高偉

摘要：

隨著我國科學(xué)技術(shù)的迅速發(fā)展，在化工壓力容器的設(shè)計(jì)上取得了十足的進(jìn)步，在熱處理方面也已經(jīng)有了較大的進(jìn)步。壓力容器的安全可靠運(yùn)行與熱處理工藝息息相關(guān)，而設(shè)備設(shè)計(jì)最重要的目的就是保障壓力容器的運(yùn)行安全性。文章從熱處理技術(shù)的原理出發(fā)，介紹了熱處理的主要程序和技術(shù)處理要點(diǎn)， 并對復(fù)合板容器的焊后熱處理進(jìn)行了研究，在此基礎(chǔ)上分析了幾種常見的問題。

關(guān)鍵詞：化學(xué)壓力容器;熱處理;問題分析

引言

眾所周知，壓力容器廣泛應(yīng)用在各個領(lǐng)域，包括化工、醫(yī)藥、供熱等方面，是一種不可或缺的生產(chǎn)工具，因而，壓力容器的性能優(yōu)劣關(guān)系到企業(yè)的生產(chǎn)效能及生產(chǎn)工人的人身安全，隨著日益擴(kuò)大的應(yīng)用范圍，對壓力容器的運(yùn)行安全性要求也越來越高，尤其在化工產(chǎn)業(yè)，要求壓力容器必須具有高密閉性及高耐腐蝕性，而壓力容器必須經(jīng)過熱處理工藝才能投入使用，因此，對壓力容器的熱處理問題進(jìn)行分析，提高其材料強(qiáng)度，以達(dá)到保障壓力容器的安全使用的目的，并能夠在安全長期運(yùn)行的基礎(chǔ)上節(jié)約生產(chǎn)成本，提高生產(chǎn)效益。根據(jù)不同的情況選擇合適的工藝過程進(jìn)行操作是現(xiàn)階段對壓力容器熱處理研究的重點(diǎn)，各種新型熱處理工藝方式也已經(jīng)投入應(yīng)用，對壓力容器應(yīng)用領(lǐng)域的擴(kuò)展提供了可能。

1. 熱處理技術(shù)原理

熱處理是機(jī)械制造過程中必不可少的一種技術(shù)手段，該工藝過程不會改變金屬工件的外在形狀，也不會改變金屬化學(xué)成分，通過加熱，保溫，冷卻等方法來改變金屬內(nèi)部的微觀組織，從而使金屬工件達(dá)到所需的物理、化學(xué)或力學(xué)性能要求，達(dá)到改善金屬工件使用性能的目的。圖1為金屬工件進(jìn)行熱處理的過程示意圖。

2. 熱處理的主要程序和技術(shù)處理要點(diǎn)

熱處理是一門十分重要工作， 其在很大程度上能夠改善或者是恢復(fù)金屬的性能。一般來說，熱處理的主要程序有加熱、保溫、冷卻三個主要程序，具體為：

（1）加熱：通過加熱處理能夠?qū)崿F(xiàn)金屬材料發(fā)生相變，以獲得高溫組織，是熱處理技術(shù)的一道重要工序，而對加熱溫度的設(shè)置關(guān)系到熱處理的質(zhì)量好壞，應(yīng)根據(jù)不同的金屬材料合理設(shè)置。

（2）保溫：相變的發(fā)生并不是隨著溫度升高一蹴而就的，其需要保持一段時間恒定的溫度，以使金屬材料內(nèi)外溫度一致，從而達(dá)到微觀金屬組織發(fā)生完全轉(zhuǎn)變。

（3）冷卻：冷卻同樣是熱處理技術(shù)不可或缺的工序，方法因工藝不同而異，通過對冷卻速度進(jìn)行控制，實(shí)現(xiàn)退火、正火和淬火操作，這三者中淬火的冷卻速度最快。根據(jù)鋼材種類的不同，對冷卻技術(shù)又有不同的要求。

熱處理的技術(shù)處理要點(diǎn)包括以下幾個方面：

（1）為了做到熱處理過程中更為環(huán)保、高效節(jié)能，應(yīng)嚴(yán)格選擇加熱過程時的熱量來源，目前加熱操作時已開始大規(guī)模使用氣態(tài)或液態(tài)燃料作為熱源，較以往加熱時所采用的燒煤或炭的方法來說，更為環(huán)保。

（2）嚴(yán)格注意熱處理過程中對溫度的控制，不同的壓力容器材料加熱溫度高低不同，熱處理過程成功的關(guān)鍵就是根據(jù)具體情況調(diào)節(jié)加熱溫度。

（3）在對壓力容器材料進(jìn)行冷卻操作時，應(yīng)嚴(yán)格控制冷卻速度，根據(jù)加熱方法合理選擇冷卻溫度及冷卻方式。

（4）在熱處理過程中，應(yīng)注意保護(hù)加熱后的容器，注意采取與空氣隔離操作，以防止直接暴露在空氣中造成氧化。

另外，值得注意的是，在進(jìn)行具體的生產(chǎn)過程中， 某些符合設(shè)計(jì)要求的材料， 制造企業(yè)一些其他厚度的材料，一般來說有“以厚代薄”或者是“以薄代厚”等，尤其是使用厚材料能夠代替薄材料時，需要去全面考慮到代用材料能夠符合熱處理問題。 而對于中溫成型或者是冷成型的受壓元件， 如果符合以下條件中的任何一個，就需要在其成型之后來進(jìn)行熱處理：碳鋼、 厚度不低于圓筒內(nèi)徑3%; 其它的低合金鋼、 厚度不小于圓筒內(nèi)徑的2.5%。

3. 復(fù)合板容器的焊后熱處理

通常所說的焊后熱處理，是指為改善焊接接頭的組織和性能，消除焊接殘余應(yīng)力等影響，將焊接接頭及其鄰近局部在金屬相變點(diǎn)以下均勻加熱到足夠高的溫度，并保持一定的時間，然后緩慢冷卻的過程，稱為“消除應(yīng)力退火”或“消除應(yīng)力熱處理”。 復(fù)合板容器的焊后熱處理需要講求一定的方法，通常，在對復(fù)合板的基層材料進(jìn)行焊后熱處理操作后，應(yīng)同時對該復(fù)合板制造的容器進(jìn)行熱處理，并考慮熱處理對壓力容器材料性能的影響，同時考慮是否會影響壓力容器的耐腐蝕性，避免復(fù)層材料發(fā)生碳化，防止復(fù)層焊接處出現(xiàn)仃相，特別是那些由不銹鋼復(fù)合板制造而成的壓力容器。通常，按照相關(guān)要求，應(yīng)對復(fù)合板容器焊后熱處理的加熱溫度進(jìn)行合理調(diào)整，控制保溫時間，并在最后對焊后熱處理后的壓力容器進(jìn)行試驗(yàn)，以保證復(fù)合板容器的性能滿足生產(chǎn)要求，具備足夠的強(qiáng)度要求及一定的耐腐蝕性。

4.結(jié)語

通過對熱處理技術(shù)原理及熱處理技術(shù)處理要點(diǎn)進(jìn)行介紹，分析了熱處理過程中問題，從復(fù)合板容器所采取的熱處理技術(shù)來看，應(yīng)根據(jù)實(shí)際情況對熱處理技術(shù)進(jìn)行選擇及控制，以更好的對壓力容器進(jìn)行設(shè)計(jì)，更好地保證所設(shè)計(jì)出的壓力容器在運(yùn)行時更具安全性、可靠性，與此同時提高企業(yè)的效能，而對于化工壓力容器的設(shè)計(jì)從業(yè)者來說，在對化工壓力容器進(jìn)行設(shè)計(jì)的過程中，應(yīng)綜合考慮鋼材類型及熱處理介質(zhì)，根據(jù)具體情況對熱處理工藝進(jìn)行選擇，更不可違反相關(guān)規(guī)定。

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（作者單位：江蘇竣業(yè)過程機(jī)械設(shè)備有限公司，江蘇 揚(yáng)州 225267）