简述塔式容器的整体焊后热处理

简述塔式容器的整体焊后热处理

付红栓 李赵

上海市特种设备监督检验技术研究院 上海 200062

摘要：本文简要地介绍了焊接应力，以及所产生的机理和危害。探讨了如何消除塔式压力容器因为焊接所产生的应力，这些对于提高焊接质量，有着非常重要的影响。对焊接过程中产生应力进行热处理，这是保证焊机质量的关键，所以应当进行充分的研究和分析，才能有效地提高焊接效果。

关键词：塔式容器；整体焊接；热处理；分析

随着工业的不断发展，现代的工业规模正在不断扩大，在这样的发展形势下，进行压力容器操作，相关的条件要求也越来越严格，压力已经从高真空向着几千大气压方向发展。温度情况也发生了巨大变化，从超低温到几千度的跨度，所以对设备要求也越来越严格，尺寸也越来越大。对于设备的结构要求，也在不断地提高。这是因为压力容器所处理的介质，一般都是易燃易爆的，或者是有毒的物质，这些物质一旦出现事故，就会给人身和财产带来巨大损失，并且这些损失是不可估量的。钢制焊接的压力容器，在制造过程中，应当重视焊后热处理，因为这对制造质量有着巨大影响。所以如何有效地防止压力容器出现非常正常破坏情况，除了严格地按照相关要求制造以外，还要充分重视焊后热处理问题，但是对于这一情况，当前在国内外目前还没有相关的专业标准，因此在具体操作时，可以根据当前出台的一些相关技术标准进行操作。

1焊接应力的机理和危害析

在进行压力容器制造时，可能会带来以下几个方面问题；第一，是因为不均匀的愬性应变，导致了愬性材料中产生了残余应变情况。这些残余应变，可能是来自机械，也可能是来自热力，热力主要是在焊接过程中所产生的。第二，当母材料和相邻区域产生了温差，且这个温差大于100度时，就会出现急剧的温度梯度，这时在铁素体钢或者相当的其他材料中，是不会引起不均匀塑性应变的，但是在随后的冷却过程当中，会产生峰值应力，当这种应力达到屈服点的残余场。也可能是这两种情况，都兼有的状态。在进行压力容器焊制时，在焊接区会存在很大的残余应力，这些残余的应力会产生一些不利影响，这些不利影响会在一定条件下，才可以表现出来。残余应力和焊接缝当中，会残存氢结合，这会使热影响硬化，从而出现冷裂纹和延迟裂纹。在残存的焊件当中，存在的静应力和动载应力会产生腐蚀作用，从而引起腐蚀现象。在进行材料加工时，因为工艺不当的原因，会使受压部件尺寸出现超差情况，这时如果采取强制的焊接方法，会引起附加的组装应力。而这些所有的应力，会影响焊接结构性能。对于这些出现的问题，如果不采取相应的方法消除应力，就会产生很严重破坏，所以焊接和热处理，在制作工艺中是非常关键的工序。这也是长期以来消除应力的有效方法，也是改进焊接质量的重要方法。

2焊后热处理分析

2.1焊后处理情况分析

消除应力的具体程度，需要根据温度的高低，还有具体的保温时间来确定。但是要注意的是热处理是比较复杂的工序，会消耗大量的能饿了，如果热处理不当，还会对结构和金属组织产生影响，所以在热处理时，应当掌握还时间和问题这两个要素。焊后热处理主要就是消除应力，就是工件焊接完成以后，对焊接区或者是焊接件进行热处理，包括了消除应力退火和完全退火，还有固溶和正火，以及正火加回火等。在进行热处理时，主要还是消除应力退化。这也是为了改善焊接区性能，还有消除焊接残余应力的影响。进行热处理，主要有以下几个目的。第一，是松弛焊接所残余的应力。第二，是稳定结构形状，还有结构尺寸，防止畸变情况。第三，是可以改善母材性能，还有焊接区性能。提高了焊缝的金属塑性，降低了热影响的硬度，改变了疲劳强度，恢复了屈服强度。第四，提高了抗应力和腐蚀能力。第五，是何方了焊缝金属当中的有害气体，防止了裂缝的出现。

2.2消除应力的热处理方法分析

根据压力容器的相关技术和标准，在焊后消除应力的热处理方法，可以分为以下几种。第一，是对炉内整体进行焊后消除应力的热处理方法。这种热处理效果是最好的，所以在相关条件都具备的情况下，应当选择这种热处理方法。第二，是对炉内分段进行焊后消除应力热的处理方法。这种方法比较适用于大型塔式容器，因为在热处理时，会受到热处理能力的限制，或者是因为运输条件的限制，采用分段制造在焊后消除应力进行热处理时，只能是在现场进行。进行分段时，要注意重复加热问题，长度不能少于1500毫米。第三，是对焊后局部的消除应力热处理方法。这种方法，主要应用与环缝局部热处理。第四，是对使用现场的整体消除应力的热处理方法。

3塔式容器整体焊后热处理分析

3.1高温烟气法

塔式容器一般可以在直立的状态下进行焊接，然后整体进行热处理，但是也可以采用卧放的方式热处理，这两种方法各有利弊。在具体操作过程中，使用的燃料可以是轻柴油和液化石油气，还可以使用天然气和工艺焦炭，具体选择什么燃料进行加热，应当根据现场的实际情况确定。高温烟气法就进行后焊热处理的主要方法之一，这种方法主要是使用轻柴油作为燃料，先要将轻柴油雾化，使用高压喷油嘴就可以快速地将燃料雾化，然后在炉内进行燃烧，之后将产生的高温烟气放入塔式容器当中，然后加入塔体，这样的方法可以使塔体受热均匀效果较好。高温烟气法的另外一种方法是，在热处理的现场，砌筑两台焦炭炉，之后燃烧炉顶的空气预热夹层，用鼓风机进行送风，这是炉内所产生的高温烟气，就会通过引送器送到塔内的燃气分配管，用旁路将两根管并联。两根管安装在塔体的轴线偏下位置，对塔体卧放热处理时效果较好。

3.2塔内燃气法

这种方法进行热处理时，可以采用将塔立置的方式，但是也可以卧置方式处理。直立方式处理时，需要进行相关计算，包括了高温条件下以及其他情况下塔体热应力计算等。而卧态热处理，是支撑点容易塌，受热膨胀以后，上下侧伸长可能会不一致。总之这两种方式，各有利弊。

结束语：

塔式容器由于自身体积比较大，所以进行焊后热处理，不是简单的工作。要想达到满意的效果，除了要保证温度和时间，还要考虑一些其他的因素影响，这样才能更好地提高热处理效果。

参考文献：

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