一种在钢工件，例如在不锈钢管中靠近焊缝的部位防止应力腐蚀裂纹的方法和设备。是通过用外部产生的辐射热照射一个工件的表面，同时维持冷却液流过其另一个表面，这样产生可控制的通壁温差。（*该技术在2010年保护过期，可自由使用*）
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及到减少钢制品中的应力腐蚀裂纹，特别涉及到在施工现场减少奥氏体不锈钢管系中靠近焊缝地方的晶间应力腐蚀裂纹的一种改进的方法和设备。在被焊接的奥氏体不锈钢管的钢制品上的应力腐蚀裂纹，特别是晶间应力腐蚀焊缝，很明显是由于腐蚀环境的影响、由于焊接热、合金元素的含量和其它冶金因素，以及在邻近焊缝的地方存在残余拉伸的原因而使钢材敏感。在钢材中，尤其是用在核电站水管道中的奥氏体不锈钢在靠近焊缝地方的晶间应力腐蚀裂纹，长期以来一直被认为是技术上的一个严重的问题，对于这一严重的问题已经提出了各种各样的解决方案。例如早期的解决办法是退火、采用延伸原来焊缝的跨接堆焊，同时在管内流过冷却液的方法，例如哈尼曼(Hanneman)等人在美国专利4049186中所述的方法，以及通过感应或通过内部IR电阻加热方法在管内产生一个同频电流来迅速的局部加热敏化区域，接着迅速的液体淬火，如Eguchi等人在美国专利4168190中所提出的方法。较新的见解是认为在核电站的奥氏体不锈钢管上靠近焊缝的地方可能引起晶间应力腐蚀裂纹的原因是由于靠近焊缝的部位存在残余拉伸应力。例如由Matssuda等人在美国专利4229235中所提出的在冷却液流过管子的同时，通过装在管子表面上空间内的一对电极元件之间流过的电流来加热管子。Matsuda还指出，由于利用了这种热量，通常管内壁上存在的残余拉伸应力可以减少，而随着“腐蚀疲劳”的减少可能转变成残余压缩应力。更新的建议包括选择感应加热元件或者线圈的形状，以便控制施热区域上的温度分布。使用焊接涂复层或者使电流流过位于一对外加电极中间的管子，这些都不是特别有效的办法，至少部分地是由于本来就不能控制金属内的温度梯度和难于在施工现场焊接时把范围仅控制在局部区域。在理论上引起注意的同时，实际上需要昂贵的和笨重的设备，例如特殊的高频电源、阻抗匹配设备、用于感应线圈和电缆的冷却介质以及相关的泵设备、细致的位置屏蔽，由于阀、三通、弯头、架空管以及同类物的复杂几何形状需要为此专门设计部件，所有这些实际上使问题更加难以对付。本专利技术从其广义方面可简要叙述为，在奥氏体和其它钢制品中，例如在不锈钢管中，当维持冷却流通过其内表面的同时，由于外表面暴露在外部产生的辐射热之下，使外表面迅速的增加温度，通过很快产生的一个可控的通壁温差，这样在施工现场提出了一种减少晶间应力腐蚀裂纹的方法和设备。从狭义方面本专利技术的主要部分包括与被处理的区域外型一致的按标准形式设计的炉式的产生辐射热的装置，该装置有很多高温辐射热线圈，这些产生辐射热的线圈应与要处理的部份相一致，并且可以很容易地分别进行控制，以及与工件之间留有间隔。从更狭义的方面本专利技术包括可以有效的最大限度的将产生的热量传送到工件上的装置和绝缘装置。本专利技术主要部份应用所带来的优点之一是显著地改进了控制通壁温度梯度的设计，可以取消专门为之设计的变压器、电缆和有关的保护以及感应加热设备所持有的控制设备。另一优点包括可以取消冷却水和辅助高频发生设备，并且可有能使用一般的工业标准的电源、电缆和控制设备，从而简化了设备，增加了灵活性。更进一步的优点包括可以应用在各种各样的管子上和具有复杂几何外形的构件上，并且可以进行高度的选择控制和辐射热产生组件的位置控制，以便于有选择地控制施加到各种工件区域上的热量，使工件受到通过那里的理想的通壁温差的作用，其结果可能对在管子或构件之间的焊缝两边需要不同的升温速度的不同合金的元件之间焊缝进行处理。本专利技术的目的是提供一种改进的被焊钢件热处理的方法和设备。本专利技术的另一个目的是为核电站和类似地方使用的不锈钢管提供一种现场施工中被焊接的部位减少晶间应力腐蚀裂纹的改进方法和设备。本专利技术的其它目的和优点可以从本说明书的以下部分中和从附图中很明显地看出来。这些附图是按着专利条款的规定并参照与本专利技术的原理相结合的热处理设备实施例来说明的。附图说明图1 为应用本专利技术在核电站使用的不锈钢管上的焊缝进行处理的示意剖面图;图2 为一个理想的应力-应变图，它表明随着把遥控产生的辐射热施加到有冷却水流过的部位，继之以连续的冷却而在被焊管件上逐渐产生的应力变化情况;图3 为按照本专利技术原理把一个辐射能加热元件应用到不锈钢管焊接区域的示意斜视图;图4 为图2中剖线3-3的截面图，它表明了按本专利技术原理的辐射加热组件的分布情况;图5 为图3中剖线4-4的剖面图;一个应力-应变分布曲线和随着曲线OB在管子的内表面产生一个应力-应变分布曲线，具有这种特性的温差能提供一个外壁温度值，从而产生一个局部热应力，它在外表面上超过了材料的压缩屈服应力，而在管子的内表面上超过了材料的拉伸屈服应力，如点A和点B所示。当外部产生的辐射热停止时，允许管子恢复到环境温度，在内外表面上的应力是在管子的内表面上和外表面上有一个残余的拉伸应力，在管子的内表面靠近焊缝的部位减少拉伸应力状态并且最好把这种状态转变成残余压应力状态，使得这些表面更耐金属超应力引起的腐蚀和/或腐蚀疲劳，并且可以在这些部位减少晶间应力腐蚀裂纹。正如前面指出的那样，为了接纳不同位置上的焊缝，在应用装在与工件表面有一间隔的炉状腔体里的辐射热源时，允许外加热元件构成不同形状的标准模件。一个最宽的寻找焊缝的定位方法是在两截管子中间，如图1所表示的一样。现参照图3至图5，概括的用36代表一个组装好的园柱壳形的加热元件总成，它是由3个或者至少由两个环块40和42构成，该两个环块在两节直的不锈钢管断面处的焊缝44的两侧延伸足够长度。在图4和图5中清楚地表示出每个单个的园柱形环块包括许多细长的非导电的陶瓷支承件50，在陶瓷支承件50上绕有耐热导线52，导线52的末端连接到例如承受三相交流电源480伏的汇流条54上。借助套式绝缘件56，陶瓷支承件50的两端被托起，并彼此保持一定的距离。支撑件50里面衬以发出辐射热的反射壁58，反射壁58也适于选用高温陶瓷材料。借助不锈钢的骨架汇流条54总成，套式绝缘件56和反射壁58围绕在支撑件50的三个面上。套式绝缘件56横向加工成所需要的尺寸，通过陶瓷支撑件50与管子外表图6至图8为适合于各种不同工件表面形状的辐射加热组件的局部示意斜视图;图9为所述类型加热组件的电源控制系统的示意图。参照附图并从图1开始，本专利技术的改进方法和设备包括在施工现场照射一个焊件10和它两边的区域，正如虚线12所示。在一个炉样的环境内，在不锈钢管14两断面的接合处的部位，向外产生热量16。这种向外产生的热16是辐射源的重要的特征，它通过控制流过一个或多个选择好尺寸的和/或形状的电阻加热导线18上的电流来产生热。该电阻加热导线与管子外部和焊接表面20之间有一个间距，而该表面20同时作用着流过管内壁表面32的冷却液30。围绕导线18装有绝缘保护介质22形成的一个炉状的腔室，该保护介质最好是陶瓷的，并且具有反射辐射热的特性，该介质用于封闭所发出的热量并改变发出热量的方向，如箭头24所示是朝向管子表面20反射的。这种具有热绝缘和反射特性的保护介质22最好由刚性壳体26支承和承托着，该刚性壳体26在邻近管子表面的部位具有边缘侧壁以便完成炉状的包围。在区域12中，在冷却液30不断地流过管内部和靠近内壁32处的同时，将外部产生的热量施加到管子外表面本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种在钢件上靠近焊缝处的防止应力腐蚀裂纹的方法，其特征在于，使所述焊缝和靠近焊缝的工件区域的一个表面，在受到装置在靠近该处的紧密空间里的外部热源发射的辐射热，一般易受到局部的压应力；维持冷却液流过所述焊缝和靠近焊缝的工件区域的第二表 面，该表面一般易受到局部的拉应力；调节施加的辐射热量和所述冷却液的流量以便建立一个代表产生的局部热应力特征的横穿所述工件的温差，该局部热应力在所述第一表面和靠近它的区域超过了工件的压缩屈服应力，而在所述第二表面和靠近它的区域超过了工作件 的拉伸屈服应力，和把所述的第一表面和靠近它的区域冷却到环境温度。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：托马斯M巴勒，戴维桑切克，
申请(专利权)人：托马斯M巴特勒，戴维桑切克，
类型：发明
国别省市：US[美国]
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