·集箱、汽包或其他容器與接管座的連接焊縫通 常在制造廠內(nèi)完成。而接管座與管子連接的安裝焊 縫則在現(xiàn)場進行。接管座的高度一般為100 IIlIn或 以內(nèi)，對該安裝焊縫進行熱處理時，加熱裝置的形 狀、大小和位置都受到一定限制。表1為某工地接管 座安裝焊縫熱處理700 oC恒溫時的溫度實測結(jié)果。 安裝焊縫距接管座根部的距離為90 Inin?，F(xiàn)場采用 遠紅外自動控溫?zé)崽幚韮x，繩狀加熱帶，緊靠接管座 根部布置，纏繞寬度400rain。測點3(即焊縫處)熱 電偶為控溫點。

當焊縫達到熱處理溫度700℃ 時。管子上出現(xiàn)超過800℃的高溫，遠高于15CrMo 的Acl溫度745℃。不恰當?shù)臒崽幚韺?dǎo)致熱處理失效或萌生新的缺陷。帶來經(jīng)濟損失和安全隱患。為 此，需要對集箱、汽包或其他容器(以下稱主管)接管 座與管子(以下稱支管)的安裝焊縫局部熱處理時的 溫度場特性及影響因素進行研究。



由于影響接管座安裝焊縫熱處理溫度場的因 素比較復(fù)雜。單純依靠試驗難以全面模擬工程中 的各種情況和精確測量每一點的溫度分布．本研究 將有限元計算和試驗測量相結(jié)合．采用工程上廣 泛應(yīng)用的有限元分析軟件ANSYS 7．0進行熱分 析。網(wǎng)格剖分選用20節(jié)點的六面體單元，圖l為 一個網(wǎng)格剖分圖。單元節(jié)點數(shù)為40 637。對流和輻 射換熱邊界條件作為面載施加于實體的外表面， 采用穩(wěn)態(tài)非線性計算。加熱裝置以外的內(nèi)外表面 取介質(zhì)環(huán)境溫度20℃。

1不同情況下溫度場特性計算 主管與支管的材料分別選12CrlMoV、15CrMo。 規(guī)格分別選th324 mm×50 mitt、th76 minxl7．5 mm。 熱處理溫度范圍取670—700℃。加熱裝置的一端緊 靠接管座根部。并取接管座根部作為支管沿軸向的 相對坐標零點。接管座安裝焊縫的中心距接管座根 部100 l／lin。當加熱裝置寬度、溫度控制點改變時．計 算得到的支管單獨局部熱處理和接管座焊縫熱處理 溫度場的特性如.

支管單獨局部熱處理時，加熱裝置兩端管子 的散熱條件相同，加熱裝置中心與最高溫度點(以下 稱加熱中心)是重合的。但從加熱中心起始，溫度逐 漸向加熱裝置兩端下降。寬200 mm和400 ilflnl加熱 裝置的實際保溫范圍都只占加熱裝置寬度的52．5％。 可見，熱處理時的加熱范圍和保溫范圍是不等同的。

與焊縫中心重合。組壺予支管在熱熬裝蓉兩端懿教 熱條件不同，支管加熱的最高溫度位置在軸向朝背 離接管座根部的方向偏移(圖5)。和相同規(guī)格的管 子弱部熱處理毖，保溫區(qū)的寬度減奪，加熱裝置囂端 的溫差顯著增大。

心秘爆縫孛心處分別炎6．7'E程7．1℃。支彗漪愿離 不存在溫差?？梢姡蛏釛l件不同弓f起的溫度變化 主要表現(xiàn)在支管的軸向。



多管弼辯進簿熱處理時。與單管斃，接管座擐 部溫度提高，保溫范圍增加，加熱中心偏移量降低， 焊縫巾心與加熱中心的溫差減小．但最高溫度偏移 褒象仍未扶根本上滿除。

S主管附加加熱至接管座根部溫度到517℃ 時．加熱中心偏離焊縫中心的距離縮小至9 mill。加 熱中心與爆縫審心靜溫差減少至l℃，靜璧7∞～ 670℃保溫區(qū)范圍擴大至寬99 nm，焊縫處予保溫 區(qū)范圍內(nèi)(如圖7—8)?？梢?，主管附加加熱的效果是 稷全褥稻嚷顯隧。

由于接管虞安裝焊縫作局部熱處理時。支管沿 軸向向釙傳遞的熱量主要是通過接管座根部截蕊進 行，接管窿根都溫度是衡量主管附黧翻熱程度薛重 要參數(shù)，而且便予監(jiān)測，故可以接管座的根部漱度與 各參數(shù)建立關(guān)系來分析主管加熱的效果。

監(jiān)濺結(jié)果表銹。隨著接管座根部溫度舞高，跌接 管座根部截面流出的熱量減少。當接管座根部溫度 達到絞接近管孑局部熱處理時加熱裝置端郝的溫 度，接管座根部截面流趲的熱量將與管子局部熱處 理時加熱裝置端部流出的熱量相當。可見，主管附加 加熱可有效遏制圭、支管因壁厚不網(wǎng)產(chǎn)生的焊縫兩側(cè)散熱不等。



監(jiān)測結(jié)果還顯示，隨著接管座根部溫度升高，加 熱中心與焊縫中心的溫差減少，加熱中心朝背離接 管座根部方向的偏移量減少。當接管座根部溫度接 近管子局部熱處理時加熱裝置端部的溫度，兩者均 趨近于零。即焊縫中心溫度就是熱處理范圍內(nèi)的最 高溫度。此外，接管座根部溫度升高時，接管座安裝 焊縫熱處理的保溫區(qū)(670—700℃)的寬度亦隨著增 加。當接管座根部溫度接近管子局部熱處理時加熱裝 置端部的溫度。保溫區(qū)的寬度與管子局部熱處理時的 保溫區(qū)寬度相當?？梢?，主管附加加熱對遏制主、支管 因壁厚不同產(chǎn)生的附加散熱的效果是全面的。

不同的材料，導(dǎo)熱系數(shù)不同。本文分別用 15CrMo和12CrlMoV。通過對管子局部熱處理的熱 分析進行比較。管子規(guī)格為th76 mmxl7．5 mm，熱處 理加熱裝置寬200 mm，控制最高溫度700℃。計算 結(jié)果表明．不同材料的影響主要反映在熱處理加熱 時投入熱量的多寡。而對加熱裝置范圍內(nèi)的溫度分 布影響甚微。15CrMo和12CrlMoV鋼管子在加熱裝 置范圍內(nèi)的溫度分布形狀相同。兩端的溫度兩者分 別為578℃和576 oC。670—700℃保溫區(qū)的寬度分別 為105 mm和104 mill。差別可以忽略。

接管座安裝焊縫局部熱處理時，由于受位置限 制和加熱裝置兩端散熱條件不同的影響，最高溫度 不是處于加熱裝置中心而是沿軸向朝背離接管座根 部的方向偏移．因而有可能導(dǎo)致熱處理失效或產(chǎn)生 新的缺陷，帶來經(jīng)濟損失和安全隱患。