bb现场焊接热处理管理分析及工艺试验数据分析.doc
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1、现场焊接热处理管理分析及工艺试验数据分析前 言新中国成立后,在吸收、消化、借鉴国外技术的基础上,随着机组容量的提高,国内火电机组用钢开始逐渐多起来,并日益复杂化,从上世纪七十年代后期,开始出现专业热处理施工人员,并成立了专门的热处理班组。焊接热处理做为一个独立的专业,开始为保证焊接质量和火电机组安全运行发挥日益重要的作用。特别是上世纪九十年代,容量300MW及以上火电机组开始在国内大量涌现,进入二十一世纪后,我国的电力工业更是进入了快速发展时期。超临界600MW及以上机组,超超临界机组的上马,以T/P91为代表的新型火电用钢的出现,对焊接热处理人员的素质,热处理的技术装备,技术手段提出了越来越
2、高的要求,而且,人员素质、热处理技术和手段,也成为制约这些新钢种焊接质量的主要瓶颈。解决这方面的问题,需要针对热处理人员进行工作前相关的技能培训(包括内部培训及外部培训取证),并经常组织热处理人员对新技术、新工艺进行研讨和交流,是目前迫切而必须重视并解决的问题运用新技术和方法,稳定和提高焊接热处理质量,也将成为保证焊接接头性能,保证机组安全稳定运行的关键。本课件主要是以总结实践经验为基础,以试验数据为依据编写的,对焊接热处理管理和现场操作工作有参考价值,可供焊接热处理管理和操作人员参考使用。由于编写时间较短,编写内容尚不够全面慎密,难免有疏漏之处,敬请电力焊接热处理同仁给予谅解和指正。第一部分
3、:焊接热处理管理现场热处理工作是多方面的,热处理人员除需要掌握焊接基础知识;热处理基础知识;金属材料知识;电工及电子学;热处理工艺及相关规程等多方面的知识外,还应掌握相关的现场管理知识,热处理管理实际也是质量和操作工艺过程的管理,对热处理的工艺,焊接热处理人员都已经掌握,现在的问题是怎样管理好,执行好。质量管理是工程建设的基础,关系到机组是否能安全运行。现场质量管理是每位焊接热处理人员必须掌握的,尤其是对新型电站用钢的热处理更需要理论方面的指导。 过去很长时间,电厂用的都是简单的低合金钢,对热处理温度不十分敏感,热处理的效果难以显现,有关焊接热处理的技术规定一直包含在焊接技术规程里,而该规程的
4、重点是在焊接方面,对许多影响热处理质量的重要因素没有严格加以控制。这给人们造成一种错觉:焊接热处理的技术含量不高,什么专业的人员都可以干。长此以往,热处理的管理远落后于焊接管理。如今,加入少量多合金元素的新钢种不断涌现(新钢种对温度又十分敏感),对热处理技术有了更高的要求,这更显出热处理管理和工艺水平的滞后。为适应新钢种在电站工程建设中的工艺需要和质量控制, 于2002年颁发了火力发电厂焊接热处理技术规程,着重回答焊接件的热处理问题;2010年对火力发电厂焊接热处理技术规程,进行了重新修订。在施工中,确实发现热处理的问题比较普遍,具有共性。为改变这种状态,需要采取的措施:一是加强对焊接热处理技
5、术人员的培训;二是对热处理进行重点检查;三是事前对热处理工作进行指导和提示;四是主管领导要重视热处理工作。一、热处理专业知识 对于焊接热处理人员,首先要了解最基本的热处理知识,才能更好的做好热处理工作前的工艺和材料的准备工作,为更好完成热处理工作打好基础。1焊接热处理在焊接之前、焊接过程中或焊接之后,将焊件全部或局部加热到一定的温度,保温一定的时间,然后以适当的速度冷却下来,以改善工件的焊接工艺性能和力学性能,是改善焊接接头的金相组织的一种工艺方法。焊接热处理包括预热、后热和焊后热处理。2焊后热处理焊接工作完成后,将焊件加热到一定的温度(材料的相变温度Ac1以下),保温一定时间,使焊件缓慢冷却
6、下来,以改善焊接接头的金相组织和性能或消除残余应力的一种焊接热处理工艺。3焊前预热及主要作用是什么? 焊接开始前,对焊件的全部或局部进行加热的一种焊接热处理工艺。焊前预热有利于调节焊接热输入,降低焊接接头的冷却速度,避免淬硬组织,并有利于氢的逸出, 还可使工件温度均匀化,减少工件的热应力。因而,对有淬硬倾向的钢进行焊前预热是防止焊接冷裂纹的有效手段。 4焊后热处理其主要目的是什么? 其目的是为了改善焊接接头的金相组织和性能,或降低焊接接头的残余应力。 5“焊接热处理”与“焊后热处理”是否是一个概念? 焊接热处理是在整个焊接过程(包括焊前预热)的某一阶段或焊后对焊件进行加热、保温、冷却的一种工艺
7、方法。包含了预热、后热、焊后热处理。可见,焊接热处理所指更广,而焊后热处理仅是焊接热处理的一种工艺。 6什么是局部加热 “局部加热”是指仅对部分焊缝加热 .7后热工艺是什么?其目的是什么? 后热工艺是指焊接工作停止后,立即将焊件加热到300400,保温2h4h,然后缓冷的一种焊接热处理工艺,实际上是除氢处理,其目的是为了加速氢的逸出。8对马氏体型钢(如F12钢或P91、 P92钢)后热时机应如何选择? 应在焊后冷却保温段结束后,也就是马氏体转变结束后进行。 9焊接热处理中常用的加热方法有哪些? 常用的加热方法有电加热(如电阻炉加热、柔性陶瓷电阻加热、远红外电加热、工频感应加热、中频感应加热)、
8、火焰加热(如氧-乙炔、高压煤油、天然气、液化石油气等)。 10柔性陶瓷电阻加热与远红外电加热有何区别? 柔性陶瓷电阻加热是指采用在电阻丝外套以一定形状和尺寸的柔性陶瓷,并配以必要的辅助元件的加热装置所进行的加热,这种加热方法在工件表面以辐射热为主,在工件内部以热传导为主进行加热。 远红外电加热则是在柔性陶瓷电阻加热装置的基础上,配合远红外涂料,或在陶瓷组件中加入能够显著提高远红外辐射效果的材料,进行的电加热,这种加热以远红外辐射加热为主,热穿透效果好,因而工件表面和心部温度均匀性好。 11焊后热处理恒温时间包括哪两部分,恒温的目的是什么? 焊后热处理恒温时间包括(均+保),因而恒温的目的一是为
9、了均温,即使整个工件热处理部分达到规定的温度,二是使残余应力充分松驰。 12焊后热处理是如何降低或消除焊接应力的? 在热处理指示温度刚达到规定的温度时,表面与心部存在温差,会使焊件形成新的附加应力,但这种附加的热应力在随后的恒温过程中是可以减小甚至消除的。热处理的恒温段,残余应力急剧下降,在均温开始,残余应力水平最高,容易通过塑性变形释放应力。当均温到一定时间后,应力水平降低到金属不足以产生塑性变形时,残余应力即保留到最低限度了。 13为什么要控制焊接热处理时的升降温速度?升、降温速度直接关系到焊件厚度上各点间的温差,温差的出现会造成热应力,严重时可能导致焊缝或热影响区的变形甚至开裂。因而必须
10、对其进行限制。 二、机组及锅炉用钢的发展 做为焊接热处理人员,除应掌握相关的热处理基础外,还应对机组和钢材发展有一定了解,能扩宽自己的专业和技术水平。1关于机组的定义1.1国际上通常把主蒸汽压力在24.131MPa、主蒸汽/再热蒸汽温度为580600 / 580 610机组定义为高效超临界机组,即通常所说的超超临界(USC)机组。现阶段我国发展超超临界机组参数为:25MPa28MPa,温度为600 /600 ,一次再热。1.2亚临界火电机组蒸汽参数: P=1619MPa,T= 538/538或T= 540/ 540。 当蒸汽参数超过水临界状态点的参数(P=22.129MPa,T=374.12)
11、,统称为超临界机组,(Supercritical)以(SC)表示。一般超临界机组的蒸汽压力为2426MPa,其典型参数:P=24.1 MPa、538/ 538;我国正在建造的600MW超临界机组的参数为:P=25.4MPa、 538/ 566;或 P=25.4MPa、 566/ 566。2温度、压力、发电效率和能源(用煤)的关系3锅炉用钢的发展历程 铁素体钢的发展可以分为两条主线,一是纵向的主要耐热合金元素Cr成分逐渐提高,从2.25Cr到12Cr;二是横向的通过填加V、Nb、Mo、o等合金元素,小时的蠕变断裂强度由35 Mpa级向60 MPa级、100 MPa级、140 MPa级、180 M
12、Pa级发展。 4钢材的合金含量及对冷裂纹敏感性对冷裂纹敏感性是按:T23P92P122P91P22的顺序增高; 而合金含量是按: P22T23P91P92P122的顺序增加的。显然这与采用传统碳当量评估冷裂纹结果完全不一致。5新型耐热钢在我国1000MW机组的应用三、热处理过程质量管理 质量管理方面.ppt1施工作业前的准备工作施工准备工作在整个工程建设中占十分重要的地位,施工准备的好坏,不但影响是否能按时施工,同时在施工中也会影响工程进度、质量和效益,因此,热处理工作必须按照焊接工程进度和任务全面安排,才能有条不紊地开展质量管理及顺利的组织施工。准备工作包括以下内容:(1)计划管理计划管理包
13、括工期计划、热处理人员配备计划、热处理机具配备计划、成本计划和质量计划,材料预算编制及采购计划、供货厂家资格审查及质量情况调查、材料入库前的检查确认及不合格品处理,材料保管和使用等。其中成本计划包括质量成本计划;质量计划包括质量目标计划、质量指标计划和质量措施计划。(2)技术管理包括施工图纸准备,焊接施工组织设计编制、施工技术措施、热处理作业指导书、热处理工艺卡制定、质量管理文件、热处理管理制度、热处理技术人员及质量标准,各种施工记录图表的审核确认。(3)热处理机具设备管理包括设备、仪器的周期检定和确认,设备、仪器的数量、健康状况、维护、维修和保养等。(5)热处理人员培训和考核包括培训与考核计
14、划的编制、培训及考核资格的审查确认及取得资质证书。(6)质量信息针对以上内容的信息综合分析和反馈,以便确定施工前需要解决的问题。2工程施工阶段(1)对人员、热处理材料、热处理设备及程序文件进行复查确认。人员包括:技术人员应具备大中专及以上文化程度,经专门培训考核合格并取得资质证书;热处理工应经专门的培训,取得资质证书。且应具备初(高)中及以上文化程度;辅助工应进行经过安全和专业技能培训,合格后方可上岗。仪器设备包括:热处理温度温控柜、辐射温度计、里氏硬度仪、记录仪、过程温度校准仪(热电偶校准仪)等。工机具包括:电动砂轮(散打机)、克丝钳、布剪子、锉刀、电缆刀、试电笔、万能表等。材料包括:工业热
15、电偶、履带加热器、小瓷珠绳式加热器、保温材料(电解岩棉布和硅酸铝纤维毯)、电源线、补偿线、螺栓螺母、铅丝、记号笔等。安全用品包括:安全帽、工具袋、安全警示牌、工作服、绝缘手套、套袖、口罩、接地线、安全自锁器(攀登自锁器和速差自锁器)等。(2)预热、后热和热处理工艺参数执行情况及检查确认。(3)对影响热处理质量的人、机、料、法、测、环等因素应做出重点预控与规定并检查确认。作业过程中控制点的设置:序号作业控制点检测单位见证方式班 组专 业 公 司项 目 质检 部 门监 理1仪器、人员的配置合理,热处理专业人员资质和有效期。/检查检查检查W2安全、质量技术交底检查检查/检查R3测温系统运行情况,准确
16、程度检查/S4工艺参数执行情况检查/检查S5热处理质量抽查(硬度试验)检查/检查H6热处理原始报告真实准确自检检查检查检查H7报告及记录曲线的整理、汇总和移交整理打印检查检查检查H见证方式:R-记录确认点;W-见证点;H-停工待检点;S-连续监视监护作业的安全危险因素辩识和控制序号危险点描述控制对策1工作区域潮湿、露天作业遇雨、雪、风天气穿戴绝缘防护用品,脚下垫干燥木板,全部在切断电源情况下进行绑扎工作。雨雪、风天不能停工时,搭设焊接热处理防护棚,二次线架空布置。2高空、交叉,环境狭窄区域防护设施不完善及时协调相关部门落实解决防护设施,不擅自搭设和挪动安全设施。工作人员应根据实际情况采取切实可
17、行的安全对策。设立现场安全监督员负责调配、监督所有施工人员的安全行为。3夜间作业有足够的照明,能见度符合要求,没有死角,工作人员精神状态良好,严禁脱岗和睡觉。夜间照明不符合热处理施工要求时,请供电部门解决。4工作区域有易燃、易爆等杂物按要求清理出加热区域并清理到指定地点,或通知相关部门清理干净后方可施工。配备相应数量的灭火器材。5热处理加热区域标志不明显拉防护围栏和挂设高温、高压危险等标志牌。6交叉作业及时协调相关作业部门,尽量避免交叉作业,无法避免时工作人员佩带工具袋妥善保管施工用具,且不可上下抛掷任何施工用品及材料。7作业人员安全行为不规范坚决执行班前站班交底相关内容,遵守所有安全施工管理
18、规定,执行热处理专业安全管理规定,每个班次的现场安全员尽到监督检查责任,杜绝所有违章行为。8热处理通讯渠道不畅通用性能良好的现场通讯设备,使用专用的频道,保持开机状态。(4)对热处理技术措施和作业指导书,操作规程和工艺纪律的执行情况进行监督、检查,以便及时发现和纠正任何违章,可能造成的质量缺欠(偏差)。(5)材料的使用,按规程规定和现场实际情况综合考虑选用。(6)工序质量检查。包括预热前对口检查、焊后外观检查、热处理后对工艺的自检和焊口外观质量检查。工序交接:A 热处理作业前应由施工方提供相应的施工记录图纸和焊接接头编号。B 检查焊接接头对口合格且焊接接头加热区以外每侧500mm以内不得有易燃
19、物和承重钢丝绳。C 检查合格后,由焊接管理组填写完整的热处理委托单。D 在委托规定的时间内进行预热,达到预热温度后通知焊工进行焊接作业。E 焊后检查焊件表面不得有焊瘤、焊渣,飞溅要清理干净。F 焊接接头表面质量检查合格后进行焊后热处理。焊接热处理升温前应进行下列检查加热和测温设备、器具应符合工艺要求;加热装置的布置、温度控制分区及加热范围、保温层厚度、温度测点的安装方法、位置和数量符合工艺要求及现场安全要求,符合标准或规范要求。G 热处理后进行工艺自检,自检合格后进行硬度检查或抽查。焊接热处理后自检的要求工艺参数在控制范围以内,并有自动记录曲线;热电偶无损坏、无位移;焊接热处理记录曲线与工艺卡
20、吻合;焊件表面无裂纹、无异常。H 硬度试验合格后,填写完工通知单,反馈委托方以便进行下道工序委托。硬度检查要求:当热处理自动记录曲线与工艺卡不符或无自动记录曲线时,应做硬度检查,硬度检查结果应符合DL/T819-2010火力发电厂焊接热处理技术规程或DL/T438-2009金属技术监督规程的质量要求,对于异种钢硬度检查结果应符合DL/T752-2010火力发电厂异种钢焊接技术规程的质量要求;当对焊接接头进行硬度检查时,应对焊接接头的焊接接头和母材进行硬度试验。当管道直径大于或等于273mm时,试验部位不少于两处,各试验部位应周向均匀分布。硬度检查结果超出规定范围时,应查找原因,采取措施。如果重
21、新热处理,则应在热处理后重新硬度试验。(7)做好热处理后质量检查合格焊口的标识。(8)施工质量记录及数据统计。包括热处理工作记录、自动记录曲线图、硬度检查记录和热处理汇总表。(9)不合格品及质量事故。包括对不合格品和质量事故的管理规定、质量事故的调查分析及处理。过热焊口处理:特征焊件在退火状态下的断口上呈现特别粗大的晶粒,在淬火的断口上呈现粗大的M体针状结构。产生原因-在加热过程中,不严格控制加热工艺所致,如加热温度过高,或在高温下的停留时间过长。危害性-粗化了的结构,在淬火过程中极易产生裂纹,即使不产生裂纹,也会使钢的强度、塑性和韧性大大降低。预防和纠正-为预防过热,加热温度必须严格控制,不
22、宜将加热温度升到超过Ac1,同时在高温的停留时间尽量缩短。对过热程度强烈的焊件,可重复二次退火或正火来纠正(第一次退火或正火的温度为Ac3+100150,第二次为正常的退火或正火温度)。一般正火温度为910-940,保温为35分钟或2.5分/mm过烧焊口处理:过烧焊口因金相组织已发生变化,性能已达不到要求,不能以任何方法恢复其使用性能,只能做报废处理。氧化与脱碳产生原因-钢表面层中的碳与氧化合形成一氧化碳气体,逸出钢的表面,当加热炉或加热层中有水或氧化性气氛中,在高温下出现。危害性-脱碳层过厚会严重降低钢材的强度、硬度、耐磨性和疲劳强度。预防-控制保温材料,使其保持干燥状态下使用。变形及开裂产
23、生原因-一是焊口组对时固定装置不牢固,二是加载工具在热处理结束前已拆除,三是加热速度不合理造成内外壁温差过大,四是焊后没有及时热处理。危害性-变形使焊件不符合设计要求,开裂使工件无法使用。预防-加强加载工具的检查和合理拆除时机,规范正确的热处理工艺。硬度值周向不均匀产生原因-焊接热处理加热装置与保温不合理。危害性-使焊接接头残余应力不均匀,在运行一段时间后因应力集中在某个地方造成开裂。预防-严格按热处理工艺施工,加强升温前、热处理后的质量检查。回火后硬度值过高产生原因-回火温度偏低或加热宽度、保温时间不够、冷却速度过快造成。危害性-使焊接接头塑性和任性降低。预防-制定合理热处理温度和恒温时间,
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