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壓力容器設計中的熱處理問題

壓力容器設計中,是否需要熱處理及熱處理種類、方法的選擇、熱處理的具體要求等是壓力容器是否能安全運行的一個重要因素。

1.壓力容器焊后熱處理的必要性和目的
長期連續工作的壓力容器失效又或者是一個零件的破壞,往往導致整套裝置的停工,帶來人員安全和經濟損失。保證壓力容器的長期安全運行對石油化學等過程工業生產具有非常重要的意義。

壓力容器的安全性首先決定于材料的選擇,而金屬材料的性能不僅與其化學成分、金相組織有關,而且與熱處理狀態緊密相關,熱處理是改善金屬材料及其制品性能的重要工序。

GB150明確規定了各種壓力容器鋼板在其使用中的熱處理狀態。如:熱軋狀態、正火狀態、回火狀態、正火+ 高溫回火狀態、調質狀態、固溶狀態和穩定化狀態。壓力容器熱處理效果的優劣,將直接影響產品的質量。

2.熱處理的種類和作用
壓力容器行業習慣依據其目的的不同,將常用的熱處理方法分為四大類:焊后熱處理、恢復力學性能熱處理、改善力學性能熱處理和消氫熱處理。

焊后熱處理:為改善焊接接頭的組織和性能,消除焊接殘余應力等影響,將焊接接頭及其鄰近局部在金屬相變點以下均勻加熱到足夠高的溫度,并保持一定的時間,然后緩慢冷卻的過程,稱為“消除應力退火”或“消除應力熱處理”。

在壓力容器技術文件和標準中的焊后熱處理,主要指“消除應力熱處理!毕龖崽幚砜梢运沙诤附託堄鄳,軟化淬硬區,改變組織形態,減少含氫量。

3.焊后熱處理的方法
壓力容器及其零件的焊后熱處理方法,主要有爐內整體熱處理、分段爐內熱處理、局部熱處理及現場熱處理四大類。壓力容器設計時,在可能條件下優先選用爐內整體熱處理。

爐內整體熱處理是將工件整體放入爐內加熱的方法,由于工件在爐內受熱均勻,溫度及升、降溫度速度易于控制,效果較好。

分段爐內熱處理是因工件過大,受加熱爐尺寸限制,只能采取分段的辦法進行熱處理。分段爐內熱處理有兩大技術關鍵:1)確定工件重復加熱長度—GB150要求容器需要加熱的長度不小于1500m m ;2)采取合適的工件裸露在爐外部分的保溫措施,以免容器爐內、外溫度梯度過大。

局部熱處理的技術關鍵在于熱處理裝置要有足夠的功率和準確的溫度控制、足夠的加熱寬度以及適當的保溫措施。

因為壓力容器技術的重要性,所以設計上提出了越來越高的要求,熱處理技術是壓力容器設中的一個重要環節,所以在設計過程中一定引起高度重視。

來源:www.pfw9.com 作者:壓力管道設計

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