壓力容器的熱處理

壓力容器在制造過程中，將帶來以下問題:由于過量的冷卷、冷矯形等加工引起的冷作硬化。由于焊接引起的焊縫區(qū)組織和性能的變化，由于焊接產(chǎn)生殘余應力及由此而導致的應力腐蝕裂紋的產(chǎn)生和發(fā)展。壓力容器焊接時當母材相鄰區(qū)域產(chǎn)生溫差大干100度的急劇溫度梯度時，在鐵素體鋼或相當?shù)钠渌牧现幸鸩痪鶆虻乃苄詰?，而在隨后冷卻過程中，將產(chǎn)生一個峰值應力達到屈服點的殘余應力場。壓力容器制造中的不均勻塑性應變導致在彈性一塑性材料中產(chǎn)生殘應變。因此，在壓力容器加工完成的最終產(chǎn)品中將留下殘余彈性應變，并承受相應的彈性殘余應力。殘余應力的存在，將影響壓力容器的使用性能。

氫進入鋼以后，機械性能會發(fā)生明顯的變壞，強度和塑性明顯降低。溶解于金屬晶格中的氫，使鋼在緩慢變形時發(fā)生脆性破性。解決以問題的有效方法是對壓力容器進行熱處理。

一、壓力窖器熱處理分類

壓力容器制造中采用的熱處理有四種:焊后熱處理;改善材料性能熱處理，恢復材料性能熱處理，焊后消氫熱處理。這里所說的焊后熱處理僅指消除應力退火處理，即為改善焊接區(qū)的性能和消除焊接殘余應力等有害影響，從而對焊接區(qū)及有關部位在A C1溫度點以下均勻而充分地加熱。然后又均勻冷卻的過程。

二、焊后熱處理的目的:

1、松馳焊接應力。2、穩(wěn)定結構的形狀和尺寸，減少畸變。3、改善母材、焊接區(qū)的性能，包括a、提高焊縫金屬的朔性b、降低熱影區(qū)硬度c、提高斷裂韌d、改善疲勞強度e、恢復或提高冷型中降低的屈服強度。4、提高抗應力腐蝕的能力。5、進一步釋放焊縫金屬中的有害氣體，尢其是氨，防止延遲裂紋的發(fā)生。

三、焊熱處理的確定:

壓力容器有無焊后熱處理的必要，在設計上應加以明確規(guī)定。焊接的壓力容器是否需要做焊后熱處理，應從容器的用途、尺寸(特別是壁板厚度)，所用材料的性能以及工作條件等方面綜合考慮決定，有下列情況之一的，應考慮焊后熱處理:1使用條件苛刻，如在低溫下工作有發(fā)生脆性斷裂危險的厚壁容器，承受較大載荷的容器。2，厚度超過一定限度的焊制壓力容器。壓力容器相關標準中規(guī)定的。3、對尺寸穩(wěn)定性較高的壓力容器。4、由淬硬傾向大的鋼材制造的容器。5、有應力腐蝕開裂危險的壓力容器。6、其他有專門規(guī)程、規(guī)范以及圖樣予規(guī)定的壓力容器。

四、焊后熱處理溫度的控制

碳鋼和低合金鋼將其緩慢加熱到500-650℃(低于Arl)，保溫一段時間隨爐冷卻。利用金屬材料在高溫下屈服極限降低，使高應力的地方產(chǎn)生塑性流變，從而達到消除應力的一種方法。加熱溫度越高，內(nèi)應力消除越充分。但溫度過高時將使鋼材表面嚴重氧化。另外，對于調(diào)質(zhì)鋼的焊后熱處理溫度，應以不超過鋼材原回火溫度為原則，一般比鋼材原回火溫度低30度左右，否則材料就會失去調(diào)質(zhì)效果，強度和斷裂韌性就會降低。這一點在熱處理過程中應予特別關注。

五、綜 述

焊后熱處理并非是絕對利的。一般情況下，焊后熱處理有利于緩解殘余應力。但是，焊后熱處理對熔敷金屬和焊接熱影響區(qū)的韌性提高不利。再則，焊后熱處理是依靠在高溫下材料強度的降低來實現(xiàn)的，因此，在熱處理時結構有可能失去剛性。所以在焊后熱處理時應進行綜合考慮其可能出現(xiàn)的狀況。