压力容器设计中的热处理

压力容器设计中的热处理

赵凯

摘要：本文首先阐述了热处理技术所应用的原理，然后分析了压力容器热处理的前提条件，接着分析了压力容器热处理的基本工艺，最后对压力容器设计中的热处理要点进行了探讨。希望能够为相关人员提供有益的参考和借鉴。

关键词：压力容器设计；热处理

引言：

压力容器的生产制造，做好热处理问题，有助于较好的改善材料性能，并且能够减少压力容器焊接时所产生的残余应力，优化压力容器各类焊缝位置的性能。新时期，各个行业领域获得了较好的发展，压力容器的应用之处更多，结构更加复杂，同时在工业生产中占据着更高的地位。且当前时代背景下，为促进相关设备的安全使用，延长寿命，帮助相关行业领域在发展时节约成本，在进行压力容器的设计和制造时，一定要重视热处理问题。

1热处理技术所应用的原理

金属热处理即在相关工作进行时，将金属工件置于特定的介质中，保证温度适宜同时持续一定时间，然后将适宜的冷却温度方式应用于相关的处理工作中。热处理技术是机械制造过程中重要工艺类型，相较于其他的工艺技术，其具备一定的特殊性：技术应用不会对待处理工件的形状、化学组分等造成不利影响，仅仅改变工件表面位置的纤维组织以及化学成分，即可以对其具体的使用性能产生影响，为促进工件具备相关生产工作所需要的各项性能，要做好各项成型工艺以及材料的科学选择，并对热处理工艺进行应用，且该工艺形式是必不可少的。金属热处理工艺在应用时，一般是先进行加热，之后作保温处理，最后进行冷却，遵循相关的顺序展开处理，但是上述工序是不可间断的。其中热处理作为加热处理中重要的环节内容，处理的方法比较多，通过对加热温度的科学选择与合理控制，有助于较好的保障热处理的整体质量。另外，所选择的金属材料不同、处理目的不同，所应选择的加热温度存在明显的差异，通常将金属材料加热至相变的温度，之后进行高温组织，退火冷却过程持续时间较长，真火冷却的速度则明显的加快，淬火冷却速度更快。

2压力容器热处理的前提条件

在对压力容器进行热处理前,必须要明确是否满足相应的热处理条件,一般而言压力容器热处理主要有通用性条件以及特殊性条件这两种前提条件。首先，压力容器热处理通用性条件。就其本质而言,压力容器的材质、预热以及钢材厚度都是其热处理的通用性条件。其中材质是最为关键的因素,如若工艺技术并无太大的差异,那么钢材的含碳量与强度越高,产生焊接缺陷的概率也就相对越高,究其原因主要是由于这类钢材在焊接性能方面相对不足,设计人员应当对这一问题引起高度的重视。钢材厚度和焊缝深度之间是一种正比关系,钢材冷却之后会出现不同程度收缩,一般来说钢材刚性越大那么收缩幅度也就越大,此时就会产生一定的残余应力,抑制了压力容器热处理的效果。合理的余热可以让焊缝温度变化得到有效的减缓,进而全面减少焊接应力高峰值的产生。其次，压力容器热处理的特殊性条件。压力容器热处理特殊性条件和材质、余热、钢材厚度并无太大的关系,主要判定指标是压力容器材料是否存在应力腐蚀倾向和容器中介质的毒性程度。

3压力容器热处理的基本工艺分析

3.1升温

压力容器热处理加热工艺主要包含了直接加热以及间接加热,而直接加热主要是对气体、电能、液体等各种能源进行加热,间接加热则是通过液态金属以及盐浮粒子来实现加热效果,加热炉不得使用燃煤炉。

3.2保温

温度控制主要流程分为选择合理的温度值以及保温时间,要想让压力容器的实际温度得到有效的把控,相关工作人员就必须在制造压力容器的过程中针对不同阶段选择合理的温度控制手段,以此来保障不同的温度值可以有效契合所对应的区域范围,这样压力容器就能够得到符合标准的质量,其材质的最大强度也能够得到有效的激发。

3.3降温

压力容器焊后热处理降温时,应避免焊件內部与外表温度相差过大,否则焊件会在热应力下形成新的残余应力,甚至产生变形或开裂,因此标准对焊件的降温速度加以限制;尤其对结构复杂或超大型容器,各部位厚度相差较大的焊件更应适当放慢降温速度。如球罐的降温速度规定为30~50℃/h,由于大型球罐热惯性较大,有时降温速度甚至还低于规定的降温速度。标准不允许在炉温高于400℃时将焊件出炉,出炉后的焊件应置于静止的空气中继续冷却,不得采用水冷或强制鼓风以防产生热应力。如果构件的形状和尺寸比较特殊,还应予以充分的降低否则在出炉后的冷却过程中,又增加了残余应力。。因此在进行压力容器热处理时,应当结合压力容器的具体材质情况选择恰当的冷却工艺。

4压力容器设计中的热处理要点分析

4.1做好工序设计

因为不同的压力容器有着各异的性能参数,所以在进行设计时应当综合考量工艺的处理、材料的选择以及工序的设计,利用合理的控制处理流程来确保压力容器有着良好的设计质量,这样压力容器才有着合格的性能参数。针对压力容器设计中所应用的热处理技术,应当结合工业生产所具备的复杂性,深入分析不同工序对热处理所产生的影响,并根据相应的结果来制定相契合的处理方案。具体而言可以从以下几个方面入手:一是全面了解压力容器生产制作的全过程,明确各个环节与步骤,将其作为工序设计的重要参照指标;而是由于大多数工业企业都是在完成焊接后才处理压力容器,所以为了让压力容器具备更佳的性能与质量,应当及时检验压力容器,确保压力容器产品符合相关标准,防止各类返修工作的出现。

4.2控制热处理应用范围

为了能够在压力容器设计过程中提高热处理技术应用效果，工作人员不仅要对处理工序进行严格控制，而且还要对该技术的应用范围进行相应的控制，这样才可以达到预期的应用效果。在压力容器的设计阶段，工作人员要对热处理技术的应用空间进行科学的计算，根据不同金属材料之间的差异性来对选择相应的处理方法。除此之外，工作人员还要对压力容器各方面性能要求进行考虑，如果其中存在不锈钢材料，那么不能应用热处理技术来对其进行处理，不锈钢材料在通常情况下有着较为独特的材料结构，在热处理的时候就会导致其自身的性能和结构发生一定程度的改变，最终生成出来的产品与实际要求之间存在较大的差异，压力容器的运行效率也会因此受到影响。

结束语：

综上所述，压力容器是工业生产中常见和常用的设备类型，压力容器的安全性与稳定性对具体的生产工作有着直接的影响，一旦出现问题，极易对生产工作造成威胁，出现较大的安全隐患。为促进生产工作能够有序进行，一定要做好压力容器的热处理，做好热处理技术的操作方法的科学应用，才能更好的促进其作用和功效的发挥，推动各个行业领域的发展和进步。

参考文献：

[1]压力容器设计阶段热处理技术的应用[J].张旭;赵旸.石化技术,2019(12)

[2]热处理工艺在压力容器设计中的控制要点分析[J].赵岩.化工设计通讯,2020(01)

[3]论压力容器设计中的热处理问题[J].许守龙.装备维修技术,2019(01)