焊后热处理：确保发电设备安全运行的重要措施

1.焊接残余应力水平对焊接接头强度的影响

通过对高压锅炉汽包大口径集中下降管座焊缝的热态综合应力测定结果可知，在锅炉冷态点火升压至11MPa，320℃时，焊缝处的最大热态综合应力可达289.6MPa，其中由介质内压形成的工作应力为130.2MPa，占热态综合应力的44.9%；焊接接头的残余应力为69.8MPa，占热态综合应力的24.1%；汽包内外壁温差在41℃时的温差应力为44.3MPa，占热态综合应力的15.2%；管座结构系统的附加应力为46MPa，占热态综合应力的15.8%，当汽包在稳定负荷下运行时，其内外壁温差基本消失，此时测得焊缝外壁的热态综合应力为215MPa，则焊接残余应力将占热态综合应力的32.6%，在如此应力水平下长时工作的焊接接头，在仅仅使用了3万～6万h的工作时间，就发生先期破裂，由此可见焊接接头的残余应力水平是不容忽视的，为确保焊接接头安全运行，有必要，也必须降低焊接接头的残余应力水平。

2.焊接残余应力对焊接接头寿命的影响

焊接残余应力的存在直接影响焊接接头的使用寿命，接头的寿命取决于材质、应力和缺陷三个基本因素，如果焊缝内部的缺陷未超过现行规程的容限，姑且认为它的存在能保证焊缝在设计使用期内安全运行，那么焊接接头的材质与应力就成为决定其使用寿命的主要因素了，对焊接接头而言是否可以保证安全运行，取决于实际的热态综合应力，焊接残余应力的存在会影响到热态综合应力的数值，因此对焊接接头寿命的影响起至关重要的作用。通过实验可知：用TIG焊接的12Cr1MoV钢焊缝，试验初应力为196MPa，温度为540℃，焊后一组进行热处理，一组未进行热处理，其断裂时间分别为219h和113h，做过热处理的接头寿命比未进行处理的接头高1.84倍，同样的试验在焊缝根部存在15%壁厚的未焊透的缺陷的两组焊缝上进行，初应力为245MPa，焊后经热处理的试样寿命比未经处理的高4.21倍，可见，焊接残余应力的存在，将直接影响焊接接头的使用寿命。

3.要确保焊后热处理质量

热处理规范要正确，加热要均匀，升降温度和保温时间要恰当，也就是说要确保热处理的质量，才能起到降低应力的作用从而确保焊接接头的安全运行。

现举例说明热处理质量对降低残余应力的影响说明热处理质量的重要性。(www.xing528.com)

被处理件HG220/100—1型蒸汽锅炉汽包材质19Mn5，锅筒长12700mm、直径φ1730mm、壁厚90mm。

采用工频感应热处理，热处理规范如表5-7所示，由于第一次热处理失败，而进行了第二次热处理，热处理前，第一、二次热处理后的几个测点应力水平如表5-8所示。

表5-7　工频感应热处理规范

表5-8　第一、二次热处理后的几个测点应力水平

注 材料的屈服极限σs=431MPa，故实际残余应力不会超出σs。