(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202210769728.5 (22)申请日 2022.06.30 (71)申请人 武汉大学 地址 430072 湖北省武汉市武昌区八一路 299号 申请人 浙江遂金 特种铸造有限公司 (72)发明人 王学　周梵　包海平　章慧春　 (74)专利代理 机构 湖北武汉 永嘉专利代理有限 公司 42102 专利代理师 李艳景 (51)Int.Cl. G06F 30/23(2020.01) C21D 11/00(2006.01) C21D 9/50(2006.01) C21D 1/42(2006.01)G06F 113/14(2020.01) G06F 119/08(2020.01) G06F 119/14(2020.01) (54)发明名称 一种9%Cr热强钢厚壁管道中频感应加热局 部焊后热处 理最大升温速率的计算方法 (57)摘要 本发明公开了一种9％Cr热强钢厚壁管道中 频感应加热局部焊后热处理最大升温速率的计 算方法。 其步骤为： 首先建立9％Cr热 强钢厚壁管 道中频感应加热局部焊后热处理温度场瞬态模 型， 得到不同特征点在热处理全 过程中的最大轴 向温度梯度； 然后通过轴向温度梯度与诱导应力 的方程， 得到管道轴向各特征点允许的最大轴向 温度梯度； 最后根据管道轴向各特征点允许的最 大轴向温度梯度， 计算在该温度梯度下不同壁厚 管道的最大升温速率， 拟合即得最大升温速率公 式， 根据管道壁厚， 计算得到最大升温速率。 该计 算方法适用于中频感应加热过程， 计算可得最大 升温速率， 在保证安全运行的情况下， 尽可能的 减少热处 理时间， 缩短工期、 降低热处 理成本。 权利要求书2页 说明书5页 附图1页 CN 115130348 A 2022.09.30 CN 115130348 A 1.一种9％Cr热强钢厚壁管道中频感应加热局部焊后热处理最大升温速率的计算方 法， 其特征在于， 包括以下步骤： 步骤1： 建立9％Cr热强钢厚壁管道中频感应加热局部焊后热处理温度场瞬态模型， 得 到不同特 征点在热处 理全过程中的最大轴向温度梯度； 步骤2： 通过轴向温度梯度与诱导应力的方程， 得到管道轴向各特征点允许的最大轴向 温度梯度； 步骤3： 根据步骤2中得到的管道轴向各特征点允许的最大轴向温度梯度， 计算在该温 度梯度下不同壁 厚管道的最大升温速率， 并对计算结果进行拟合， 即得最大升温速率 公式， 根据管道壁厚， 即可计算得到最大升温速率。 2.根据权利要求1所述的方法， 其特征在于， 所述步骤1中， 通过有限元软件， 建立瞬态 模型。 3.根据权利要求1所述的方法， 其特征在于， 所述步骤1中， 特征点为： 管道外壁加热区 边缘， 及管道外壁焊缝中心到加热区边 缘的中点处。 4.根据权利要求1所述的方法， 其特 征在于， 所述 步骤1中， 建议瞬态模型 具体方法为： 步骤1.1， 选定某种规格管道， 根据电力行业标准DL/T  819‑2019选取参数， 利用有限元 软件对管道规格和参数建模； 步骤1.2， 利用电磁模型和热传递模型进行耦合， 输入瞬态时域激励， 控温点达到居里 温度后， 施加额外的加热功 率激励， 使控温点达到控温温度， 得到中频感应加热局部焊后热 处理温度场瞬态模型； 步骤1.3， 利用得到的中频感应加热局部焊后热处理温度场瞬态模型， 选取管道外壁相 应的特征点， 确定各特征点在热处理全过程中出现最大轴向温度梯度的时间节点， 得到不 同特征点在热处 理全过程中的最大轴向温度梯度。 5.根据权利要求4所述的方法， 其特征在于， 所述步骤1.1中， 管道规格为壁厚； 管道参 数为加热宽度、 保温宽度、 交流电频率、 感应线圈匝数和匝间距、 升温速率。 6.根据权利要求4所述的方法， 其特征在于， 所述步骤1.3中， 当管道外壁焊缝中心点刚 达到稳态温度时， 特征点的轴向温度梯度最大， 即为特征点在热处理全过程中出现最大轴 向温度梯度的时间节点。 7.根据权利要求1所述的方法， 其特征在于， 所述步骤2中， 得到管道轴向各特征点允许 的最大轴向温度梯度的具体方法为： 步骤2.1， 计算轴对称圆筒因轴向温度梯度产生的挠度， 并根据傅立叶传热定理对挠度 求解， 得到轴对称圆筒的最大弯曲应力； 步骤2.2， 根据2.1得到的最大弯 曲应力公式进行求解， 得到最大应力与管道外壁各特 征点的轴向温度梯度之间的关系； 步骤2.3， 对2.2得到的公式进行取值， 计算得到管道外壁各特征点安全运行条件下允 许的最大轴向温度梯度。 8.根据权利要求1所述的方法， 其特 征在于， 所述 步骤3中， 最大升温速率的公式为： v＝0.03081t2‑6.8416t+454.73273     (12) 式中， 为v(℃/ h)为加热升温速率； t(m m)为管道壁厚。 9.根据权利要求1所述的方法， 其特 征在于， 所述 步骤3中， 具体方法为：权　利　要　求　书 1/2 页 2 CN 115130348 A 2步骤3.1， 根据步骤1得到的温度场瞬态模型， 以及步骤2得到的各特征点允许的最大轴 向温度梯度， 计算 不同壁厚管道的最大升温速率； 步骤3.2， 对步骤3.1得到的数据进行拟合， 得到最大升温速率的选择曲线和计算公式。权　利　要　求　书 2/2 页 3 CN 115130348 A 3