壓力容器設(shè)備熱處理方法與注意事項

壓力容器熱處理是專業(yè)性與實踐性都很強的一項工作。按熱處理目的可以分為焊后熱處理、恢復(fù)或改善性能熱處理兩類，按熱處理對象可分為原材料熱處理、零部件熱處理、產(chǎn)品熱處理等三種。

1．焊后熱處理
利用金屬在高溫下屈服強度的降低，使內(nèi)應(yīng)力高的地方產(chǎn)生塑性流變，從而達到消除或者降低焊接殘余應(yīng)力目的一種熱處理，屬去應(yīng)力退火。
對碳素鋼和低合金鋼制壓力容器是將產(chǎn)品緩慢加熱到400～550℃，保溫一定時間，然后隨爐均勻冷卻。焊后熱處理的作用主要有：消除或者降低焊接殘余應(yīng)力和冷作硬化，提高接頭抗脆斷能力；
改善焊接頭的塑性和韌性，提高抗應(yīng)力腐蝕能力；穩(wěn)定焊接構(gòu)件形狀，避免或者減少在焊后機加工和使用過程中的變形；促使焊縫中的氫向外擴散。
對那些安全性能有較高要求的壓力容器，進行焊后熱處理可以提高其安全性。有時，焊后熱處理可以與消氫處理、恢復(fù)及改善性能熱處理合并進行。
2．消氧處理
焊后立即將焊件加熱到較高溫度，提高氫在鋼中的擴散系數(shù)，使焊縫金屬中過飽和狀態(tài)的氫原子加速擴散逸出，以降低容器產(chǎn)生延遲裂紋可能性的一種熱處理，通常加熱到280～300℃，保溫時間一般應(yīng)不少于1h。
需要消氫處理的容器，如焊后隨即進行焊后消除應(yīng)力熱處理，可免做焊后消氫處理，但保溫時間要控制在18～36h以內(nèi)。并不是所有金屬材料焊接時都會產(chǎn)生延遲裂紋。
延遲裂紋的產(chǎn)生與材料的強度級別和化學(xué)成分有關(guān)，只有強度級別較高的低合金鋼才可能發(fā)生這一現(xiàn)象。一般需要進行消氫處理的壓力容器需要進行焊后熱處理，而需要焊后熱處理的設(shè)備不一定都需要消氫處理。熱處理
當(dāng)冷成形及中溫成形受壓元件變形量較大時會產(chǎn)生加工硬化，使鋼材的塑性、韌性降低，同時還會產(chǎn)生較大的內(nèi)應(yīng)力。
為恢復(fù)鋼材的性能，消除或降低殘余加工應(yīng)力，必要時應(yīng)對冷成形及中溫成形受壓元件進行恢復(fù)性能熱處理。對于碳索鋼和低合金鋼制受壓元件，這種熱處理相當(dāng)于去應(yīng)力退火或再結(jié)晶退火。必要時，可以將恢復(fù)性能熱處理與焊后熱處理合并進行。
1．熱加工后恢復(fù)性能熱處理
2.熱加工可能改變鋼材供貨狀態(tài)，可根據(jù)設(shè)計要求的鋼材使用狀態(tài)對熱加工后的受壓元件進行必要的熱處理。
熱軋狀態(tài)使用的鋼材，熱加工后的受壓元件一般可不重新進行熱處理；正火狀態(tài)使用的鋼材，熱加工后需重新進行正火處理，如果熱加工時的加熱溫度與鋼材的正火溫度相當(dāng)，且隨爐的熱加工工藝試板經(jīng)評定合格，可不重新進行正火處理；
正火加回火使用狀態(tài)的鋼材，熱加工后需重新進行正火加回火處理，如果熱加工時的加熱溫度與鋼材的正火溫度相當(dāng)，且隨爐的熱加工工藝試板經(jīng)回火處理后評定合格，則該受壓元件熱加工后可僅作回火處理；
 
調(diào)質(zhì)狀態(tài)使用的鋼材，受壓元件熱加工后應(yīng)重新進行調(diào)質(zhì)處理；經(jīng)電渣焊的焊縫組織，應(yīng)進行正火處理，以達到恢復(fù)力學(xué)性能和消除應(yīng)力的目的。
 
正火與退火的最大區(qū)別在于正火的冷卻速度快。
3．固溶處理
固溶處理是將奧氏體不銹鋼加熱到1010～1120℃左右，經(jīng)適當(dāng)保溫使碳化物盡量溶入奧氏體基體，然后快速冷卻至室溫使碳化物來不及析出呈過飽和狀態(tài)固溶在基體中，以獲得單相奧氏體組織的一種熱處理。
奧氏體不銹鋼的正常交貨狀態(tài)就是固溶狀態(tài)。在壓力容器中，固溶處理可以起到如下作用：對于非超低碳奧氏體不銹鋼，固溶處理是防止晶間腐蝕的重要手段；對于經(jīng)熱成形的受壓元件可采用固溶處理達到恢復(fù)原有性能的目的；
對于冷成形或使用工況改變了其奧氏體組織狀況時，可以根據(jù)實際情況通過固溶處理予以恢復(fù)原有性能。例如，冷成形的奧氏體不銹鋼受壓元件在設(shè)計溫度處于敏化溫度范圍并且加工變形率超過某一限度時，應(yīng)進行成形后的熱處理。
奧氏體不銹鋼受壓元件在深冷工況使用時，可以采用冷成形后進行固溶處理的方式恢復(fù)低溫韌性。
4．穩(wěn)定化處理
穩(wěn)定化處理是將含有穩(wěn)定化元素(Ti或Nb)的奧氏體不銹鋼加熱到850～930℃的高溫，經(jīng)充分保溫后，使已在鋼中加入的穩(wěn)定化元素等比較充分地從基體中析出，
以鈦、NbC等碳化物的形式沉淀于晶粒邊界，使穩(wěn)定化元素充分發(fā)揮作用的一種熱處理，穩(wěn)定化處理只適用于在晶間腐蝕環(huán)境下選用含穩(wěn)定化元素(Ti或Nb)奧氏體不銹鋼的場合。
 
5.調(diào)質(zhì)（淬火加高溫回火）
可以使低合金鋼具有較好的綜合力學(xué)性能。如高壓緊固件通常采用的40MnB、35CrMoA等合金鋼通過調(diào)質(zhì)處理才能達到要求的力學(xué)性能。
 
6.中間退火
為消除工件形變強化效應(yīng)，改善塑性，便于實施后續(xù)工序而進行的工序間退火，如，在非應(yīng)力腐蝕環(huán)境下，換熱管與管板采用強度脹接連接方式時，可以采用管端局部退火方式降低換熱管的硬度，以滿足換熱管材料的硬度低于管板材料硬度的脹接工藝要求。
正火（加回火）、淬火（加固火）、固溶處理（加穩(wěn)定化處理）的共同特點是在高溫適當(dāng)保溫后快速冷卻，對于具有密閉空間的壓力容器產(chǎn)品是難以實現(xiàn)的，其他冷卻速度較為平緩的熱處理過程在壓力容器產(chǎn)品中是可以實現(xiàn)的。
要針對壓力容器制造過程中的兩類熱處理分別明確熱處理對象，避免錯將針對原材料或零部件的熱處理與壓力容器整體熱處理合并進行
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