殼法蘭焊后熱處理工藝方法
【專利說明】
[0001]技術(shù)領(lǐng)域:本發(fā)明涉及一種殼法蘭焊后熱處理的工藝方法。
[0002]【背景技術(shù)】:屏蔽電機是核電站核島極其關(guān)鍵的設(shè)備，屏蔽電機主栗制造成功與否直接關(guān)系到一回路主設(shè)備的國產(chǎn)化率及第三代AP1000非能動先進壓水堆核電站技術(shù)引進的成敗。主栗電機的完整性對一回路的安全運行有著重要的影響，其中機座殼法蘭堆焊后的熱處理成為主栗電機制造環(huán)節(jié)中的一道技術(shù)難題。殼法蘭材料為美國機械工程師協(xié)會第Π卷SA508M 1 級材料(ASME SA508M Gradel)，壁厚 117mm，重量 19t。
[0003]參考美國機械工程師協(xié)會標準第m卷NB分卷(ASMENB分卷)要求，對此類材料的常規(guī)焊后熱處理溫度為595°C?675°C，保溫時間2h/2in，每增加lin保溫時間增加15min，升降溫速率可不必低于56°C/h。如按以上常規(guī)工藝對其進行焊后熱處理，因殼法蘭尺寸較大、保溫時間較短，無法達到釋放焊接殘余應(yīng)力的效果，同時還會因殼法蘭升降溫速率的控制不均而產(chǎn)生新的應(yīng)力。根據(jù)以上情況，必須制定合理的焊后熱處理工藝，方能滿足殼法蘭產(chǎn)品件的使用要求。
[0004]
【發(fā)明內(nèi)容】
:本發(fā)明的目的是提供一種殼法蘭的焊后熱處理工藝方法，避免由于殼法蘭的焊后熱處理工藝不當導致的焊接應(yīng)力釋放不徹底，保證整個產(chǎn)品件有良好的性能和質(zhì)量。
[0005]本發(fā)明的技術(shù)方案為:
[0006]一種殼法蘭焊后熱處理工藝方法:
[0007](1)采用十二區(qū)控溫臺車式電阻爐對殼法蘭進行焊后熱處理；
[0008](2)熱處理過程:工件豎直置于爐內(nèi)，法蘭端向下；工件布置四支外置熱電偶，其中兩支熱電偶置于殼法蘭距焊縫1英寸范圍內(nèi)，另外兩支熱電偶置于堆焊層表面，殼法蘭焊縫與堆焊層兩個位置熱電偶應(yīng)相距180°，以監(jiān)測工件熱處理過程溫度；
[0009](3)熱處理工藝:工件入爐時，爐溫不得超過149°C，加熱速率:41.5 ± 13.5°C/h，焊后熱處理溫度范圍:579.5 ± 13.5°C，保溫時間2 10h，冷卻速率:41.5 ± 13.5°C/h，當工件溫度< 315°C時，出爐空冷;315°C以上控制工件的升、降溫速率；
[0010](4)熱處理方法:采用臺車式熱處理爐對殼法蘭進行焊后熱處理，工件室溫入爐，以20°C/h的升溫速率升至250°C后轉(zhuǎn)以41°C/h的升溫速率升至590°C，后以10°C/h的降溫速率降至保溫溫度580°C+10h，降溫速率設(shè)定為41°C/h至400°C以下后以55°C/h的降溫速率降至200°C出爐空冷;循環(huán)風機采用1350r/min。
[0011]本發(fā)明通過改變常規(guī)的熱處理方法及工藝參數(shù)，達到了殼法蘭焊接后釋放殘余應(yīng)力的目的，滿足了殼法蘭的設(shè)計使用要求，擺脫了因原有熱處理工藝方法不合理而導致應(yīng)力集中的弊病，降低了設(shè)備使用風險。按照美國機械工程師協(xié)會標準NB分卷(ASME NB分卷)規(guī)定的工藝要求，殼法蘭材料的焊后熱處理溫度為595°C?675°C，保溫時間為3.5h，工件的升降溫速率不必低于56°C/h。在按以上常規(guī)工藝方法進行焊后熱處理后發(fā)現(xiàn)，殼法蘭的焊接殘余應(yīng)力并未能明顯消除，在此情況下，為滿足產(chǎn)品的使用性能，必須摸索新的熱處理工
Ο
[0012]鑒于以上技術(shù)方案，并通過制作1:1全尺寸模擬件，經(jīng)過反復試驗，進而摸索確定出新的熱處理工藝，即保溫溫度設(shè)定為579.5± 13.5°C，保溫時間1 10h，升降溫速率為41.5±13.5°C/h。采用此種工藝方法既擺脫了因工件升降溫速率過高而產(chǎn)生新的殘余應(yīng)力的危險，又避免了工件因升降溫速率過低而影響產(chǎn)品的使用性能等缺陷。該工藝方法，是在美國機械工程師協(xié)會標準第ΙΠ卷NB分卷(ASME NB分卷)規(guī)定的工藝方法的基礎(chǔ)上，根據(jù)殼法蘭的具體尺寸及使用情況進行工藝細化，進而總結(jié)出一套完整的熱處理工藝方法以指導生產(chǎn)。該熱處理工藝已在同材質(zhì)、同尺寸的模擬件上獲得驗證，并已在多臺產(chǎn)品中得到應(yīng)用，使用性能良好，達到產(chǎn)品預期效果。
【附圖說明】
:
[0013]圖1為殼法蘭產(chǎn)品件結(jié)構(gòu)簡圖
[0014]圖2為本發(fā)明的熱處理工藝
[0015]圖3為殼法蘭焊后熱處理實際操作溫度設(shè)定曲線
【具體實施方式】
:
[0016](1)圖1所示為殼法蘭產(chǎn)品件結(jié)構(gòu)簡圖。在對其進行熱處理之前，必須保證設(shè)備有效加熱區(qū)滿足產(chǎn)品件的尺寸要求，并配備風機循環(huán)及冷卻系統(tǒng)；
[0017](2)熱處理順序:先將殼法蘭豎直放于熱處理爐的有效加熱區(qū)內(nèi)，并用特制墊塊墊平，以防止熱處理過程中的工件變形。同時，在法蘭端距焊縫1英寸范圍及殼體鋪焊位置各放置2支外置熱電偶，并互呈180°，以監(jiān)測工件溫度；
[0018](3)熱處理工藝:如圖2所示，工件入爐時，爐溫不得超過149°C，加熱速率:41.5土13.5°C/h，焊后熱處理溫度:579.5± 13.5，保溫時間2 10h，冷卻速率:41.5± 13.5°C/h，當工件溫度< 315°C時，出爐空冷;315°C以上控制工件的升、降溫速率；
[0019](4)熱處理方法:如圖3所示，采用臺車式電阻爐對殼法蘭進行整體加熱。電阻爐采用十二區(qū)控溫，內(nèi)設(shè)循環(huán)風機，并在爐膛四壁安裝不銹鋼導流板，以保證爐膛溫度均勻性要求。同時，熱處理爐需配備自動降溫系統(tǒng)，以滿足殼法蘭降溫速率的要去。殼法蘭室溫入爐，以20°C/h的升溫速率升至250°C后轉(zhuǎn)以41°C/h的升溫速率升至590°C，后以10°C/h的降溫速率降至保溫溫度580°C+10h，降溫速率設(shè)定為41°C/h至400°C以下后以55°C/h的降溫速率降至200°C出爐空冷。循環(huán)風機風速采用1350r/min。
[0020]因殼法蘭焊接量較大，故在焊接完成后需進行焊后熱處理，以消除焊接應(yīng)力。在此基礎(chǔ)上需制定相應(yīng)的熱處理工藝以指導產(chǎn)品生產(chǎn)。根據(jù)工件的產(chǎn)品尺寸并結(jié)合美國機械工程師協(xié)會標準中對該材料焊后熱處理的相關(guān)規(guī)定，工藝先后采用以下兩種方法對其進行焊后熱處理并進行相關(guān)性能檢測，試驗結(jié)果顯示，采用以下熱處理方法的性能結(jié)果未能滿足產(chǎn)品的設(shè)計使用要求，故需更改熱處理工藝，相關(guān)信息如下:
[0021]實施例1:采用相對較低的熱處理溫度，并適當延長保溫時間，同時調(diào)整工件的升降溫速率，即保溫溫度采用580°C，保溫時間10h，升降溫速率采用為60°C/h，采用此種工藝進行的熱處理，經(jīng)試驗結(jié)果顯示，殼法蘭的焊接殘余應(yīng)力雖有部分消除，但仍不夠完全，且因加熱及冷卻速率過快，亦帶來新的殘余應(yīng)力。
[0022]實施例2:在溫度及時間不變的情況下，調(diào)整工件的升降溫速率，將原有升降溫速率進行調(diào)整，即保溫溫度580°C，保溫時間10h，升降溫速率為25°C/h，采用該種熱處理工藝，經(jīng)試驗結(jié)果顯示焊接殘余應(yīng)力已全部消除，但存在組織粗大、沖擊功下降等缺陷。
【主權(quán)項】
1.一種殼法蘭焊后熱處理工藝方法，其特征是: (1)采用十二區(qū)控溫臺車式電阻爐對殼法蘭進行焊后熱處理； (2)熱處理過程:工件豎直置于爐內(nèi)，法蘭端向下;工件布置四支外置熱電偶，其中兩支熱電偶位于殼法蘭距焊縫1英寸范圍內(nèi)，另外兩支熱電偶位于堆焊層表面，殼法蘭焊縫與堆焊層兩個位置熱電偶應(yīng)相距180°，以監(jiān)測工件熱處理過程溫度； (3)熱處理工藝:工件入爐時，爐溫不得超過149°C，加熱速率:41.5± 13.5°C/h，焊后熱處理溫度范圍:579.5 ± 13.5°C，保溫時間2 1 Oh，冷卻速率:41.5 ± 13.5°C/h，當工件溫度<315°C時，出爐空冷;315°C以上控制工件的升、降溫速率； (4)熱處理方法:采用臺車式熱處理爐對殼法蘭進行焊后熱處理，工件室溫入爐，以20°C/h的升溫速率升至250°C后轉(zhuǎn)以41°C/h的升溫速率升至590°C，后以10°C/h的降溫速率降至保溫溫度580°C+10h，降溫速率設(shè)定為41°C/h至400°C以下后以55°C/h的降溫速率降至200°C出爐空冷;循環(huán)風機采用1350r/min。
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種殼法蘭焊后熱處理工藝方法，采用臺車式熱處理爐對殼法蘭進行焊后熱處理，工件室溫入爐，以20℃/h的升溫速率升至250℃后轉(zhuǎn)以41℃/h的升溫速率升至590℃，后以10℃/h的降溫速率降至保溫溫度580℃+10h，降溫速率設(shè)定為41℃/h至400℃以下后以55℃/h的降溫速率降至200℃出爐空冷；循環(huán)風機采用1350r/min。本發(fā)明達到了殼法蘭焊接后釋放殘余應(yīng)力的目的，滿足了殼法蘭的設(shè)計使用要求，擺脫了因原有熱處理工藝方法不合理而導致應(yīng)力集中的弊病，降低了設(shè)備使用風險。
【IPC分類】C21D9/50
【公開號】CN105463176
【申請?zhí)枴緾N201510874357
【發(fā)明人】曲兆國, 李雅范, 李夢啟, 張韻曾, 劉大為, 鄭吉偉, 秦斌, 張鵬, 杜鵑
【申請人】哈爾濱電氣動力裝備有限公司
【公開日】2016年4月6日
【申請日】2015年12月2日