一种热压罐焊缝局部热处理方法及系统与流程

本发明涉及金属热处理，具体涉及一种热压罐焊缝局部热处理方法。

背景技术：

1、大型热压罐是航空航天复合材料构件制造的重要装备，其冠门封头与卡箍齿法兰连接焊缝属于设备关键受力焊缝。根据相关标准及设计要求，该类焊缝完成焊接后通常需要进行焊后热处理（pwht），以降低焊接残余应力，改善焊缝组织，提高接头综合力学性能，保证设备长期安全运行。

2、目前，大型压力容器焊缝局部热处理主要采用电阻加热片直接贴附焊缝表面的方式。加热片均匀铺设于焊缝两侧规定宽度范围内，并辅以保温棉、温控系统及热电偶进行闭环控制，实现规定升温速度、保温温度及降温速度，从而完成焊后热处理。

3、对于普通筒体环缝、纵缝及接管焊缝，该方法工艺成熟、热效率高、温度控制精确，因此已广泛应用于压力容器制造行业。此外，对于存在遮挡或需要一定热量过渡的部位，现有技术也会采用刚性金属导热块或刚性导热桥（如铜块、钢制导热桥）作为过渡件，将加热片的热量传导至无法直接贴附的焊缝。

4、但刚性导热桥仅能贴合规则平面或大曲率过渡面，难以适配狭小夹角、变角度、变曲率的角焊缝。在大型热压罐冠门封头与卡箍齿法兰连接位置，由于卡箍齿法兰齿形结构复杂，焊缝位于狭窄封闭空间内，加热片无法直接贴附于焊缝区域，导致现有局部热处理方法难以实施。

5、因此，发明一种热压罐焊缝局部热处理方法来解决上述问题很有必要。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种热压罐焊缝局部热处理方法，通过坦克链式柔性导热工装将热量传导至狭窄封闭空间内的焊缝，实现狭窄空间焊缝热处理全过程的精准温度控制，达到提升焊缝焊后热处理质量的目的。

2、为达到此目的，本发明采用以下技术方案：

3、提供一种热压罐焊缝局部热处理方法，包括以下步骤：

4、s1、工装准备：准备坦克链式柔性导热工装，所述坦克链式柔性导热工装包含多片链式钼片，所述链式钼片经销轴铰接拼接，链式钼片朝向焊缝一侧设有v型拱棱；

5、s2、工装就位固定：将坦克链式柔性导热工装布置于焊缝位置，使v型拱棱对准角焊缝尖角并压紧贴合母材，工装与母材之间的间隙、工装铰接缝隙填充耐高温纤维垫以降低接触热阻；

6、s3、加热及保温布置：在坦克链式柔性导热工装外侧敷设柔性电阻加热件，在柔性电阻加热件外部包覆耐高温保温层；

7、s4、测温与热处理运行：在焊缝的尖角中心、焊趾及外围区域布置多组热电偶，采用分区温控系统，并依据热电偶反馈信号对各加热区进行独立功率调节，执行预设升温、保温、降温等热处理工艺；

8、s5、后处理拆除：热处理结束后，待工件降温至安全温度，拆除保温层、柔性电阻加热件以及坦克链式柔性导热工装。

9、作为一种热压罐焊缝局部热处理方法的一种优选方案，所述焊缝为大型热压罐冠门封头与卡箍齿法兰之间的狭窄空间环向角焊缝。

10、作为一种热压罐焊缝局部热处理方法的一种优选方案，所述坦克链式柔性导热工装通过耐热卡扣搭配高温金属丝压紧固定于工件；所述耐高温纤维垫为硅酸铝纤维垫；所述耐高温保温层由至少两层保温材料构成。

11、作为一种热压罐焊缝局部热处理方法的一种优选方案，所述硅酸铝纤维垫厚度为2-3mm；所述耐高温保温层总厚度不小于50mm；所述高温金属丝为φ0.8~1.2mm高温铁丝。

12、作为一种热压罐焊缝局部热处理方法的一种优选方案，在步骤s4中，热处理过程中控制焊缝尖角与两侧测温点之间温差≤15℃；热处理完成后，待整体温度降至300℃以下再进行工装拆除。

13、作为一种热压罐焊缝局部热处理方法的一种优选方案，所述链式钼片为纯度≥99.95%的纯钼片；所述销轴采用tzm钼合金或镍基高温合金；所述纯钼片厚度4-6mm，宽度40-80mm，单节长度30-50mm，单节钼片相对铰接转角≥±15°；销轴直径5-8mm；所述v型拱棱的夹角适配角焊缝坡口夹角，适用夹角范围30°-120°，v型拱棱顶部设置r1~r2mm圆角。

14、一种热压罐焊缝局部热处理系统，包括坦克链式柔性导热工装、柔性电阻加热装置、耐高温保温系统、多点温度检测系统、分区温度控制系统以及固定压紧机构；

15、所述坦克链式柔性导热工装安装于齿法兰与冠门封头之间，与焊缝区域紧密贴合；

16、所述柔性电阻加热装置固定安装在坦克链式柔性导热工装外侧；

17、所述耐高温保温系统包覆柔性电阻加热装置整体加热区域；

18、所述多点温度检测系统包含多支热电偶，热电偶分别布置在焊缝尖角中心、焊缝两侧焊趾以及焊缝外围区域。

19、作为一种热压罐焊缝局部热处理系统的一种优选方案，所述分区温度控制系统为分区温控柜，用于接收热电偶采集的温度信号，并独立对各个加热区输出功率进行调节。

20、作为一种热压罐焊缝局部热处理系统的一种优选方案，所述固定压紧机构包括耐热卡扣、高温铁丝，用于将坦克链式柔性导热工装压紧固定在工件焊缝位置。

21、本发明的有益效果：本发明采用坦克链式柔性导热工装作为导热过渡件，可根据焊缝长度灵活拼接组装，铰接结构配合v型拱棱能够自适应贴合狭窄空间变曲率环向角焊缝，解决传统刚性导热桥无法适配狭小尖角焊缝的问题；工装采用高纯度纯钼片配合匹配热膨胀的销轴，高温环境下不易变形、无氢脆，模块化结构拆装维护方便。

22、通过工装间接导热的方式，突破热压罐冠门封头与卡箍齿法兰焊缝狭窄封闭空间无法直接布置加热元件的限制；配合硅酸铝纤维垫消除接触热阻，提升热量传递效率，保障焊缝能够达到热处理工艺温度。

1.一种热压罐焊缝局部热处理方法，其特征在于：包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的一种热压罐焊缝局部热处理方法，其特征在于：所述焊缝为大型热压罐冠门封头与卡箍齿法兰之间的狭窄空间环向角焊缝。

3.根据权利要求1所述的一种热压罐焊缝局部热处理方法，其特征在于：所述坦克链式柔性导热工装通过耐热卡扣搭配高温金属丝压紧固定于工件；所述耐高温纤维垫为硅酸铝纤维垫；所述耐高温保温层由至少两层保温材料构成。

4.根据权利要求3所述的一种热压罐焊缝局部热处理方法，其特征在于：所述硅酸铝纤维垫厚度为2-3mm；所述耐高温保温层总厚度不小于50mm；所述高温金属丝为φ0.8~1.2mm高温铁丝。

5.根据权利要求1所述的一种热压罐焊缝局部热处理方法，其特征在于：在步骤s4中，热处理过程中控制焊缝尖角与两侧测温点之间温差≤15℃；热处理完成后，待整体温度降至300℃以下再进行工装拆除。

6.根据权利要求1所述的一种热压罐焊缝局部热处理方法，其特征在于：所述链式钼片（1）为纯度≥99.95%的纯钼片；所述销轴采用tzm钼合金或镍基高温合金；所述纯钼片厚度4-6mm，宽度40-80mm，单节长度30-50mm，单节钼片相对铰接转角≥±15°；销轴直径5-8mm；所述v型拱棱的夹角适配角焊缝坡口夹角，适用夹角范围30°-120°，v型拱棱顶部设置r1~r2mm圆角。

7.一种热压罐焊缝局部热处理系统，其特征在于：包括坦克链式柔性导热工装、柔性电阻加热装置、耐高温保温系统、多点温度检测系统、分区温度控制系统以及固定压紧机构；

8.根据权利要求7所述的一种热压罐焊缝局部热处理系统，其特征在于：所述分区温度控制系统为分区温控柜，用于接收热电偶采集的温度信号，并独立对各个加热区输出功率进行调节。

9.根据权利要求7所述的一种热压罐焊缝局部热处理系统，其特征在于：所述固定压紧机构包括耐热卡扣、高温铁丝，用于将坦克链式柔性导热工装压紧固定在工件焊缝位置。