一種鍋爐膜式水冷壁局部焊后熱處理的柔性加熱裝置及工藝的制作方法
【專利摘要】一種鍋爐膜式水冷壁局部焊后熱處理的柔性加熱裝置及工藝，包括反射器以及用于為鍋爐膜式水冷壁局部焊后熱處理提供熱量的紅外線加熱器，紅外線加熱器設(shè)在反射器的反射面上。紅外線加熱器發(fā)射出紅外線，紅外線被反射器的反射面反射，均勻照射在鍋爐膜式水冷壁表面以實(shí)現(xiàn)鍋爐膜式水冷壁局部焊后的熱處理。本發(fā)明能夠方便地實(shí)現(xiàn)鍋爐膜式水冷壁的局部焊后熱處理，且熱處理質(zhì)量得到保證。
【專利說(shuō)明】一種鍋爐膜式水冷壁局部焊后熱處理的柔性加熱裝置及工
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【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于熱處理領(lǐng)域，具體涉及一種鍋爐膜式水冷壁局部焊后熱處理的柔性加熱裝置及工藝。

【背景技術(shù)】
[0002]水冷壁是敷設(shè)在鍋爐爐膛內(nèi)壁，由許多并聯(lián)管子組成的蒸發(fā)受熱面，其作用是吸收爐膛中高溫火焰或煙氣的輻射熱量，在管內(nèi)產(chǎn)生熱水或蒸汽，并降低爐墻溫度，保護(hù)爐墻。在大容量的工業(yè)鍋爐和電站鍋爐中，一般采用膜式水冷壁，即將鰭片管(或扁鋼與光管)相互焊接在一起組成的整塊管屏。它的優(yōu)點(diǎn)是氣密性好漏風(fēng)少，減少了排煙熱損失，提高了鍋爐熱效率；管屏外側(cè)僅需敷以較薄的保溫材料，爐膛高溫?zé)煔馀c爐墻不直接接觸，有利于防止結(jié)渣。
[0003]膜式水冷壁通常在制造廠拼焊成管屏，在現(xiàn)場(chǎng)安裝中一般先在現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行地面組合，再吊裝就位進(jìn)行組合安裝。在以往的鍋爐中，由于鍋爐出口蒸汽參數(shù)低，水冷壁的工作溫度和承受的壓力都不太高，因此采用20G、13CrMo4-5、15CrMoG、T12等碳鋼或低合金耐熱鋼即可滿足要求，這些材料制造的水冷壁通常不需要進(jìn)行焊后的熱處理。
[0004]但隨著電廠鍋爐出口蒸汽參數(shù)的提高，水冷壁的工作溫度和壓力也逐步提高，特別是在超超臨界發(fā)電機(jī)組中，12CrlMoV、T23、T24等耐熱鋼已逐步被用于水冷壁的制造。隨著將來(lái)蒸汽參數(shù)的進(jìn)一步提高，T91、T92甚至鎳基高溫合金等更高級(jí)別的合金材料也都可能被用于水冷壁。這些材料的焊接接頭部位硬度高、殘余應(yīng)力高，脆性大，如果不進(jìn)行焊后熱處理，運(yùn)行中很容易導(dǎo)致水冷壁開裂。然而，由于膜式水冷壁的特殊結(jié)構(gòu)以及現(xiàn)場(chǎng)安裝的施工條件，現(xiàn)場(chǎng)局部焊后熱處理變得非常困難，即使使用現(xiàn)有履帶式熱處理設(shè)備進(jìn)行熱處理，由于管子與鰭片組成的表面起伏很大，陶瓷加熱器柔性太差，陶瓷加熱片與水冷壁表面無(wú)法很好貼合，經(jīng)常是管子與加熱片之間形成線接觸，管子其余部分以及鰭片部位無(wú)法與加熱器接觸。由于履帶式的表面溫度較低，其加熱以熱傳導(dǎo)為主，對(duì)流和輻射傳熱為輔，因此水冷壁鰭片處與鋼管最外側(cè)溫度差異會(huì)較大，熱處理質(zhì)量得不到保證。
[0005]另外采用履帶式加熱器進(jìn)行加熱時(shí)，表面需要覆蓋保溫層，并且加熱器與保溫層需要與被處理件綁扎牢固、接觸良好。但在現(xiàn)場(chǎng)熱處理時(shí)，水冷壁表面難以找到固定之處，即使采取些措施，綁扎的鋼絲在受熱后也易松弛，影響加熱效果。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明的目的在于提供一種鍋爐膜式水冷壁局部焊后熱處理的柔性加熱裝置及工藝，能夠方便地實(shí)現(xiàn)鍋爐膜式水冷壁局部焊后的熱處理，且熱處理質(zhì)量得到保證。
[0007]為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明鍋爐膜式水冷壁局部焊后熱處理的柔性加熱裝置，包括反射器以及用于為鍋爐膜式水冷壁局部焊后熱處理提供熱量的紅外線加熱器，紅外線加熱器設(shè)在反射器的反射面上。
[0008]所述的紅外線加熱器采用一支或多支紅外線加熱燈管組合而成。
[0009]所述的紅外線加熱器直射到鍋爐膜式水冷壁表面的紅外線區(qū)域的寬度不小于鍋爐膜式水冷壁焊接區(qū)域的寬度以及鍋爐膜式水冷壁管直徑之和；每支紅外線加熱燈管的長(zhǎng)度不小于鍋爐膜式水冷壁焊接區(qū)域的長(zhǎng)度以及2倍鍋爐膜式水冷壁節(jié)距。
[0010]所述的紅外線加熱燈管包括碳加熱燈管、石英鎢燈、石英鹵素?zé)?，為了提高光的利用效率，降低反射器的溫度，所述的碳加熱燈管、石英鎢燈、石英鹵素?zé)艄芸刹捎脙?nèi)表面一側(cè)帶有鍍金或石英反射膜的燈管，安裝時(shí)將燈管該側(cè)朝向反射器。
[0011]所述的反射器采用拋光鍍鋁鋼板或拋光不銹鋼板加工而成的反射器，且反射器反射到鍋爐膜式水冷壁表面的紅外線區(qū)域的寬度不小于紅外線加熱器直射到鍋爐膜式水冷壁表面的紅外線區(qū)域的寬度以及2倍鍋爐膜式水冷壁節(jié)距之和。
[0012]還包括用于設(shè)在鍋爐膜式水冷壁局部焊后熱處理位置的溫度測(cè)量裝置，且溫度測(cè)量裝置與光源控制裝置相連。
[0013]所述的溫度測(cè)量裝置為測(cè)溫?zé)犭娕蓟蚣t外測(cè)溫儀，且溫度測(cè)量裝置為測(cè)溫?zé)犭娕紩r(shí)，測(cè)溫?zé)犭娕嫉臒岫吮砻娓采w有保溫材料。
[0014]所述的反射器兩端各設(shè)有一個(gè)磁性固定座。
[0015]一種鍋爐膜式水冷壁局部焊后熱處理的柔性加熱工藝，基于所述的鍋爐膜式水冷壁局部焊后熱處理的柔性加熱裝置，紅外線加熱器發(fā)射出紅外線，紅外線被反射器的反射面反射，均勻照射在鍋爐膜式水冷壁表面以實(shí)現(xiàn)鍋爐膜式水冷壁局部焊后的熱處理。
[0016]所述的柔性加熱裝置還包括用于設(shè)在鍋爐膜式水冷壁局部焊后熱處理位置的溫度測(cè)量裝置，且所述的溫度測(cè)量裝置與光源控制裝置相連；溫度測(cè)量裝置測(cè)量鍋爐膜式水冷壁局部焊后熱處理位置的溫度，并將溫度信號(hào)發(fā)送給光源控制裝置，光源控制裝置控制紅外線加熱器的輸出功率或紅外線加熱器的通斷時(shí)間比例，實(shí)現(xiàn)溫度控制。
[0017]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果在于:
[0018]本發(fā)明將以紅外線加熱器發(fā)出的高能量密度紅外線光源為加熱熱源，并將紅外線加熱器直接固定在反射器的反射面上，高能量密度紅外線被反射器反射(采用帶有反射膜的燈管時(shí)，部分紅外線被反射膜直接反射)，以輻射的方式較為均勻地照射在鍋爐膜式水冷壁起伏的表面，由于鍋爐膜式水冷壁管的材質(zhì)為金屬，因此紅外線被金屬吸收后轉(zhuǎn)換為熱量，實(shí)現(xiàn)鍋爐膜式水冷壁局部焊后的熱處理；而且，本發(fā)明的紅外線傳播不需介質(zhì)，因此，可與鍋爐膜式水冷壁起伏的表面柔性接觸，從而避免出現(xiàn)加熱死角。

【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0019]圖1是膜式水冷壁現(xiàn)場(chǎng)安裝焊口示意圖；
[0020]圖2是本發(fā)明鍋爐膜式水冷壁局部焊后熱處理的柔性加熱裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0021]其中，1、紅外線加熱器，2、反射器，3、磁性固定座，4、測(cè)溫?zé)犭娕?，a、對(duì)接焊縫，b、密封焊縫。

【具體實(shí)施方式】
[0022]下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。
[0023]參見圖1，從膜式水冷壁現(xiàn)場(chǎng)安裝焊口示意圖可以看出，焊縫包括對(duì)接焊縫a和密封焊縫b。
[0024]參見圖2，本發(fā)明鍋爐膜式水冷壁局部焊后熱處理的柔性加熱裝置包括反射器2、用于為鍋爐膜式水冷壁局部焊后熱處理提供熱量的紅外線加熱器I以及用于設(shè)在鍋爐膜式水冷壁局部焊后熱處理位置的溫度測(cè)量裝置，紅外線加熱器I設(shè)在反射器2的反射面上，這樣增加能量利用效率，將光源發(fā)出的或者水冷壁輻射出的雜亂方向紅外線重新反射到水冷壁表面；溫度測(cè)量裝置與光源控制裝置相連。采用紅外線加熱器I發(fā)出的高能量密度紅外線為加熱熱源，通過紅外線光源與反射器組合而成的加熱系統(tǒng)，將高能量密度紅外線以輻射的方式較為均勻地照射在起伏的水冷壁表面，被金屬吸收后轉(zhuǎn)換為熱量。紅外線的傳播不需要介質(zhì)，因此與起伏表面之間可柔性接觸，從而避免出現(xiàn)加熱的死角。
[0025]紅外線加熱器I采用一支或多支紅外線加熱燈管組合而成。紅外線加熱燈管可以是各種能夠發(fā)射紅外線的光源，包括陶瓷輻射器、石英輻射器、碳加熱燈管、石英鎢燈、石英鹵素?zé)艄艿龋沾奢椛淦?、石英輻射器表面溫度太?800-950°C )，紅外線輻射功率密度低，不適合熱處理溫度較高(700-800°C )的水冷壁材料處理，碳加熱燈管的燈絲表面溫度可達(dá)到1200°C，石英鎢燈和鹵素?zé)艄芸蛇_(dá)到1500°C以上，功率密度較高，適合水冷壁材料處理的焊后熱處理。因此，本發(fā)明紅外線加熱燈管包括碳加熱燈管、石英鎢燈、石英鹵素?zé)?。為了提高光的利用效率，降低反射器的溫度，所述的碳加熱燈管、石英鎢燈、石英鹵素?zé)艄芸刹捎脙?nèi)表面一側(cè)帶有鍍金或石英反射膜的燈管，安裝時(shí)將燈管該側(cè)朝向反射器。燈管發(fā)出非部分紅外線被反射膜直接反射到工件表面。
[0026]反射器可由各種能夠承受一定溫度的高反射材料做成，一般采用拋光鍍鋁鋼板或拋光不銹鋼板加工而成的反射器，由圖2還可以看出，反射器2包括用于設(shè)置紅外線加熱器I的基體，基體兩端各設(shè)有一個(gè)側(cè)翼，且側(cè)翼與基體呈鈍角。
[0027]為保證所有的焊縫和熱影響區(qū)均達(dá)到熱處理所需的溫度，紅外線加熱器直射到鍋爐膜式水冷壁表面的紅外線區(qū)域的寬度不小于鍋爐膜式水冷壁焊接區(qū)域的寬度以及鍋爐膜式水冷壁管直徑之和；也就是說(shuō)加熱器的直射到鍋爐膜式水冷壁表面的紅外線區(qū)域?qū)挾葢?yīng)不小于鍋爐膜式水冷壁焊接區(qū)域的寬度+鍋爐膜式水冷壁管直徑；
[0028]每支紅外線加熱燈管的長(zhǎng)度不小于鍋爐膜式水冷壁焊接區(qū)域的長(zhǎng)度以及2倍鍋爐膜式水冷壁節(jié)距。即每支紅外線加熱燈管的長(zhǎng)度不小于焊接區(qū)域長(zhǎng)度+2倍水冷壁節(jié)距。
[0029]反射器2反射到鍋爐膜式水冷壁表面的紅外線區(qū)域的寬度不小于紅外線加熱器直射到鍋爐膜式水冷壁表面的紅外線區(qū)域的寬度以及2倍鍋爐膜式水冷壁節(jié)距之和。
[0030]所述的溫度測(cè)量裝置為測(cè)溫?zé)犭娕?或紅外測(cè)溫儀，鍋爐膜式水冷壁的溫度通過熱電偶或紅外測(cè)溫儀測(cè)量后反饋到光源的控制裝置，控制燈管的通斷時(shí)間比例或輸出功率的高低，實(shí)現(xiàn)溫度控制。為了延長(zhǎng)燈管壽命同時(shí)降低水冷壁表面溫度的波動(dòng)，通過調(diào)節(jié)控制裝置的輸出電壓來(lái)調(diào)節(jié)燈管功率更適合本裝置的溫度控制。采用熱電偶測(cè)溫時(shí)，為避免熱電偶熱端吸收過量紅外線造成測(cè)溫不準(zhǔn)，在熱端表面覆蓋對(duì)紅外線吸收率低的白色保溫材料；
[0031]為了便于現(xiàn)場(chǎng)安裝，加熱紅外燈管直接固定在反射器上，反射器所在的水冷壁區(qū)域溫度低于鋼鐵的磁性轉(zhuǎn)變溫度，可在其上設(shè)置磁性固定座3，將反射器和加熱燈管方便地固定在水冷壁表面上。當(dāng)焊接區(qū)域較大時(shí)，可加大加熱器和反射器的面積，或者通過多次處理分段進(jìn)行。
[0032]基于上述鍋爐膜式水冷壁局部焊后熱處理的柔性加熱裝置，鍋爐膜式水冷壁局部焊后熱處理的柔性加熱工藝為:將柔性加熱裝置通過磁性固定座3定在膜式水冷壁上，紅外線加熱器I發(fā)射出紅外線，紅外線被反射器2的反射面反射，均勻照射在鍋爐膜式水冷壁表面以實(shí)現(xiàn)鍋爐膜式水冷壁局部焊后的熱處理，測(cè)溫?zé)犭娕?測(cè)量鍋爐膜式水冷壁局部焊后熱處理位置的溫度，并將溫度信號(hào)發(fā)送給光源控制裝置，光源控制裝置控制紅外線加熱器I的輸出功率或紅外線加熱器I的通斷時(shí)間比例，實(shí)現(xiàn)溫度控制。
【權(quán)利要求】
1.一種鍋爐膜式水冷壁局部焊后熱處理的柔性加熱裝置，其特征在于:包括反射器(2)以及用于為鍋爐膜式水冷壁局部焊后熱處理提供熱量的紅外線加熱器(I)，紅外線加熱器(I)設(shè)在反射器(2)的反射面上。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鍋爐膜式水冷壁局部焊后熱處理的柔性加熱裝置，其特征在于:所述的紅外線加熱器(I)采用一支或多支紅外線加熱燈管組合而成。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的鍋爐膜式水冷壁局部焊后熱處理的柔性加熱裝置，其特征在于:所述的紅外線加熱器直射到鍋爐膜式水冷壁表面的紅外線區(qū)域的寬度不小于鍋爐膜式水冷壁焊接區(qū)域的寬度以及鍋爐膜式水冷壁管直徑之和；每支紅外線加熱燈管的長(zhǎng)度不小于鍋爐膜式水冷壁焊接區(qū)域的長(zhǎng)度以及2倍鍋爐膜式水冷壁節(jié)距。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的鍋爐膜式水冷壁局部焊后熱處理的柔性加熱裝置，其特征在于:所述的紅外線加熱燈管包括碳加熱燈管、石英鎢、石英鹵素?zé)?，燈管靠近反射?2) —側(cè)帶有鍍金或石英的反射膜。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鍋爐膜式水冷壁局部焊后熱處理的柔性加熱裝置，其特征在于:所述的反射器(2)采用拋光鍍鋁鋼板或拋光不銹鋼板加工而成的反射器，且反射器(2)反射到鍋爐膜式水冷壁表面的紅外線區(qū)域的寬度不小于紅外線加熱器直射到鍋爐膜式水冷壁表面的紅外線區(qū)域的寬度以及2倍鍋爐膜式水冷壁節(jié)距之和。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鍋爐膜式水冷壁局部焊后熱處理的柔性加熱裝置，其特征在于:還包括用于設(shè)在鍋爐膜式水冷壁局部焊后熱處理位置的溫度測(cè)量裝置，且溫度測(cè)量裝置與光源控制裝置相連。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的鍋爐膜式水冷壁局部焊后熱處理的柔性加熱裝置，其特征在于:所述的溫度測(cè)量裝置為測(cè)溫?zé)犭娕饥然蚣t外測(cè)溫儀，且溫度測(cè)量裝置為測(cè)溫?zé)犭娕?4)時(shí)，測(cè)溫?zé)犭娕?4)的熱端表面覆蓋有保溫材料。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鍋爐膜式水冷壁局部焊后熱處理的柔性加熱裝置，其特征在于:所述的反射器(2)兩端各設(shè)有一個(gè)磁性固定座(3)。
9.一種鍋爐膜式水冷壁局部焊后熱處理的柔性加熱工藝，其特征在于，基于權(quán)利要求1所述的鍋爐膜式水冷壁局部焊后熱處理的柔性加熱裝置，紅外線加熱器(I)發(fā)射出紅外線，紅外線被反射器(2)的反射面反射，均勻照射在鍋爐膜式水冷壁表面以實(shí)現(xiàn)鍋爐膜式水冷壁局部焊后的熱處理。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的鍋爐膜式水冷壁局部焊后熱處理的柔性加熱工藝，其特征在于，所述的柔性加熱裝置還包括用于設(shè)在鍋爐膜式水冷壁局部焊后熱處理位置的溫度測(cè)量裝置，且所述的溫度測(cè)量裝置與光源控制裝置相連；溫度測(cè)量裝置測(cè)量鍋爐膜式水冷壁局部焊后熱處理位置的溫度，并將溫度信號(hào)發(fā)送給光源控制裝置，光源控制裝置控制紅外線加熱器⑴的輸出功率或紅外線加熱器⑴的通斷時(shí)間比例，實(shí)現(xiàn)溫度控制。
【文檔編號(hào)】C21D1/34GK104342546SQ201410690213
【公開日】2015年2月11日 申請(qǐng)日期:2014年11月25日 優(yōu)先權(quán)日:2014年11月25日
【發(fā)明者】周榮燦, 唐麗英, 郭巖, 王博涵, 張周博, 侯淑芳, 李季, 李江 申請(qǐng)人:西安熱工研究院有限公司