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专利号: 201910026251X
申请人: 安徽工业大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
更新日期:2025-11-06
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种管内存在强气流的Cr-Mo钢管道焊后热处理方法,其特征在于,包括以下步骤:(1)焊后热处理参数确定模块:基于遗传算法,以减小热处理内外壁温差ΔT与允许的最大热处理内外壁温差ΔTmax之差为目标,计算给定管道规格与管内空气流速v条件下的最优焊后热处理参数;

(2)热处理最高温度与加热器中心偏离距离ΔS计算模块:根据步骤(1)计算得到的最优焊后热处理参数,建立管道与管内空气的流固耦合传热模型,获取热处理最高温度位置,并计算热处理最高温度位置与偏离加热器中心距离ΔS;

(3)焊后热处理实施模块:根据管内存在较强空气流动条件下Cr-Mo钢管道焊后热处理温度场分布特点,通过使加热器热处理最高温度位置与焊缝中心位置重合,确保整个焊缝以及足够的母材处于允许的焊后热处理温度窗口范围。

2.根据权利要求1所述的管内存在强气流的Cr-Mo钢管道焊后热处理方法,其特征在于:步骤(1)中给定管道规格包括管径D和壁厚δ;最优焊后热处理参数包括加热宽度Wh和保温宽度Ws。

3.根据权利要求2所述的管内存在强气流的Cr-Mo钢管道焊后热处理方法,其特征在于,为确定步骤(1)中最优焊后热处理参数的具体操作步骤为:S1、根据管内空气流动对Cr-Mo钢管道焊后热处理温度场的影响规律,确定遗传算法模型参数,包括决策变量、约束条件、编码方式、适应度函数以及遗传算子;

其中,决策变量为加热宽度Wh、保温宽度Ws;约束条件为8·δ≤Wh≤20·δ,Wh+4·δ≤Wb≤Wh+10·δ;编码方式为染色体编码方式;适应度函数为 遗传算子中选择运算为随机遍历抽样算子,交差运算为单点交叉算子,离散变异运算为变异方法;

S2、对于给定管道规格与管内空气流速v条件下,在8·δ≤Wh≤20·δ,Wh+4·δ≤Wb≤Wh+

10·δ范围内随机选取M=20组个体作为初始种群;

S3、对于初始种群内每组个体通过流固耦合传热计算其热处理内外壁温差ΔT,根据步骤S1中的适应度函数Fit确定其适应度;

S4、若适应度Fit>0.2,那么该个体即为最优的热处理参数;

S5、若适应度Fit<0.2,则根据步骤S1确定的遗传算法模型参数分别对高适应度值个体的染色体进行复制、交叉和变异,生成新的种群;

S6、对步骤S5产生的新种群,重复上述步骤S1的过程,直到出现适应度值Fit>0.2的个体,则此个体即为最优的热处理参数。

4.根据权利要求3所述的管内存在强气流的Cr-Mo钢管道焊后热处理方法,其特征在于:步骤S1中所述染色体编码方式为20位二进制串,其中前10位表示Wh,后10位表示Ws。

5.根据权利要求2所述的管内存在强气流的Cr-Mo钢管道焊后热处理方法,其特征在于,为确定步骤(2)中热处理最高温度位置与偏离加热器中心距离ΔS的具体操作步骤为:S7、对于给定管道规格与管内空气流速v条件和步骤1中得到的焊后热处理参数,建立流固耦合传热模型,计算热处理温度场分布;

S8、根据步骤S1中得到的热处理温差场分布,提取管道内壁温度最高点位置坐标x,计算热处理最高温度位置偏离加热器中心距离ΔS=|x0-x|。

6.根据权利要求5所述的管内存在强气流的Cr-Mo钢管道焊后热处理方法,其特征在于:步骤S8中x0为加热器中心位置坐标。

7.根据权利要求2所述的管内存在强气流的Cr-Mo钢管道焊后热处理方法,其特征在于,为确定步骤(3)中的整个焊缝以及足够的母材处于允许的焊后热处理温度窗口范围,具体操作步骤为:S9、对于需要进行焊后热处理的管内存在较强空气流动条件下Cr-Mo钢管道,使用风速仪测量空气入口侧空气流速v*;

S10、确定加热器中心位置,对于测定的空气流速v*,根据步骤(2)确定热处理最高温度位置偏离加热器中心距离ΔS*,从焊缝中心位置开始沿管道轴线方向向空气出口侧移动ΔS*距离,以该位置为中心安装加热器和保温棉S11、设置热处理温度,开始焊后热处理。