李俊峰，姚鵬樂，趙永遠，王青

(河南華電金源管道有限公司，鄭州 451162)

局部熱處理常見問題的分析與處理

李俊峰，姚鵬樂，趙永遠，王青

(河南華電金源管道有限公司，鄭州 451162)

結(jié)合施工實際，從熱輸入、熱電偶、加熱器3個方面分析接頭的焊后熱處理常見故障產(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型及應(yīng)對措施。對發(fā)生故障后，可能出現(xiàn)的硬度異常情況進行分析討論，并根據(jù)標準及金屬相變原理提出處置方案。根據(jù)生產(chǎn)實際，對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；常見故障；分析與處理

0 引言

在電站鍋爐施工現(xiàn)場，所有焊口都需要以局部熱處理的形式進行處理。在電站配管廠家，為保證工程進度，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)場條件錯綜復(fù)雜，人員走動頻繁，處理持續(xù)時間較長(8～28 h)，可能會出現(xiàn)意想不到的故障。某公司經(jīng)過多次對比、分析與討論，對于局部熱處理常出現(xiàn)的故障及應(yīng)對措施，進行了總結(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，中斷時機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 常見故障類型及表現(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。施工過程中，突然跳閘、溫控柜超負荷運行或者二次線斷開，都有可能使溫度失去控制，導(dǎo)致實際溫度達不到工藝要求。出現(xiàn)這種情況時，應(yīng)當立即切斷電源，防止意外發(fā)生，同時仔細檢查，找出故障的原因并排除，確認無誤后再酌情處理。

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)為室溫或遠低于熱電偶熱端的溫度，此時，溫控柜會持續(xù)供電。持續(xù)加熱會造成加熱區(qū)溫度過高，可能會引起焊縫及鄰近母材金屬組織惡化，對加熱區(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，此時溫控柜出現(xiàn)異常，溫控柜示數(shù)出現(xiàn)錯誤提示，溫控柜停止加熱，對材質(zhì)本身不會產(chǎn)生影響。

1.3 加熱器故障

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

(1)1支熱電偶僅控制1個加熱器或多個加熱器之間串聯(lián)。當1個加熱器的加熱絲斷開時，溫控柜停止送電，同時觀察到溫控柜示數(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個或2個以上的加熱器且各個加熱器之間并聯(lián)(熱電偶與1個加熱器直接接觸)。測溫加熱器斷開，該加熱器停止工作，其他加熱器繼續(xù)運行，此時可觀察到對應(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個或2個以上的加熱器且各個加熱器之間并聯(lián)(熱電偶與1個或多個加熱器未直接接觸)。非測溫加熱器斷開，此時未斷開加熱器正常工作，斷開的加熱器停止加熱，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 故障類型及應(yīng)對措施

故障出現(xiàn)后，根據(jù)中斷的時機，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，有加熱速度過快和加熱中斷2種類型。加熱速度過快，可能會引起內(nèi)外壁溫差較大，管道內(nèi)部熱處理不充分。應(yīng)對措施：無論出現(xiàn)哪一種故障，檢查排除后，可根據(jù)焊口本身當時的溫度，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)當適當增加恒溫時間，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)致恒溫溫度過高或恒溫溫度過低。恒溫階段是焊后熱處理的核心階段，在此階段出現(xiàn)故障，很容易對熱處理質(zhì)量產(chǎn)生本質(zhì)影響。恒溫溫度過低或恒溫階段中斷，可能會造成熱處理不足，回火不完全；溫度過高，則容易引起組織惡化，出現(xiàn)過熱或過燒組織，嚴重情況可出現(xiàn)脫碳和氧化。應(yīng)對措施：如果判斷為恒溫溫度過低或恒溫階段中斷，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間總和，不得少于最短所需的恒溫時間；如果判斷為恒溫溫度過高，則應(yīng)立即停止恒溫，進入降溫階段，按工藝要求的降溫速度進行降溫，待焊口硬度檢驗后再酌情處理。

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

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

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重超溫時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熱所導(dǎo)致的。應(yīng)對措施：焊后熱處理恒溫溫度超標或恒溫時間過長而導(dǎo)致硬度值低于規(guī)定值90%的或金相檢驗判定為焊縫金屬過熱的焊縫，除非可以現(xiàn)場實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。若硬度最低點低于下限，則需要做進一步金相觀察；若未出現(xiàn)硬度偏低的區(qū)域，僅是由于個別點硬度超上限，重新處理即可，同時在硬度的最高點和最低點布置熱電偶，硬度偏高區(qū)域可適當提高熱處理溫度。

一般情況下，焊后熱處理過程中出現(xiàn)故障，也有可能使硬度合格，此時應(yīng)擴大檢測范圍。但無論硬度檢測是否合格，均應(yīng)作記錄。

4 可采取的預(yù)防措施

針對可能出現(xiàn)的故障，可采取的預(yù)防措施有以下幾個方面。

(1)溫控柜應(yīng)設(shè)專人定期打掃清理維護，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，保證記錄準確，工作穩(wěn)定。

(3)因焊后熱處理溫度高、加熱時間長，包扎時避免使用老化的加熱器。

(4)當多個加熱器并聯(lián)或者串聯(lián)時，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1臺溫控柜同時處理多個焊口時，應(yīng)相互錯開升溫階段，盡量避免同時到達恒溫溫度；嚴禁溫控柜滿負荷或超負荷加熱運轉(zhuǎn)。

(6)當監(jiān)測熱電偶與控溫熱電偶出現(xiàn)較大溫差時，應(yīng)分析原因并進行處理。

(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)焊后熱處理過程中，應(yīng)設(shè)專人進行巡檢，至少每0.5 h巡檢1次，發(fā)現(xiàn)問題，應(yīng)及時檢查處理。焊后熱處理場區(qū)應(yīng)進行隔離或圍擋，避免無關(guān)人員入內(nèi)。

5 結(jié)束語

焊后熱處理是能夠改變材料性能的最后一道工序，對電站的運行安全起著極其重要的作用。故障出現(xiàn)以后，會對焊接接頭的質(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)擴大，無法解決則應(yīng)報技術(shù)管理部門，無論問題是否解決，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)計及研發(fā)相關(guān)工作(E-mail:lijunfeng0829@126.com)。