化工壓力容器設(shè)計(jì)中的熱處理問(wèn)題分析

1、    化工壓力容器設(shè)計(jì)中的熱處理問(wèn)題分析    孟靜摘 要： 在化工、醫(yī)藥、工業(yè)生產(chǎn)等領(lǐng)域，壓力容器以其優(yōu)異的性能受到企業(yè)的重視，應(yīng)用范圍也在不斷擴(kuò)大。該壓力容器耐腐蝕能力強(qiáng)，密封性好，可大大節(jié)約生產(chǎn)成本。對(duì)于一些有毒腐蝕性氣體和液體，使用壓力容器作為裝載機(jī)是一個(gè)很好的選擇。壓力容器在使用前通常要經(jīng)過(guò)必要的熱處理。這種加工操作可以恢復(fù)容器材料原有的金屬屬性，使容器更加耐用。在具體的熱處理過(guò)程中，必須按照科學(xué)合理的操作規(guī)程進(jìn)行。目前，各種新型熱處理加工技術(shù)仍在開(kāi)發(fā)中，應(yīng)用領(lǐng)域也在不斷擴(kuò)大。本文針對(duì)儲(chǔ)壓設(shè)備規(guī)劃中存在的熱處理問(wèn)題進(jìn)行了研究和分析。關(guān)鍵詞：

2、壓力容器設(shè)計(jì);熱處理;問(wèn)題分析一、熱處理技術(shù)所應(yīng)用的原理金屬熱處理是將金屬工件置于特定的介質(zhì)中，在合適的溫度下，在一定的時(shí)間內(nèi)完成加熱，并對(duì)加工過(guò)程采用不同的冷卻溫度方法。熱處理技術(shù)是機(jī)械制造業(yè)的重要工藝之一，與其他流程相比有一定的特點(diǎn)：它不改變工件的形狀和化學(xué)成分，只需要改變纖維結(jié)構(gòu)和表面化學(xué)成分的工件的位置來(lái)改變其性能。為了使工件具有所有所要求的性能，除了合理選擇各種成型工藝和材料外，熱處理工藝也是不可缺少的特點(diǎn)。金屬熱處理過(guò)程是一個(gè)加熱、后加熱、最后冷卻的過(guò)程，具有不連接、不間斷的特點(diǎn)。加熱在熱處理過(guò)程中是一個(gè)極其重要的過(guò)程，有許多方法。通過(guò)對(duì)加熱溫度的有效選擇和控制，可以充分保證熱處理

3、的整體質(zhì)量。不同熱處理目的的金屬材料可能會(huì)導(dǎo)致所選擇的加熱溫度不同，一般是將金屬材料加熱到相變的溫度，然后得到高溫結(jié)構(gòu)。退火冷卻過(guò)程最慢，真正的火冷卻速度更快，淬火冷卻速度最快。二、熱處理的主要程序和技術(shù)處理要點(diǎn)以金屬為原料制成的壓力容器在制造過(guò)程中會(huì)在一定程度上降低金屬的基本性能。因此，為了有效地恢復(fù)金屬的基本性能，通常采用熱處理工藝對(duì)壓力容器進(jìn)行處理。一些壓力容器的熱處理過(guò)程主要需要加熱和冷卻兩個(gè)步驟，但由于材料的特殊性，也有一些特殊的容器中間需要保溫。在熱處理過(guò)程中，應(yīng)注意以下技術(shù)操作要點(diǎn);第一，加熱過(guò)程中使用的熱源。傳統(tǒng)的熱處理方法并不十分先進(jìn)，使用的是老式的加熱方法，如燃煤或木炭。近

4、年來(lái)，先進(jìn)技術(shù)的不斷發(fā)展使加熱方式更加環(huán)保、節(jié)能，如使用氣態(tài)或液態(tài)燃料來(lái)完成容器的熱處理。二是加熱過(guò)程中的溫度控制，這是熱處理工藝成功的關(guān)鍵。不同容器的金屬材料對(duì)加熱溫度有不同的標(biāo)準(zhǔn)，需要根據(jù)具體情況進(jìn)行必要的溫度調(diào)節(jié)，以保證熱處理的效果。三是容器加熱后的保護(hù)處理。熱處理后直接暴露在空氣中的金屬極易氧化。因此，加熱環(huán)境的選擇應(yīng)盡量減少空氣含量或以某種方式保護(hù)容器。在金屬冷卻部分，應(yīng)注意冷卻溫度的控制。由于所選擇的加熱工藝不同，冷卻溫度和方式也不同。三、化工壓力容器及其零件的焊后熱處理方法（一）奧氏體不銹鋼壓力容器焊后熱處理有關(guān)規(guī)范、奧氏體不銹鋼焊后不熱處理，以及如何連接后熱處理，以及如何進(jìn)行熱

5、處理后連接，但是沒(méi)有明確的標(biāo)準(zhǔn)，熱處理的方法是不準(zhǔn)確和明確的標(biāo)準(zhǔn)，一般來(lái)說(shuō)，奧氏體不銹鋼具有良好的韌性和可塑性，殘余應(yīng)力的產(chǎn)生并不是很大，而且沒(méi)有冷作硬化。在實(shí)踐中，為了有效地緩解壓力，進(jìn)行620-600的熱處理溫度，保溫2小時(shí)。對(duì)于奧氏體不銹鋼，如果溫度為400-850，如果冷卻速度較慢，很可能發(fā)生晶間腐蝕，即該物質(zhì)的敏化。當(dāng)耐蝕性高或環(huán)境溫度高時(shí)，由于供應(yīng)需要，有必要進(jìn)行深入具體的討論和分析，并制定相應(yīng)的措施來(lái)處理這些問(wèn)題，保證壓力儲(chǔ)存設(shè)備的質(zhì)量。（二）液氨容器的熱處理液氨壓力容器在內(nèi)應(yīng)力作用下容易發(fā)生變形和裂紋，最終導(dǎo)致液氨泄漏，造成嚴(yán)重的工業(yè)事故。為了減小壓力對(duì)液氨壓力容器的影響，對(duì)液

6、氨壓力容器進(jìn)行了熱處理。液氨容器在進(jìn)行熱處理時(shí)，必須滿足以下一種或幾種情況：（1）液氨濃度高時(shí)，考慮到液氨的腐蝕性，很可能會(huì)引起一定的金屬容器。腐蝕，而且濃度越高，腐蝕性越強(qiáng)，因此有必要在熱處理前進(jìn)行準(zhǔn)備。（2）為了保證液氨的含水量，如果不達(dá)到0.2%，必須進(jìn)行熱處理。（3）當(dāng)容器儲(chǔ)存溫度不足時(shí)，很有可能發(fā)生液氨事故，溫度過(guò)高后要注意有效處理。（4）對(duì)高應(yīng)力金屬材料結(jié)構(gòu)實(shí)施有效的熱處理。（三）復(fù)合板焊后熱處理作為復(fù)合板容器，如何處理焊后熱處理，需要謹(jǐn)慎對(duì)待。原則上，如果基體材料必須進(jìn)行焊后熱處理，那么用復(fù)合板生產(chǎn)的容器也必須進(jìn)行相應(yīng)的焊后熱處理。然而，在熱處理前，必須考慮復(fù)合材料的力學(xué)性能對(duì)熱

7、處理的影響，并考慮熱處理對(duì)耐蝕性的影響。如果壓力容器的材料是不銹鋼復(fù)合板，很容易在復(fù)合材料和焊接接頭的焊后熱處理后有一定的影響，使其成為炭化，甚至形成階段，導(dǎo)致一些損傷復(fù)合材料層的性能。它會(huì)破壞其耐腐蝕性和機(jī)械性能。因此，當(dāng)容器材料為不銹鋼時(shí)，必須對(duì)焊后熱處理進(jìn)行處理。在焊后熱處理發(fā)展的相關(guān)過(guò)程中，應(yīng)充分考慮熱處理對(duì)材料本身的要求，充分考慮熱處理對(duì)材料耐腐蝕性能的影響。必要時(shí)，更合適的層壓板（例如，超低碳層）。按照相關(guān)要求，可以靈活處理，焊后熱處理，特別是，根據(jù)需要實(shí)現(xiàn)溫度和保溫時(shí)間的調(diào)整，并通過(guò)驗(yàn)證相關(guān)的方式，主要測(cè)試方法是測(cè)試、性能測(cè)試和熱處理試驗(yàn)。（四）壓力容器材料為代用材料時(shí)的熱處理方

8、法在生產(chǎn)過(guò)程中，有的制造企業(yè)因?yàn)橐粫r(shí)難以采購(gòu)到符合設(shè)計(jì)需要厚度的材料時(shí)，常常會(huì)采用其他厚度的材料作為代用，例如以厚代薄或以薄代厚。尤其是當(dāng)用厚材料代用薄材料時(shí)，應(yīng)該對(duì)代用材料是否符合熱處理要求的問(wèn)題進(jìn)行充分考慮，并結(jié)合 gb150.4-2011第 8.1.1 條，鋼板冷成型受壓元件，當(dāng)符合下列任意條件之一，應(yīng)于成型后進(jìn)行相應(yīng)熱處理恢復(fù)材料的性能。例如一臺(tái)容器人孔設(shè)計(jì)時(shí)采用的為 530×10，材料為 q345r 而制造時(shí)用 530×16 的 q345r代用，符合了標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定，就應(yīng)該增加熱處理要求。針對(duì)焊后熱處理的方法。焊后的熱處理方法主要包括以下幾點(diǎn)：結(jié)合整體的熱處理可以將其

9、分為爐內(nèi)和整體的熱處理，還包括分段和局部 2 種熱處理方法。在對(duì)爐內(nèi)整體實(shí)施熱處理時(shí)，會(huì)在密封的爐中放置整個(gè)壓力容器。對(duì)受壓元件或者容器還要做出有效的熱處理時(shí)，必須優(yōu)先使用爐內(nèi)整體熱處理的方法。在儲(chǔ)存容器和高壓反應(yīng)容器里可以裝混合液化氣，對(duì)移動(dòng)式壓力容器和臥式儲(chǔ)罐應(yīng)用爐內(nèi)整體熱處理方法?；诖耍O(shè)計(jì)人員需要對(duì)場(chǎng)地和材料等實(shí)際情況進(jìn)行充分的考慮，認(rèn)真編制圖紙，標(biāo)注好圖紙中所應(yīng)用的熱處理方法類(lèi)型，提出一些具有針對(duì)性和方向性的熱處理建議?？傊?，壓力容器的熱處理屬于較為復(fù)雜的工藝操作過(guò)程，并且會(huì)對(duì)容器性能能否更好地恢復(fù)產(chǎn)生直接的影響。一般為了提高容器抗腐蝕性和耐用性，會(huì)在容器焊接完畢后進(jìn)行熱處理。進(jìn)行熱處理加工時(shí)，要結(jié)合金屬材料屬性來(lái)對(duì)加熱工藝和溫度加以選擇，對(duì)于技術(shù)操作人員的要求相對(duì)比較高，只有對(duì)熱處理技術(shù)的操作方法進(jìn)行合理有效的利用后，才可能將其所具有的功效在最大程度上發(fā)揮出來(lái)。參考文獻(xiàn)：1 熊