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感應(yīng)熱處理工藝在風(fēng)塔筒建造中有哪些應(yīng)用?

時(shí)間:2021-11-1閱讀:1787
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感應(yīng)熱處理工藝在風(fēng)塔筒建造中有哪些應(yīng)用?


風(fēng)塔塔筒是采用高強(qiáng)度低合金鋼材的中厚板,作為一種大型焊接工程結(jié)構(gòu),其焊接區(qū)域是塔架結(jié)構(gòu)中最薄弱的部位,同時(shí)塔架長(zhǎng)期處于低溫、強(qiáng)風(fēng)等惡劣環(huán)境下,特別是海上風(fēng)力發(fā)電塔架,焊接部位極易產(chǎn)生裂紋。通常在焊接后需要對(duì)關(guān)鍵焊接部位進(jìn)行熱處理,改善其低溫?cái)嗔秧g性,保證塔架安全運(yùn)行,但塔架焊接部位多,進(jìn)行熱處理施工周期長(zhǎng),成本高,焊接時(shí)熱影區(qū)易淬硬,對(duì)氫的敏感性強(qiáng),易產(chǎn)生氫致延遲裂紋。尤其是當(dāng)焊接接頭承受較大應(yīng)力時(shí)更容易產(chǎn)生各種裂紋,因此除了焊接時(shí)必須嚴(yán)格考慮焊材與母材強(qiáng)韌性的合理匹配,選用適合高效的焊接工藝,優(yōu)化焊接參數(shù)外,熱處理設(shè)備和工藝的選擇也是至關(guān)重要的。傳統(tǒng)的熱處理工藝采用陶瓷電阻加熱器外加石棉保溫進(jìn)行,缺點(diǎn)是溫度控制誤差大,厚壁桿件內(nèi)外溫度的均勻性差,焊縫硬度高,效率低,安全性差(電阻絲外露)大量使用石棉等對(duì)人體和環(huán)境有害的物質(zhì),瓷片的布設(shè)費(fèi)時(shí)費(fèi)力,大量的易耗品。


基于以上原因,開發(fā)采用中頻感應(yīng)熱處理工藝對(duì)風(fēng)塔塔筒的焊縫進(jìn)行熱處理,成功地解決了大唐黃島5MW風(fēng)電塔筒焊后熱處理難題,達(dá)到了風(fēng)塔塔筒的焊接質(zhì)量控制要求,保證塔筒整體質(zhì)量。

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熱處理工藝 

采用ProHeat35型中頻感應(yīng)加熱設(shè)備進(jìn)行熱處理;采用內(nèi)部通水的柔性加熱電磁感應(yīng)線圈;熱處理焊縫采用巖棉進(jìn)行保溫;K型熱電偶絲測(cè)溫8個(gè),內(nèi)部安裝4個(gè)、外部安裝4個(gè)分別監(jiān)控塔筒內(nèi)外壁的溫度,位置分別位于塔筒的12點(diǎn)、3點(diǎn)、6點(diǎn)、9點(diǎn)方位。


焊前預(yù)熱,80~125℃;焊后熱處理工藝:焊縫溫度300℃以上升溫速度90~104℃/h,降溫速度100~130℃/h;300℃以下可不控制溫升速度。恒溫保溫溫度630℃±15℃,保溫2.5h,焊后熱處理要在焊后12h內(nèi)完成。

8個(gè)測(cè)溫點(diǎn)測(cè)量?jī)?nèi)外壁數(shù)據(jù)表明內(nèi)外壁的溫差較小,基本上可以控制在20℃以內(nèi),相對(duì)于陶瓷加熱或電阻加熱內(nèi)外壁較為均勻。


硬度測(cè)試根據(jù)ASTM E92。硬度測(cè)試表明熱處理后的熱影響區(qū)硬度略高于20HV,焊縫區(qū)硬度>200HV,依據(jù)要求,Q345鋼材經(jīng)過熱處理后的硬度值應(yīng)小于320HV。


彎曲性能測(cè)試

對(duì)采用相同熱處理工藝的焊接工藝評(píng)定樣件進(jìn)行了彎曲性能測(cè)試,結(jié)果表面彎曲試驗(yàn)未在外表面發(fā)現(xiàn)裂紋,結(jié)果合格。


工藝評(píng)定

對(duì)采用相同熱處理工藝的焊接工藝評(píng)定樣件按照BS EN10045.1在-40℃下進(jìn)行夏比V型缺口試驗(yàn)。沖擊試驗(yàn)機(jī)型號(hào)JBN-500-086。沖擊測(cè)試結(jié)果見表3。沖擊結(jié)果表明,熱影響區(qū)沖擊吸收能量大于焊縫區(qū)。-40℃沖擊試驗(yàn)焊縫金屬和熱影響區(qū)的沖擊韌性遠(yuǎn)高于標(biāo)準(zhǔn)值。


感應(yīng)熱處理工藝在風(fēng)塔筒建造中有哪些應(yīng)用?

結(jié)語(yǔ)

感應(yīng)熱處理工藝加熱均勻,效率高,節(jié)電效果明顯,加熱速度快,成本低,達(dá)到了焊后熱處理工藝要求。


實(shí)踐證明,感應(yīng)熱處理工藝預(yù)熱有利于去除母材表面水分和加速氫氣的溢出,從而降低焊道產(chǎn)生裂紋的敏感性,消除焊接結(jié)構(gòu)的焊接殘余應(yīng)力,降低焊接區(qū)的硬度,促使擴(kuò)散氫溢出,穩(wěn)定組織,改善力學(xué)性能和高溫性能,避免產(chǎn)生脆斷和延遲裂紋,進(jìn)行焊后熱處理,殘余應(yīng)力可降低80%~90%,焊縫硬度也可降低10~15HBW。


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