压力容器设计中的热处理问题研究

压力容器设计中的热处理问题研究

刘超曹双占

山东博精化工机械有限公司山东255300

摘要：压力容器在石油化工生产中被广泛应用，特别是在对带压气体与液化气体收集和存储过程中，发挥着关键性的作用。受石油化工生产介质的特殊性影响，其中的有毒有害气体很多，为此，危险性也随之提高。由此可见，压力容器的设计与制造同化工生产的安全性联系紧密。正是受诸多因素的影响与作用，对压力容器材料之间的缝隙要求也不断提高。因此在对压力容器进行设计与制造的过程中，需要应用热处理的方式。文章对压力容器设计方面的热处理技术展开了研究与分析，并从奥氏不锈钢材质、金属复合板式压力容器焊接以及液态氨介质三个方面研究了压力容器的热处理，希望能够对压力容器设计中的热处理作业提供有价值的理论依据。

关键词：压力容器设计；热处理；问题

热处理技术指的是将固体材料通过加温或是冷却的手段，最后达到一种预期金属工艺品。热处理技术的增进不仅可以提高金属材料的性能，还在一定程度上增长了金属的使用时间，是增强金属综合水平的重要技术。石油是保障我国工业、交通运输业以及军事正常运转的基础，是组成塑胶、化肥、燃料、炸药的重要组成部分，不仅如此石油还被称为“工业的血液”，是我国人民生产生活的基础。

1热处理技术的研究

在热处理技术中，主要包括了正火技术、退火技术、固溶热处理技术、淬火技术以及回火技术。其中，正火技术指的是在钢材进行热处理的过程中，将其加热到临界点并进行保温，然后在空气中进行冷却的过程中，最后得到以珠光体类型为主的热处理品，同时在处理重型大型的钢材零件的最终热处理过程中，达到提高处理对象的性能的作用；退火技术指的是在高温下的处理对象缓慢降温之后，进行500度以下的空气中进行冷却的过程，退火技术是为了消除工艺残余应力，降低其使用中的硬度，细化该处理对象的内在结构，促进其化学成分的均匀分部，提高其使用时间和使用质量；淬火技术指的是在处理对象进行加温和保温之后，快速进行冷却的过程，主要目的是提高工件的硬度和强度，快速冷却是为了消除工件中多余的无用组织，提高组件的精密度；回火技术是配合淬火技术，减少工件应力，并且适当降低工件硬度，稳定工件的内在结构成分，是保障工件性能的重要环节。在正火技术的应用中，主要是以获得珠光体提高工件性能为主，正火的目的是要消除焊接时材料内部产生的热应力，消除焊接材料产生裂纹的可能性。正火一般是对中碳钢以上的材料在焊接后必须进行的热处理。焊接后的工件要去应力退火，大概需要多长时间的保温呢作为去应力退火，保温时间3~4小时。如需改善焊缝及热影响区的组织缺陷，细化组织。则需进行焊接件的完全退火处理。此外，退火技术还能用于消除切割过程中不同工艺之间产生的应力，提高工件日后使用的安全性；淬火是主要是完善工件的结构成分，淬火和没淬火对焊接性能对焊接是有影响的因为硬度和强度都不一样，在应用时也要结合实际需求来进行焊接。

2不同材质类型压力容器设计的热处理探究

针对不同化工生产需求，所需要的压力容器材质类型也有所差异。不同类型材质在压力容器的处理方面也同样需要给予一定的重视。以下将针对材质类型不同的压力容器热处理展开相应的分析和研究。

2.1奥氏不锈钢材质

由于奥氏不锈钢的热塑性效果十分理想，因此很容易实现轧制、挤压与锻造、热穿孔等多种加热工目的。与此同时，奥氏不锈钢中包含了钼与铜等多种元素，具有极强的耐腐蚀性能与耐酸性能。基于此，在压力容器加工及制造过程中，奥氏不锈钢应用十分广泛。目前阶段，不锈钢热处理的技术标准并未明确地规定出处理的方式。奥氏不锈钢的热塑性与韧性效果理想，加工残余剪应力会比较小，并不需要采取消除应力这一热处理环节。一般来讲，热处理温度需要控制在600～620℃，并且经历24h保温，随后展开缓慢的冷却处理。在这种情况下，会改变奥氏不锈钢的金属结构，即过敏化。由此可见，将常规热处理的方法应用在奥氏不锈钢中并不可行，一定要考虑到压力容器实际应用的环境，进而制定出明确的热处理方案，与生产需求相吻合。

2.2金属复合板式压力容器焊接热处理

金属复合板就是在金属表面覆盖另一种金属的板子，在不影响使用效果的基础上有效地节省资源，并适当地节约成本。正因为如此，金属复合板在制造防腐压力容器方面应用十分广泛。其中，在对金属复合板式压力容器进行热处理的过程中，如果温度过高，则会严重影响复合板自身的热力学性能，最明显的就是不锈钢复合板。如果在焊接以后采取热处理，就会严重影响焊头，严重的还会出现碳化的问题，对于复合板耐腐蚀性及力学性能也会产生直接的影响。但是，若压力容器材料采用的是不锈钢复合板，那么就需要针对热处理对于材料所产生的影响进行充分考虑，而且应当保证选择与要求相吻合的复合材料。除此之外，应当针对焊后热处理问题予以正确地对待，适当调整加热的温度与保温的时间，经过长期实验来获取最佳热处理的条件。

2.3液态氨介质

针对液态氨压力容器而言，其自身具有一定的特殊性，但是，并不是以液态氨为介质的所有压力容器都要经过热处理，相反，则应当考虑到应力腐蚀的具体情况明确。所以，钢制压力容器也被当作判断的具体标准。若介质是液态氨，那么环境的含水量是不能超过0.2%的，同时容易受空气污染的情况；使用的温度不低于-5℃。只要与以上情况中的一种相吻合，就必须要采取压力容器热处理的方式。基于此，壳层介质是液氨的固定管板式换热器，因其结构相对特殊，所以是难以实现热处理的。针对这一情况，应当积极运用分布多次热处理的方式。其中，操作方法步骤是：①对换热器壳体采取部件热处理方式；②在壳体和管板焊接作业完成以后，需要针对两道焊缝展开局部的热处理操作。在上述步骤完成以后，就意味着压力容器热处理工艺完成。

总之，随着时代的发展，人民所需也日渐提高，为了满足人民日渐增长的需求，这就需要所有人对技术进行发明和创造。在热处理技术的发明创新与应用的过程中，人类的加工程序变得简单方便，不仅提高了工件的质量，还延长了工件使用寿命，降低了生产的成本，提高了工件的安全性能。在石油压力容器的完善和改造中，扮演了重要的角色，是发展石油业的重要基础内容，也是促进我国社会生产发展的重要手段，为我国综合实力的发展做出了巨大的贡献。

参考文献：

[1]岳伟.热处理技术在压力容器设计中的应用探析[J].河南科技，2013，18：138.

[2]郑秀芳，范闻捷.压力容器设计中的热处理问题[J].辽宁化工，2011，01：101-102.

[3]付卫宾.探讨压力容器设计中的热处理问题[J].中国石油和化工标准与质量，2012，03：265.

[4]赵芬香.压力容器设计中的热处理问题分析[J].化工管理，2014，14：97-98.