异型三通焊口热处理工艺的研发.docx

1、异型三通焊口热处理工艺的研发研发有障碍三通焊后热处理方法QC小组名称：长山项目部焊接专业QC小组单 位 名 称：中国能源建设集团黑龙江省火电第一工程有限公司一、 课题选择3二、 小组介绍4三、 选题的理由5四、 设定课题目标及目标可行性分析5五、 提出各种方案并确定最佳方案6六、 制定对策8七、 对策实施9八、 效果检查11九、 标准化12一十、 总结和今后打算14研发有障碍三通焊后热处理方法一、 课题选择山东滨北新材料有限公司长山热电厂4*330MW机组工程，1-4号机组由黑龙江省火电一工程公司承建，这4台机组锅炉高温过热器出入口集箱三通及后屏过热器出入口集箱三通支管短，长度不足100mm，

2、这类焊件现场热处理在技术上及工艺上都将是有待解决的难题，因此成立了QC小组，小组成员现以有障碍三通焊口的热处理作为QC活动的研究对象。1、有障碍三通概念有障碍三通：指三通焊口在热处理过程中，三通支管长度4，主管及主管下面的接管座给加热片、保温布置及升温造成的困难而言。图1 有障碍三通焊口 图2 有障碍三通焊口热处理分区图2、焊口两侧是非对称结构。有障碍三通支管的管路短（如图1），三通支管管长不足110mm，热处理时焊缝两侧是非对称传热，当采用通用的焊后热处理工艺和方法时，由于接头各向传热的不均匀性，进而可能产生由于热处理带来的附加热应力。3、12CrlMoVGNG属于珠光体耐热钢，具有一定的冷

3、裂纹和再热裂纹倾向。再热裂纹的敏感温度区间500700,焊口在热处理时不能在该温度区停留时间过长，应快速通过该温度区。4、过热器集箱三通规格 ：高温过热器集箱规格是6196110 材质为 12Cr1MoV；主蒸汽管道规格 6096mm 90 mm，材质为 12CrlMoVG。三通焊口主管下面有障碍（高过受热面小径管 如图1），这种复杂结构势必给热处理造成困难，如果焊口焊接过程产生的应力消除的不彻底，在机组启停机过程中与管子本身的热胀冷缩产生的应力叠加会在焊口周围的热影响区产生裂纹,给机组造成停机。所以直接段焊口焊后热处理的方案不适用于有障碍三通焊后热处理。5、课题确定 综上所述,常用的焊接热处

4、理方法从质量及成本上无法满足要求。小组成员必须找到一种全新的方法来解决有障碍三通的焊后热处理问题。故小组以研发有障碍三通焊后热处理方法作为本次QC活动课题。二、小组简介1. QC小组简介（见表1） 表1 QC小组简介 课 题研发有障碍三通焊后热处理方法小组名称长山项目部焊接专业QC小组小组活动时间2014年10月25日2014年11月25日小组成立时间2014年10月1日课题类型创新型小组注册号CS2014-1课题注册号 CS2014-1-1 组长董吉春小组人数7人审核人： 董吉春 制表人： 吴佳鑫 制表时间：2014年10月10日2、QC小组成员（见表2）表2 QC小组成员序号姓 名文化程度

5、职 称职 务组内职务组内分工教育时间(h)1董吉春大专工程师焊接工程师组长主持小组工作2702滕义成高中高级技师焊接工地主任组员现场负责2703钟成林高中焊接技师焊接班长组员质量监督管理2304吴佳鑫本科助理工程师技术员 组员热处理技术员2705刘刚高中组员热处理操作工2406李善军高中组员热处理操作工2407张东彬初中组员安全员260审核人：董吉春 制表人：吴佳鑫 制表时间：2014年10月10日三、 选题理由QC小组活动选题理由随着大容量火电发电机组的发展和锛造技术的提高，在火电发电机组施工中遇到的异形钢构件越来越多，在现场焊接热处理施工过程中，通常采用的加热方法、加热装置，无法保证焊件温

6、度的均匀性及加热质量发展趋势要求本工程确定质量目标优质工程，焊口质量的好坏直接影响到本工程质量目标的实现。工程质量要求施工现状1-4号机组的高温过热器出入口集箱三通焊口及后屏过热器出入口集箱焊口，支管短热处理在技术上及工艺上都存在困难如何保证热处理工艺，是确保焊口质量的关键症结、差距有障碍三通焊后热处理方法选定课题制表人：董吉春 日期：2014.10.21研发有障碍三通焊后热处理方法课题确定有障碍三通焊后热处理方法选定课题制表人：董吉春 日期：2014.10.21四、设定课题目标1、研发有障碍三通焊后热处理目标：热处理自动曲线符合工艺要求，焊缝硬度检验100%合格，焊缝金相检验100%合格 2

7、.目标可行性分析焊后热处理目标顺利实现必须在进行热处理前，根据构件的尺寸合理布置加热器，以使焊缝处于热处理温度场最高温度区域，并建立合理的温度梯度，使焊缝两侧有足够的保温范围，当受到焊件结构影响时，焊缝不能位于最高温度区域时，应准确撑握最高温度的位置、焊缝的温度及焊缝两侧的保温范围，以合理的热电偶布置，使热处理的区域内的最高温度控制在允许范围，焊缝温度及其加热、保温宽度控制在标准要求范围内才能保证焊口热处理质量，焊缝及热影响区硬度达标，金相组织符合要求，热处理自动曲线符合工艺要求。五、提出各种方案并确定最佳方案（一）提出方案2014年10月30日至11月8日，围绕“有障碍三通焊口热处理”这一中

8、心课题，QC小组成员集思广益对有障碍三通焊口热处理进行讨论，共提出了+二区加热热处理法、及+四区、加热四区二区法及四区四区法热处理法 三通焊口热处理分区图 图 3方案一：二区加热法把三通划分四个区即、及区（如图3），区为主加热区，、及区为辅助加热区，在区及区布置加热器，、及区进行保温，通电升温时，主加热区恒温温度设为745，恒温时间5h；辅助加热区恒温温度设为540 恒温时间8时间的热处理方法。方案二：四区加热法 四区加热法比二区法多了二个加热区，即辅助加热区中及区布置加热器，、及区进行保温，通电升温时，主加热区恒温温度设为745，恒温时间5h；辅助加热区恒温温度设为540 恒温时间8时间的热

9、处理方法，方案三：四区二区法 四区二区法中热电偶、加热器及保温布置同“方案二”相同，通电升温时，主加热区恒温温度设为745，恒温时间5h；辅助区恒温温度设为740 恒温时间5时间，及的恒温温度设置540，恒温时间8h的热处理方法。方案四：四区三区法热电偶、加热器及保温布置同“方案二”相同，通电升温时，辅助加热区的热处理工艺参数设置与主加热区相同或者比主加热区恒温温度降低5的热处理方法。(二)方案比较1、方案一与方案二对比在实验之前对三通焊口四个区即、及进行热电偶、加热片及保温统一布置以方便方案实施，为主加热区，、及为辅助加热区（如图3）。试验分析和对比如表3所示表3 方案一与方案二对比实施地点

10、4#机组炉顶棚实施时间2014年10月30日2014年11月8日执行人员 吴佳鑫 钟成林刘刚 李善军将规格为619110三通支管 与主蒸汽管 60990焊接的焊口，进行热处理热处理方案+二区加热法+四区加热法（540）热处理方法（1）通电加热：接线通电，设置热处理参数。区温度设置为745，区恒温温度设置为540，升温速度相同，标注热处理的记录曲线，检查曲线有无异常做好处理记录通电加热：设置热处理参数。区恒温温度设置745，、恒温温度设置540，升温速度相同，以下步骤同左热处理曲线图试验分析以上两种热处理加热法在升温过程中出现滞涨状况综合分析结果二区加热法及四区加热法（540）主加热区温度滞涨，

11、结束热处理结论两种方案不可行 审核人:董吉春 制表人:吴佳鑫 制表时间:2014年11月7日 2.方案三与方案四对比：2014年11月9日11月20日，小组成员对四区加热法进行进一步研究，提出了以下热处理方案：四区加热法的辅助加热区恒温温度由540提高到740,、恒温温度540不变简称四区二区法及、三区的辅助加热区温度提高到740法简称四区三区法，方案对比分析如表4所示。表4 四区二区法方案与四区三区法方案对比表实施地点4#机组炉顶棚实施时间2014年11月9日2011年11月20日执行人员钟成林 吴佳鑫 刘刚 李善军 张东彬将规格为619110三通支管 与主蒸汽管 60990焊接的焊口，进行

12、热处理热处理方案四区二区法四区三区法热处理方法对比通电加热：设置热处理参数。区恒温温度设置745，区恒温设置740，、恒温温度设置540升温速度相同，以下步骤同上通电加热：设置热处理参数。区恒温温度设置745，、区恒温设置740，升温速度相同，以下步骤同左热处理曲线图综合分析结果四区二区法中区升温到545时出现停滞，恒温，无法升温。四区三区法中区很顺利升温到745。结论采用四区三区法进行热处理审核人：董吉春 制表人：吴佳鑫 制表时间：2014年11月20日3、最佳方案确定：经过实验分析最后确定“四区三区法”做为最终方案对有障碍三通进行热处理。六、制定对策1.关键工序确定 关键工序：: (1)设

13、置及热电偶安装 (2)设置及安装加热片 (3) 保温棉的布置2.绘制对策表针对施工过程中的关键工序，小组成员采用“5W1H”的方法制定了具体的施工对策。表8 关键工序对策表关键工序对策（what）目标（why）措施（how）地点（where）完成时间（when）执行（who）热电偶设置在温度场内的最高温度位置及焊缝上各设置一个热电偶作为控温热电偶，另外设置2只监控热电偶主加热区及辅助加热区内最高温度区域的温度控制在合理范围内在最高温度位置及焊缝上各设一热电偶，增设两个监控热电偶，布置在同一条直线上， 所在直线与母材垂直（如图2）。4#机组炉顶棚2014年11月1日董吉春滕义成吴佳鑫钟成林刘刚李

14、善军加热片安装加热器与热处理区域接触紧密焊件受热均匀，安装加热器时把焊件表面的焊瘤、焊渣、飞溅清理干净，使加热器与焊件表面贴紧，4#机组炉顶棚2014年11月1日董吉春滕义成刘刚李善军安装保温层保温宽度及厚度能满足热处理要求，减少热处理过程中热量损失热处理过程中热量损失降到最小1、增加保温层厚度及保温宽度。2、三通下面接管座塞满保温棉4#机组炉顶棚2014年11月1日董吉春吴佳鑫张东彬刘刚李善军审核人：董吉春 制表人： 吴佳鑫 制表时间：2014年11月17日七、对策实施 1、设置及安装热电偶（如图4）：、设置热电偶：使用K分度、简装热电偶共4只，图3中1、2、3点各一只，另外2点的反方向需要

15、布置一个，使用铁丝进行绑扎固定。其中2点的热电偶控制区加热器，3点热电偶控制、区加热器防止加热中心的偏移，2点反方向及1点热电偶作为监控热电偶。、效果检查：热处理恒温过程中，温控记录仪表数据显示：2点热电偶的的最高温度数值在740745之间，1点热电偶显示735740。温度场中最高温度控制在合理范围内。 热电偶安装图（图4） 加热片安装图（图5）图4 热电偶设置图图5 加热片布置图2、加热器安装（如图5）、布置加热器：区布置500450mm 10kw的履带加热器3片；区布置600380mm 10kw的履带式加热器两片；、区各布置10kw的履带加热器1片(如图4)：、效果检查：加热器与管子接触紧

16、密，安装后加热器表面平整，无高低不平状况。3、安装保温棉（如图6）布设保温层：使用高纯度硅酸铝针刺毡进行保温，保温宽度执行工艺卡规定露出加热器100mm，厚度为60mm，管座间要填充保温材料，并固定牢固。效果检查：经过测量保温宽度及厚度符合热处理工艺要求。 保温棉布置图（图6） WDK-B-360KW智能温控设备图（图7）图5 有障碍三通焊口保温棉布置图图5 WDK-B-360KW智能温控设备图 4、通电加热：给相应的加热器下达升温指令。热处理过程中要求处理人员随时观察焊口的温度反馈情况，不准离岗，另外加强现场的巡视。 八、效果检查1.目标完成情况2014年11月19日对四区三区法进行检测，其

17、硬度及金相检验100%合格，四区三区法的热处理工艺参数目标实现在正式对高温过热器三通焊口进行热处理后，小组成员委托实验室对焊口硬度及金相进行检测，100%,满足设计和规范要求。无损检测报告如下图所示2、效益通过此次QC小组活动，优质高效的完成山东滨北新材料有限公司长山热电厂4*330MW机组工程三通焊口的热处理任务，有障碍三通焊口热处理的创新方法，焊接质量得到保证。得到了监理、业主和设计单位的一致好评。本施工方法的成功实践,为以后类似的有障碍三通焊件的现场热处理工作提供了强有力的技术支持和施工指导，新颖的施工工艺技术将不断提升焊接热处理工作的技术革新，提高工作质量，保证工件服役年限，社会效益和

18、经济效益明显。九、标准化“有障碍三通焊口热处理方法”无论在质量上及机组运行上得到业主及监理的认可，公司将“对策”中行之有效的措施纳入到施工作业指导文件中，在伊春项目推广应用。一十、 总结及今后打算通过这次QC小组全体成员的共同努力,充分发挥自身的技术能力及分析能力,运用了科学的工具,成功研发了“有障碍三通焊口的热处理方法”。同时小组成员的综合素质也得到提高。 对于本项目的开展，QC小组进行了总结：加热器分区布置、热电偶布置及辅助加热区温度的设置在有障碍三通焊口热处理过程中发挥重大作用，为有障碍三通焊口热处理提供了有力的保证。QC小组总结本次课题研究的经验，下一阶段还将要针对大径管焊口热处理降温过程中温度控制开展QC活动，解决技术难题，确保工程质量。