0、前言

华电宁夏灵武电厂二期2×1000MW机组工程，是世界首座百万千瓦超超临界空冷燃煤发电机组，机组过热器出口集箱、再热器出口集箱、主蒸汽管道、再热热段管道均采用SA335P92钢，该钢材在宁夏地区甚至西北地区首次应用，其中过热器出口集箱位于炉膛中部，规格为Ф711.2×143，分三段供货。SA335P92钢是近年来应用在超超临界机组的一种新型耐热钢，它是通过添加各种合金元素并经过高温形变热处理后得到的具有高温下高强度的钢种，对焊接、热处理技术要求非常严格，特别是焊缝内外壁温差控制比较困难。

1、工艺方案

1.1 方案确定

过热器出口集箱采用高空组对焊接、热处理，标高为 75m,两道焊口均为5G焊口。我们在充分调研和公司现场技术条件的基础上，确定采用柔性陶瓷电阻加热，DWK-E-360型热处理电脑温控柜控温，点焊式热电偶测温，内外壁同时加热、控温的方法进行焊后热处理。

1.2 加热器及热电偶的布置

1.2.1 外部加热器及热电偶的布置

外部加热选用450×600mm的履带式加热器，焊缝中心两测各布置一组，每组5片，共用10片加热器，每片功率15KW，共计150 KW;用5个热电偶分别控温。热电偶布置如图1所示。

R1～R5热电偶分别控制两组加热器中相同位置的两个加热器(两组加热器以焊缝中心线为轴线，两侧对称布置)，R6、R7热电偶分别为距焊缝250mm(1.75倍壁厚)处等效测温点。

1.2.2 内壁加热器及热电偶布置

管道内部加热，选用600×420mm的履带式加热器，焊缝中心两测各布置一组，每组2片，共用4片加热器，每片功率10KW，共计40 KW。用4个热电偶分别控温。如图2所示。：

内部控温热电偶的要求：内壁的热电偶丝长度需3米长，以便于从焊缝附近的小集箱管座处引出，保持冷端与环境温度相同。内部热电偶的固定采用储能电焊机点焊在焊缝附近的管道内壁上。

内部加热器的要求：加热器的引出端长度(加热丝)需3米长，以便于从焊缝附近的小集箱管座处引出，接热处理输入输出线。

1.3 热处理加热及保温宽度宽度

外部加热宽度：1200mm，外部保温宽度：2000 mm;

内部加热宽度：840mm，内部保温宽度：1000 mm;

1.4 热处理工艺

1.4.1 热处理工艺参数：

恒温温度：765℃，恒温时间：12小时。

升温速度：43℃/h, 降温速度：60℃/h。

1.4.2 热处理工艺曲线

2、工艺准备

2.1 热处理设备

热处理设备用DWK-E-360KW电脑温控仪，按多点组合两炉控温原理进行热处理，一炉控制管外加热器，另一炉控制内部加热器。

2.2 热处理材料

2.2.1 加热器：履带式柔性陶瓷履带加热器

2.2.2 保温棉：硅酸铝保温棉

2.2.3 热电偶： K型点焊式热电偶丝

2.3 内部加热装置的制作

采用扁铁制作两幅内部加热装置，每幅加热装置分为对称两部分，在加热装置的外表面覆盖一层保温岩棉，并固定牢固。

3、工艺实施

3.1 内壁热电偶的布置

3.1.1 内壁控温热电偶布置：6点、12点各布置一个热电偶;

3.1.2 内壁测温热电偶布置：6点、3点、12点各布置一个热电偶;

3.1.3 控温、测温热电偶各布置一个备用热电偶;

3.1.4 热电偶全部用储能式点焊接机点焊固

3.2 内部加热装置的布置

内壁热电偶布置完毕后，布置自制的内部加热器。在焊口组对前将加热装置放入焊口区的两侧并进行固定。将两两幅加热装置用钢丝连接。

3.3 外壁热处理施工过程

3.3.1点焊测温热电偶、控温热电偶及外壁等效测温点的布置

在外壁布置5点控温热电偶，1点测温热点偶， 在外壁距离焊缝中心线250mm、12点处设置等效点，点焊两只测温热电偶。

3.3.2 加热器的安装、固定。

3.3.3 保温

采用两层厚度为50mm的硅酸铝棉进行保温，保温宽度大于2000mm。

3.3.4 热处理结束，温度降至室温后，拆除内部加热装置，从集箱另一个管口处将加热装置取出

3.4 热处理数据记录(恒温段)

3.5 数据分析

3.5.1 外壁设定温度为765℃，从恒温开始至恒温结束，外壁最大温差为5℃，远低于外壁任意两测温点温差不大于20℃的规范要求。

3.5.2 内壁温度除内3点温度比较低以外，最低温度为745℃，原因分析为内3测温点靠近集箱接管座，，散热较其他位置快，导致温度较其他位置低。

3.5.3 内壁12点温度在恒温开始的4小时内，温度最高达到777℃，原因分析为内壁控制温度为765℃，将调整至756℃以后内壁12点温度处在770℃以下。

3.5.4 等效点按1.75(250mm)倍壁厚设置,在恒温5h最高达到745℃,而后小幅波动。温度区间与内3点温度较稳相符，与内6、12点相差较大。

4、效果检测

4.1 内外壁硬度检测数据

焊后热处理结束，待焊缝冷却至室温后，对焊缝内外壁进行硬度检验。

4.1.1 内外壁硬度检测数据(HB)

对内外壁焊缝、母材各取若干点进行硬度检测，检测结果见下表：

焊缝

4.1.2 数据分析：

(1)根据数据显示焊缝外壁硬度分布均匀，极低值为202HB，极高值为226HB,3点硬度平均值分别为215HB、210HB、223HB，均符合现行规程要求。

(2)内壁硬度分布均匀，极低值为206HB，极高值为245HB，3点硬度平均值分别为207HB、226HB、242HB，均小于250HB。

(3)母材硬度值均匀分布，无极高、极低值。

4.2 微观金相组织

对焊缝、母材进行表面微观组织检测，均为回火马氏体

5、结束语

5.1 采用双壁同时加热、控温对大直径、厚壁P92钢管道焊缝进行焊后热处理，取得了内壁温度控制在745℃以上，外壁温度分布均匀，最大温差为5℃。

5.2 外壁硬度值符合现行规范要求，内壁硬度值小于250HB。

5.3 对接管座封堵的严密程度，会影响管座附近内壁温度值。

5.4 内壁控温值应与外壁控温值有所区别，略低于外壁控温值。

5.5 此种双壁加热、控温的热处理实践，可以应用到其他大口径、超大壁厚P92钢的焊后热处理。