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1、1997年4月东北大学学报(自然科学版)Apr.1997第18卷第2期JournalofNortheasternUniversity(NaturalScience)Vol.18,No.2大型壳体结构的焊后整体热处理李友王全山王嘉麟冯泽民孙亚德(东北大学材料与冶金学院,沈阳110006)(冶金工业部第13冶,太原030008)摘要高速喷嘴内燃法现场焊后整体热处理是适用于大型壳体结构的有效的热处理方法.这种方法不仅有足够大的加热能力,而且适应性强,便于操作并达到均匀加热.这一技术在各类球罐、大型转炉、卤水澄清器及薄壁球罐稳定
2、结构尺寸等方面的应用已显见成效.本文将介绍这方面的要点.关键词焊后热处理,内燃法,热工计算.分类号TG156大型壳体结构的焊后整体热处理是一项复杂的工程技术,它不仅需要足够大的加热能力以保证工艺要求的升温速度和加热温度,同时还要求加热的均匀性,以减少加热壳体的各处温差.目前我国应用最广的焊后整体热处理方法是高速燃油喷嘴内燃法.这种方法自1976年由3东北大学试验研究成功以来,已对50～5000m的几百台各类球罐及转炉炉壳、卤水澄清器等成功地进行了焊后整体热处理,并已达到了国际先进水平.实践证明这种方法是对大型壳体结构进行现场焊
3、后整体热处理的最简便易行、最有效的方法之一.1球罐的焊后整体热处理最适于球罐焊后整体热处理的高速喷嘴内燃法是将罐体本身做炉膛,在球罐的下人孔安装高速燃油喷嘴及附助工装;上人孔做为排烟道,球壁外侧包敷好保温材料,在球内进行燃烧,使之形成良好的循环的热气流,通过循环的热气流将热量导给球壁从而达到均匀加热的效果.[1]用这种方法对球罐进行整体热处理的工装示意图见图1所示.它包括以下几个部分:(1)高速燃油喷嘴及其喷射引风系统(图中11,14,15).(2)燃油输供系统,包括油泵、油贮槽、输油管路及控制台柜阀组(图中3,4,5,6,7
4、).(3)高压雾化空气供应系统,包括空气压缩机送风管路及控制台柜阀组(图中16,18,19).(4)点火器及燃气供应系统(图中1,2,12,13).(5)球罐外表面保温设施(图中8).(6)测温系统,包括热电偶、补偿导线、自动测温记录仪表(图中20,21,22).(7)球罐在加热和冷却过程中的柱脚移动系统(图中17).目前我国常用的几种高速燃油喷嘴及燃烧能力见表1.1996-06-04收到.男,51,副教授;男,62,教授.国家九五重点推广项目.第2期李友等:大型壳体结构的焊后整体热处理153图1 高速燃油喷嘴内部燃
5、烧法热处理工装示意图表1 我国常用的几种高速喷嘴的燃烧能力雾化用压缩空气压力(kg/cm2)2.12.83.54.24.95.66.37.0最最最最最最最最最最最最最最最最燃油雾化量(L/h)大小大小大小大小大小大小大小大小1号烧嘴17195228952849536095454955499568295872952号烧嘴14076189762387630376379764737657776719763号烧嘴603876381063813238152381893824638322383对于容积为2000m及其以下的各类球罐采用高速
6、喷嘴内燃法进行焊后整体热处理,燃烧系统上无须再加设其它附助的工艺装置(按图1装置进行均可).只须根据热工计算对20003333m.,1000m可采用1号烧嘴,650m以下的可采用2号烧嘴.而对于5000m特大型球罐,一般由于壁厚较薄(17～33mm)重量较大(300t以上),要求升温阶段、降温阶段以及保温阶段的温差很小,所以增大了整体热处理的难度.又因为球罐内部形成的热气流循环过程中存在下半球靠近人孔附近的区域为加热死角,单靠壳板的自身热传导加热会造成温度偏低而加大了整个球罐的温差.这种3现象对2000m以下的球罐也是不同
7、程度存在,但可以采取上下调整燃烧系统即可克服.而对于50003m这样大的球罐很难克服,因此必须设计相应的导流伞罩以增加气流向下回转的强度,克服上述不足.[2]实践证明这是一种有效的措施(见图2).对温差要求严格的可采用两支(1号或2号)烧图2 加伞罩的球罐热处理工装示意图嘴同时加热.核工业部816厂两台由法国引进的31—连接升降机构.5000m液氨球罐就是采用加可上下移动的伞罩,标准分享网www.bzfxw.com免费下载154东北大学学报(自然科学版)第18卷放置两个烧嘴(1号)进行加热处理,结果完全达到法方提出的工艺要求.
8、2大型转炉炉壳的焊后热处理转炉炉壳焊后热处理的目的除了为了消除其焊接残余应力外,还有防止运行中的热应变脆化的重要作用.转炉焊后热处理根据热工计算选用1号或2号高速燃油喷嘴,工艺装备与球罐类同.但转炉炉壳与球罐不同的是,球罐对称性高,热气流循环效果好,而转炉形状对称性差,下部又
