时，加热片的几何中心相对于焊缝中心应向下偏移 45 mm60 mm；c）对条状电加热带端部及焊缝两侧钢板厚度比大于 0.5 的部位，应采取增加辅助加热
34、片的方式进行补偿加热；d）对不易升温的位置，应铺设辅助加热片作为备用。7.2.2 中频电磁感应加热设备 7.2.2.1 感应加热电源应符合下列规定：a）感应加热电源的输出功率和频率能自动谐振跟踪（恒温闭环功能），并符合工艺要求；b）感应加热电源应具有工作频率快速自动跟踪技术。当更换感应加热器、感应线圈匝数或负载变化时，在不进行参数调整的条件下，感应电源应自动快速跟踪谐振频率，保证电源始终工作在最佳工作频率；c）感应加热电源应具备内置输出回路（包括感应器/感应电缆、延长电缆/铜排）绝缘电阻在线监测功能（即输出回路漏电检测功能），可设置绝缘电阻报警/保护值。当设备检测到绝缘电阻低于报警值时，设备应
35、立即切断输出，停止加热，并进行声光报警和报警信息显示，在排除故障后电源才可使用；d）感应加热电源应具有负载开路、短路、谐振过流、直流过压、谐振过压、过温、缺相、单元平衡、电抗超限保护功能等异常状态声光报警。在出现异常状态声光报警时，在感应加热电源屏幕上同步显示报警信息，同时应立即切断电源的输出；e）感应加热电源应具备温度测量和控制装置，能够进行温度自动记录，并可通过温度闭环控制系统进行全过程温度自动控制；f）在恒温模式下，感应加热电源应具有超温差保护功能；g）感应加热电源应具有电流衰减退磁功能，不应在焊件上留下剩磁。7.2.2.2 感应电缆应符合下列规定：a）感应电缆可采用空冷耐高温合金电缆或
36、水冷加热电缆；b）空冷耐高温合金电缆其普通工况可长时间耐温 450，水冷加热电缆的保温隔热毯温度不得高于 200；c）感应电缆绝缘等级应不低于 GB/T 201132006 中的 F 级。7.2.2.3 感应电缆的敷设应符合下列规定：T/CSTM 005462021 14 a）对于环焊接接头，感应电缆应以接头中心线为对称中心，左右对称缠绕，位于焊接接头中心的感应电缆排列稀疏，远离焊接接头中心的感应电缆排列密集；b）感应电缆的匝间距离应根据焊件的壁厚、材质、热处理工艺要求、拟订的加热宽度等参数确定；c）感应电缆的表面与工件表面的间隙为 10 mm80 mm；d）感应电缆应在线圈开始和结束的位置固
37、定，剩余的感应电缆线应双股绞合后，在垂直于筒体轴线的方向引出，使用玻纤、耐火砖或绝缘耐热材料架空，或者从水泥地面走线，但要远离钢铁壁面或导磁性结构件；e）感应电缆安装时，应避免匝间短路；f）当加热温度分布不符合工艺要求时，可用非金属绝缘拨杆调节感应电缆匝线之间的间距，以保证温度均匀分布：感应电缆匝线之间的间距增加，加热温度应降低；感应电缆匝线之间的间距减小，加热温度应升高；g）可采用下列两种不均匀的感应电缆排列方式，以减小筒体环缝断面在六点钟与十二点钟方向位置的温度差：1)在十二点钟方向位置均匀布置三根以上的云母条或陶瓷条，将感应电缆架高 10 mm20 mm，以降低十二点钟方向位置的温度；2
38、)十二点钟方向位置的所有感应电缆均稀疏排列，增大加热宽度；六点钟方向位置的感应电缆采用相对密集排列，缩小加热宽度，应保证 GB/T 150.4 或 GB/T 30583-2014 规定的最小热处理均温区宽度。7.2.3 卡式炉 7.2.3.1 卡式炉应符合下列规定：a）卡式炉应包括炉体、加热燃烧系统、温度测量与温度控制系统、排烟调压系统和导流系统；b）燃料、压缩空气、风及管线设备组装在炉体外壁，可拆卸，方便运输及移动；c）加热燃烧系统的高速调温烧嘴布置，应能保证烧嘴燃烧形成围绕筒体环向流动。7.2.3.2 卡式炉的安装应符合下列规定：a）热处理环焊接接头置于卡式炉炉膛中间，筒体工件与卡式炉之间
39、的缝隙采用保温隔热材料封堵严实；b）卡式炉炉外两侧筒体外壁应铺设保温隔热材料，保温隔热材料铺设宽度宜为 1 000 mm1 500 mm，保温隔热材料铺设厚度应大于 100 mm（见图 6），以避免有害的温度梯度；c）卡式炉及卡式炉两侧保温隔热部位的对应筒体内表面应铺设保温隔热材料，或在距离筒体环焊接接头中心两侧 2 000-3 000 mm 内部架设隔热墙进行封堵，封堵工装见图 6；d）在对有不完全封闭敞开端的筒体进行热处理时，宜将筒体的敞开端口完全封堵；e）筒体各开口接管宜用保温隔热材料塞堵严实。T/CSTM 005462021 15 堵端口工装卡式炉保温棉AA1000100tA-A热电偶
40、1#2#3#4#热电偶堵端口工装20003000单位为毫米 图6 卡式炉装炉及热电偶布置示意图 7.2.4 陶瓷电阻加热片、中频感应及卡式炉的加热 陶瓷电阻加热片、中频感应和卡式炉的加热宜符合下列规定：a）采用 06Cr18Ni11Nb、06Cr18Ni11Ti、06Cr17Ni12Mo3Nb 等材料的厚壁管道稳定化局部焊后热处理，宜使用中频感应加热方式；b）采用铬钼钢、铬钼钒钢制造的反应器、换热器等，以及其它材料制造厚度不小于 70 mm 的压力容器，宜使用中频感应加热方式；c）陶瓷电阻加热片加热、中频感应加热及卡式炉加热三种加热方式可根据现场实际情况及需要相互组合。7.3 温度测量设备 7
41、.3.1 热电偶的选择应符合下列规定：a）根据焊后热处理的温度、仪器的型号、温度测量与温度控制精度选择热电偶，热电偶的直径与长度应根据焊件的大小、加热宽度、固定方法选用；b）宜选用 K 分度的防水型铠装热电偶或 K 分度热电偶丝，其质量应分别符合 GB/T 2614、GB/T 16839.1 的规定；c）K 型热电偶应选择 K 型热电偶的温度补偿导线，当补偿导线超过 15 m，宜使用温度变送器；d）当采用中频感应加热时，宜选用金属丝编织屏蔽套的热电偶或 K 型热电偶，但应在感应电缆范围内的热电偶线外增加金属丝编织的屏蔽套。7.3.2 热电偶的固定应符合下列规定：a）宜采用点焊的方式或电容储能点
42、焊的方式固定热电偶，保证热电偶的热端与焊件接触良好；b）在热处理过程中应防止热电偶与焊件接触松动、脱落；c）采用焊接方式固定热电偶时，焊后热处理结束后应将热电偶焊点打磨干净并经表面检测合格。7.3.3 热电偶的布置应符合下列规定：a）温度测量点的数量及其布置应符合 GB/T 30583-2014 的规定；b）热电偶的安装位置与数量，应以保证温度测量和温度控制准确可靠、有代表性为原则；c）重要部位（如厚壁接管、不等厚大型插入板焊接接头处、裙座与壳体的焊接接头等特殊位置）的温度测量点可增加备用热电偶。7.3.4 热电偶的温度记录应符合下列规定：a）在焊后热处理过程中，热电偶的测量温度应连续自动显示
43、、记录、储存、打印，记录图（表）T/CSTM 005462021 16 上能够区分每个温度测量点的温度与时间；b）常规记录仪安装的记录纸，应与记录仪分度号标尺相匹配；c）数字温度控制系统的显示温度应以自动记录仪的温度显示为准进行校准；d）热处理保温过程中，工件均温区所示体积范围内的任意一点的温度都应在规定的范围内；e）焊后热处理的温度以在焊件上直接测量为准。7.4 保温毯 7.4.1 采用陶瓷电阻加热片的保温毯应符合下列规定：a）柔性陶瓷电阻加热用保温隔热材料的熔融温度应高于 1 150；b）在焊后热处理温度和保温时间内，保温隔热材料的保温性能不应降低；a）宜选用硅酸铝或玻璃棉、高硅氧布、矿渣
44、棉等材料制作保温隔热材料。7.4.2 采用中频感应加热的保温毯应符合下列规定：a）保温毯应按感应加热的热处理温度和耐温温度的要求进行选择；b）保温毯宜采用内外两层为玻璃纤维织物、中间层为陶瓷纤维棉或纳米气凝胶耐高温材料的复合结构；c）保温毯要均匀地缠绕在筒体内外壁上，应保持在圆周方向上每一处地方的保温毯厚度都应一致；d）当保温温度为 600 时，外壁保温毯的厚度不小于 50 mm；当保温温度为 700 时，厚度至少是 70 mm。内壁保温毯的厚度为 80 mm100 mm；e）缠绕多块保温毯时，两块保温毯之间的压接重叠应大于 150 mm，不应出现空隙。8 温度测量与温度控制 8.1 陶瓷电阻
45、加热片加热的温度测量与温度控制 8.1.1 陶瓷电阻加热片加热的温度测量 8.1.1.1 主加热区的温度测量应符合下列规定：a）热电偶包括两类热电偶：钢板或焊接接头处的温度测量（监控）热电偶和加热片上温度控制热电偶；b）设有温度控制热电偶的加热片，其对应位置应具有温度测量（监控）热电偶；c）温度测量热电偶的设置要求：每个单独控制的加热区域，其焊接接头中心及均温区边缘处均应设置温度测量热电偶；d）温度测量热电偶通过补偿导线连接到专用的温度测量设备（如无纸记录仪），记录热处理各温度测量点实时温度；e）与温度测量热电偶相连的温度测量设备应具有声光报警功能，热处理前应逐个设置报警温度区间，以便保温阶段
46、的温度监控和温度调节；f）温度控制热电偶宜焊接在 20 mm20 mm 薄钢片上，薄钢片应位于所在加热片温度最高处，并固定在加热片固定工装上；g）温度控制热电偶应按照热处理工艺曲线进行控制；h）主加热区以温度测量热电偶所记录的热处理温度-时间曲线，作为主加热热处理质量是否合格的判断依据；T/CSTM 005462021 17 i）温度控制热电偶所记录的热处理温度-时间曲线不需要进行记录。8.1.1.2 副加热区的温度测量应符合下列规定：a）副加热区的温度测量可只采用焊接在钢板上的温度测量热电偶进行；b）温度测量热电偶所记录的热处理温度-时间曲线作为副加热热处理质量合格的判断依据。8.1.2 陶
47、瓷电阻加热片加热的温度控制 8.1.2.1 陶瓷电阻加热片在升温、降温时的控制应符合下列规定：a）将每片或每组加热片连接至一个温度控制通道或温度控制设备，根据钢板温度测量点的温度对每片或每组加热片进行单独调节温度，从而满足整条焊接接头的均匀性；b）对于大型承压设备，宜采用手动调节温控箱进行升温，可采用小范围步进式多点分区升温方法，将钢板上温度测量点的温度向热处理的温度区间（例如 600 625）调节，升温的方法应符合下列规定：1)先将对应加热片温度测量点的温度按照工艺要求均调至 600 以下的某个温度点（如585、590 等）；2)等所有的温度测量点都稳定在此温度点 10 min20 min
48、后，再将对应的加热片的温度升至热处理的温度区间；3)每次升温的调节幅度宜为 5 10，越接近保温温度范围，升温的调节幅度越小，升温的调节幅度不宜超过 20，且每调节一次温度后应保持 10 min20 min，待温度稳定后才可进行下一次升温的调节。c）采用双面加热时，对应加热区域的加热片同时加温。8.1.2.2 保温控制应符合下列规定：a）保温阶段，观察温度测量热电偶的温度，对于接近保温范围的下限温度测量点，调升对应加热片的温度控制热电偶的温度；对于接近保温范围的上限温度测量点，调低对应加热片的温度控制热电偶的温度，以此使温度维持在保温范围之内；b）焊后热处理恒温过程中，任意温度测量热电偶显示的
49、数据应在规定的保温温度范围内。注：对于采用陶瓷电阻加热片进行加热，热处理要求温度控制精度高、温差范围窄、不能超温的情况下，建议采用本文件的温度测量和温度控制方法。对于其他情形的热处理，采用GB/T 30583-2014的温度测量和温度控制方法。8.2 中频感应加热的温度测量与温度控制 8.2.1 中频感应加热的温度测量 主加热区与副加热区的温度测量应符合下列规定：a）温度测量热电偶与温度控制热电偶均应焊接在钢板或焊接接头上，将接入系统中温度最高的热电偶作为温度控制热电偶，其它热电偶仅用作温度监视；b）当主加热区进行热处理时，焊接接头中心及均温区边缘处均应设置温度测量热电偶，任意温度测量热电偶显
50、示的数据应在规定的保温温度范围内。c）热电偶引线应与感应电缆的缠绕方向垂直，并用玻璃纤维胶带等材料将热电偶引线固定在壁面上。8.2.2 中频感应加热的温度控制 8.2.2.1 升温、降温的控制应符合下列规定：a）工件的感应加热温度控制采用步进式升温方法，具体方法见 8.1.2.1 b）；T/CSTM 005462021 18 b）电缆的缠绕可根据热处理实际情况改变匝间距。8.2.2.2 保温控制应符合下列规定：a）热电偶在筒体的内、外壁点焊后，可设置内外壁温差保护范围（如 25）。当内外壁热电偶测得的温差超过 25 时，电源会自动降低功率输出，靠热传导对筒体实现均温。经过一段时间的热传导，当内