局部热处理常见问题的分析与处理

李俊峰，姚鹏乐，赵永远，王青

(河南华电金源管道有限公司，郑州 451162)

局部热处理常见问题的分析与处理

李俊峰，姚鹏乐，赵永远，王青

(河南华电金源管道有限公司，郑州 451162)

结合施工实际，从热输入、热电偶、加热器3个方面分析接头的焊后热处理常见故障产生的原因和表现。分别从加热阶段、恒温阶段和降温阶段分析故障的类型及应对措施。对发生故障后，可能出现的硬度异常情况进行分析讨论，并根据标准及金属相变原理提出处置方案。根据生产实际，对如何避免焊后热处理故障，提出了预防措施。

焊后热处理；局部热处理；常见故障；分析与处理

0 引言

在电站锅炉施工现场，所有焊口都需要以局部热处理的形式进行处理。在电站配管厂家，为保证工程进度，降低生产成本，需要一定数量的局部热处理。局部热处理现场条件错综复杂，人员走动频繁，处理持续时间较长(8～28 h)，可能会出现意想不到的故障。某公司经过多次对比、分析与讨论，对于局部热处理常出现的故障及应对措施，进行了总结，供同行参考。

局部热处理常出现的故障，可分为热源故障、热电偶故障及加热器故障，中断时机可分为加热阶段故障、恒温阶段故障和降温阶段故障，造成的结果可分为硬度超上限、硬度超下限、硬度不均匀和硬度合格。

1 常见故障类型及表现

1.1 热输入故障

热输入故障最典型的表现是停止加热或输入功率不够。施工过程中，突然跳闸、温控柜超负荷运行或者二次线断开，都有可能使温度失去控制，导致实际温度达不到工艺要求。出现这种情况时，应当立即切断电源，防止意外发生，同时仔细检查，找出故障的原因并排除，确认无误后再酌情处理。

1.2 热电偶故障

热电偶故障有2种表现形式，即热电偶短路和热电偶断路。热电偶短路，即热电偶丝的2根导线在冷端和热端之间接触，温控柜数字表的示数为室温或远低于热电偶热端的温度，此时，温控柜会持续供电。持续加热会造成加热区温度过高，可能会引起焊缝及邻近母材金属组织恶化，对加热区金属造成破坏。热电偶断路，即热电偶的闭合回路中出现断开，此时温控柜出现异常，温控柜示数出现错误提示，温控柜停止加热，对材质本身不会产生影响。

1.3 加热器故障

加热器故障一般是由于功率过大或加热器老化，在通电过程中，加热器内部的加热丝断开。具体有如下3种情况。

(1)1支热电偶仅控制1个加热器或多个加热器之间串联。当1个加热器的加热丝断开时，温控柜停止送电，同时观察到温控柜示数下降，二次线的电压正常，但电流为零。

(2)1支热电偶控制2个或2个以上的加热器且各个加热器之间并联(热电偶与1个加热器直接接触)。测温加热器断开，该加热器停止工作，其他加热器继续运行，此时可观察到对应温控柜示数下降，电压正常，有一定的电流。

(3)1支热电偶控制2个或2个以上的加热器且各个加热器之间并联(热电偶与1个或多个加热器未直接接触)。非测温加热器断开，此时未断开加热器正常工作，断开的加热器停止加热，该区域温度降低且不能得到有效控制，电压正常，有一定电流。

2 故障类型及应对措施

故障出现后，根据中断的时机，焊后热处理故障可分为加热阶段故障、恒温阶段故障和降温阶段故障。

加热阶段的故障，有加热速度过快和加热中断2种类型。加热速度过快，可能会引起内外壁温差较大，管道内部热处理不充分。应对措施：无论出现哪一种故障，检查排除后，可根据焊口本身当时的温度，重新设定加热程序，一般不需要返回到环境温度重新加热[1]，但应当适当增加恒温时间，以保证焊缝根部热处理质量。

恒温阶段出现故障，可导致恒温温度过高或恒温温度过低。恒温阶段是焊后热处理的核心阶段，在此阶段出现故障，很容易对热处理质量产生本质影响。恒温温度过低或恒温阶段中断，可能会造成热处理不足，回火不完全；温度过高，则容易引起组织恶化，出现过热或过烧组织，严重情况可出现脱碳和氧化。应对措施：如果判断为恒温温度过低或恒温阶段中断，可重新升温至工艺要求的恒温温度并保温，焊口处于工艺要求恒温温度的时间总和，不得少于最短所需的恒温时间；如果判断为恒温温度过高，则应立即停止恒温，进入降温阶段，按工艺要求的降温速度进行降温，待焊口硬度检验后再酌情处理。

另外，在焊后热处理恒温温度合格的前提下，可能会出现恒温时间不足和恒温时间超长2种情况。若恒温时间不足，则可以重新执行升温、恒温、降温程序，多次热处理恒温时间的累加与工艺要求的最短恒温时间相同即可。若恒温时间超长，焊后热处理时间超过焊后热处理工艺指导书规定值的30%，应作记录[2]。

降温阶段的故障，可分为降温速度过快和降温速度过慢。因焊后热处理为高温回火，降温过慢，对于合金钢一般不会造成太大影响，但对于不锈钢相关的焊接，需要减少在脆化温度区间的停留；降温速度过快，可能会使管子重新产生应力。应对措施：发现故障并排除后，根据此时的温度，按工艺要求重新设定程序进行降温，待焊口硬度检验后酌情处理。

3 硬度异常情况分析及处置方案

目前，硬度检测是判断热处理效果的唯一手段。根据故障造成的结果，焊后热处理硬度检验结果可分为硬度超上限、硬度超下限、硬度不均匀和硬度合格。

如果硬度超上限，正常情况下，是由于热处理状态不足引起的，不排除焊后热处理严重超温时引起的合金元素析出而导致的硬化。

如果硬度超下限，一般是由于热处理钢材焊缝金属过热所导致的。应对措施：焊后热处理恒温温度超标或恒温时间过长而导致硬度值低于规定值90%的或金相检验判定为焊缝金属过热的焊缝，除非可以现场实施正火加回火热处理，否则应割掉该焊接接头，重新焊接。

如果出现硬度不均匀，一般是由焊缝受热不均引起。若硬度最低点低于下限，则需要做进一步金相观察；若未出现硬度偏低的区域，仅是由于个别点硬度超上限，重新处理即可，同时在硬度的最高点和最低点布置热电偶，硬度偏高区域可适当提高热处理温度。

一般情况下，焊后热处理过程中出现故障，也有可能使硬度合格，此时应扩大检测范围。但无论硬度检测是否合格，均应作记录。

4 可采取的预防措施

针对可能出现的故障，可采取的预防措施有以下几个方面。

(1)温控柜应设专人定期打扫清理维护，减少内部积灰，保证温控柜状态良好，性能可靠。

(2)记录仪、温控柜、电压表、电流表、热电偶等应定期校验，保证记录准确，工作稳定。

(3)因焊后热处理温度高、加热时间长，包扎时避免使用老化的加热器。

(4)当多个加热器并联或者串联时，应尽量采用相同规格、相同使用状态的加热器，防止因加热器功率不同而引起的温度偏差。

(5)按功率要求并联加热器，保证加热器总功率小于温控柜的输出功率；当1台温控柜同时处理多个焊口时，应相互错开升温阶段，尽量避免同时到达恒温温度；严禁温控柜满负荷或超负荷加热运转。

(6)当监测热电偶与控温热电偶出现较大温差时，应分析原因并进行处理。

(7)送电加热前，应检查温控柜二次线绝缘胶皮的磨损程度，是否有破损、裸露部分。加热过程中，也应关注二次线发热是否异常，加热器的电阻丝是否与管子搭接等。

(8)焊后热处理过程中，应设专人进行巡检，至少每0.5 h巡检1次，发现问题，应及时检查处理。焊后热处理场区应进行隔离或围挡，避免无关人员入内。

5 结束语

焊后热处理是能够改变材料性能的最后一道工序，对电站的运行安全起着极其重要的作用。故障出现以后，会对焊接接头的质量产生或多或少的影响，最好的办法是提前预防，尽早发现，把事故消灭在萌芽状态。无论出现哪1种故障，值班人员应尽早处理，防止事态扩大，无法解决则应报技术管理部门，无论问题是否解决，均应记录。

[1]火力发电厂焊接热处理技术规程：DL/T 819—2010[S].

[2]火力发电厂金属技术监督规程：DL/T 438—2009[S].

(本文责编：刘炳锋)

2017-04-01；

2017-05-08

TK 228

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1674-1951(2017)05-0062-02

李俊峰(1975—)，男，河南郑州人，工程师，从事管道预制设计及研发相关工作(E-mail:lijunfeng0829@126.com)。