关于钢制压力容器焊后消除应力热处理有关问题的讨论关于钢制压力...

牛阳林++张浩

[摘 要]在化工生产过程中，压力容器是必不可少的设备。在压力容器设计过程中，热处理尤为重要，其能够改善焊缝组织。在焊后进行消除应力热处理，能减少残余应力对焊接接头的影响，改善接头性能。本文对压力容器设计中的热处理问题进行分析和说明，希望能够为相关工作者提供参考借鉴。

[关键词]压力容器；设计；热处理

中图分类号：TM15 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2016）30-0297-01

热处理能改变金属组织，改善金属性能，促进焊缝金属中氢的释放，防止焊接接头出现裂纹，因此，压力容器设计中的热处理审查是设计人员的重要工作。在压力容器生产制造过程中，通常有三种热处理问题：第一种是改善材料性能的热处理问题；第二种是恢复机械性能的热处理问题；第三种是为去氢而进行的热处理问题。在化工生产设计中，压力容器应用广泛，其作用是进行气体的储存，并通过压力改变液体形态，进而增加存储量。如今，为更好的满足化工生产对压力容器的需求，在压力容器设计中加强热处理问题的实践改善是必不可少的。本文就压力容器设计中热处理问题的实践展开分析。

一、简述压力容器热处理

图1为压力容器设计图：

压力容器热处理过程主要分为加热、保温、冷却三个阶段，这三个过程缺一不可。首先热处理过程中要保温温度温度的掌控，温度高低对热处理质量有极大影响，在不同时间根据金属的特性设置相应的温度参数，能够有效保证压力容器的设计质量，若是温度参数设计不当，压力容器的使用质量会受到极大不良影响；其次，冷却过程中，冷却速度控制是关键，冷却速度快慢对材料的质量和性能会造成一定的影响。常用的热处理方法有退火、正火、淬火、回火，应根据不同热处理方法制定不同的冷却速度；最后，是加热技术的应用。较为常见的热原料有液体或气体两种，也有部分采用电热的方式，金属、浮动粒子等间接加热的方式也会用到。设计人员要根据实际的设计需求选择相应的加热方式，保证加热效率。

二、压力容器设计中热处理问题的实践分析

（一）热处理问题分析之奥氏体不锈钢

热处理通常选择在焊接之后进行，因为金属材料受高温影响，变形指数会下降，从而导致高应力变化出现，热处理能够在一定程度上消除这种应力，进而改善金属在焊接后的柔韧度，提升其抗腐蚀能力。通常，对体心立方结晶体结构的金属进行热处理会有明显的效果，而面心立方体结构的金属则相反，其不需要进行热处理。奥氏体金属属于后者，该结构的金属具有较多的滑移面，所以具备韧性强的特点。因此，在一般应用状态下，奥氏体不锈钢是不用进行热处理，这主要是由于其自身的金属特性，具备较好的韧性和塑性性能，残余应力对其影响较小。热处理不会提升奥氏体不锈钢的金属性能，反而会使其下降。压力容器通常在600℃-620℃温度范围内进行热处理，然而奥氏体不锈钢在400℃-850℃的温度下保温会出现腐蚀现象，也就是不锈钢敏化。因此，在设计选用奥氏体不锈钢时，要选择恰当的处理方式，如果其使用在腐蚀强度較高的环境下，设计人员要根据实际情况进行相应的处理，确保热处理后的金属性能能够满足使用要求。

（二）热处理问题分析之液氨介质容器

液氨容器是否进行热处理需要根据实际情况进行划分，判断条件为这些容器是否具有应力腐蚀情况。如果具备上述，那么就要对容器进行相应的热处理，如果不具备，该容器的热处理可以省略，避免出现过于复杂的工艺。

（三）热处理问题分析之复合板容器

复合板容器的热处理需谨慎考虑，如果基层材料需进行热处理，那其复合层也不可避免的会进行热处理。所以复合板容器考虑热处理时，设计需对材料的力学性能进行具体分析，并对材料抗腐蚀能力在受热前后的变化有充分了解。若选用复合板材料进行压力容器制作，热处理可能会导致复层材料出现碳化，如果情况严重，会极大的降低复合层的抗腐蚀性能、进而缩短容器使用寿命。因此，选用复合板制造容器，一定要保证复合层在热处理后的腐蚀问题能有效解决。

（四）热处理问题分析之热处理技术重点

在进行压力容器设计时，需按以下顺序完成热处理方案审查工作：首先在压力容器制造时，要先进行原件的焊接，再进行热处理；其次，要确保焊接工艺及其它技术工作满足相应标准才能进行热处理，必须在热处理后才能进行压力试验；第三，管板式压力容器要先进行消除应力热处理，如果构建材料为不锈钢，则不需要进行热处理；第四，焊接碳质钢材或合金制品管箱侧口大于三分之一圆筒内直径时，应进行焊后消除应力热处理；第五，根据材料的焊接特性和焊缝分布情况，选择合适的热处理手段；最后，在选择热处理设备时，不得采用燃煤炉。

（五）热处理问题分析之焊后热处理方式

焊接完成后，主要有以下四种热处理的方式：

结语

综上所述，在进行压力容器设计时，采用热处理手段能够有效改善金属的性能，提升金属的抗腐蚀性、抗压性。但并不是所有金属都要进行热处理，设计人员要根据实际的设计需求进行相应的处理，确保压力容器满足生产需求，保证压力容器的使用寿命。

参考文献

[1] 满静懿.探讨压力容器设计中的热处理问题[J].化工管理，2014（29）.

[2] 张树勇.压力容器设计中的热处理问题分析[J].科技创新与应用，2014（21）.

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