鋼制壓力容器焊后熱處理保溫時(shí)間上限控制

葉良忠(溫州市特種設(shè)備檢測研究院,浙江 溫州 325028)

1.前言

焊后熱處理，廣義地說，就是工件焊完之后對(duì)焊接區(qū)域或焊接構(gòu)件進(jìn)行的熱處理，其內(nèi)容包括:消除應(yīng)力退火、完全退火、固溶熱處理、正火、正火加回火、淬火加回火、回火等。狹義地說，僅指消除應(yīng)力退火，即為消除焊接殘余應(yīng)力，改善焊接接頭的組織和性能，將焊件均勻加熱到金屬的相變點(diǎn)以下足夠高的溫度，并保持一定時(shí)間，然后均勻冷卻的過程。本文所說焊后熱處理就是指焊后消除應(yīng)力退火。

2.問題的提出

一臺(tái)臥式液氨儲(chǔ)罐（以下簡稱本容器），其詳細(xì)參數(shù)見表1產(chǎn)品技術(shù)條件，設(shè)計(jì)圖樣要求進(jìn)行焊后整體消應(yīng)力熱處理。在制造監(jiān)督檢驗(yàn)審核熱處理見證資料時(shí)發(fā)現(xiàn)，制造單位編制的熱處理工藝為620±20℃溫度保溫90min，實(shí)際熱處理溫度自動(dòng)記錄曲線顯示為628℃保溫150min。

壓力容器焊后熱處理中保溫溫度無疑是最重要的參數(shù)，達(dá)不到規(guī)定最低的保溫溫度就得不到預(yù)期的熱處理效果即消除焊接殘余應(yīng)力的目的，在規(guī)定最低保溫溫度的同時(shí)還有保溫溫度下的保溫時(shí)間要求，NB/T 47015－2011《壓力容器焊接規(guī)程》標(biāo)準(zhǔn)對(duì)壓力容器焊后熱處理最短保溫時(shí)間作出了規(guī)定。與此同時(shí)NB/T 47014-2011《承壓設(shè)備焊接工藝評(píng)定》標(biāo)準(zhǔn)中6.1.4.2規(guī)定:“除氣焊、螺柱電弧焊、摩擦焊外，當(dāng)規(guī)定進(jìn)行沖擊試驗(yàn)時(shí)，焊后熱處理的溫度和時(shí)間范圍改變后要重新評(píng)定焊接工藝。

表1 產(chǎn)品技術(shù)條件

本案例容器的實(shí)際熱處理保溫時(shí)間延長到150min，按《承壓設(shè)備焊接工藝評(píng)定》規(guī)定要求引用的焊接工藝評(píng)定的熱處理保溫時(shí)間最短要達(dá)到120min，現(xiàn)容器制造實(shí)際引用的焊接工藝評(píng)定的熱處理保溫時(shí)間為100min，致使焊接（焊接方法有GTAW和SMAW）引用的焊接工藝評(píng)定的熱處理保溫時(shí)間未能覆蓋本容器，不能滿足《承壓設(shè)備焊接工藝評(píng)定》標(biāo)準(zhǔn)中焊后熱處理的評(píng)定規(guī)則要求。

3.原因分析

國家壓力容器法規(guī)和標(biāo)準(zhǔn)體系中，如NB/T 47015－2011《壓力容器焊接規(guī)程》標(biāo)準(zhǔn)雖然對(duì)壓力容器焊后熱處理最短保溫時(shí)間作出了規(guī)定，但沒有上限的限制，同時(shí)在制造單位熱處理工藝中也沒有對(duì)保溫時(shí)間上限做出規(guī)定。焊后熱處理需要在規(guī)定的熱處理保溫溫度下有一定的保溫時(shí)間，但處于保溫溫度下的保溫時(shí)間不宜過長。本案例中分包的熱處理單位在對(duì)本容器進(jìn)行熱處理時(shí)，與其它設(shè)備一起熱處理并擅自延長保溫時(shí)間至150min。

4.采取的措施

按實(shí)際的熱處理保溫時(shí)間150min，并且考慮以后生產(chǎn)應(yīng)用，要求補(bǔ)做一塊焊接工藝評(píng)定試板，熱處理保溫溫度620±20℃，保溫時(shí)間180min，重新進(jìn)行焊接工藝評(píng)定并評(píng)定合格，以滿足《承壓設(shè)備焊接工藝評(píng)定》的6.1.4.2焊后熱處理的評(píng)定規(guī)則中保溫時(shí)間要求。

5.總結(jié)與建議

5.1 熱處理工藝中相應(yīng)保溫溫度下的保溫時(shí)間應(yīng)為一個(gè)范圍，而不只是規(guī)定最短保溫時(shí)間，應(yīng)有保溫時(shí)間的上限，保證在不降低母材及焊接區(qū)使用上必備的性能并盡量縮短制造時(shí)間提高效率。在現(xiàn)有國家規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)中沒有規(guī)定保溫時(shí)間上限的情況下，保溫時(shí)間上限應(yīng)按滿足焊接工藝評(píng)定中“低于下轉(zhuǎn)變溫度進(jìn)行焊后熱處理時(shí)試件保溫時(shí)間不得少于焊件在制造過程中累計(jì)保溫時(shí)間的80%”的要求進(jìn)行控制，即企業(yè)已經(jīng)評(píng)定合格的焊接工藝中保溫時(shí)間的1.25倍作為焊件熱處理保溫時(shí)間的上限。以本文所引用焊接工藝評(píng)定的熱處理保溫時(shí)間100min為例，容器的實(shí)際熱處理保溫時(shí)間上限應(yīng)為125min。

5.2 壓力容器熱處理時(shí)應(yīng)該嚴(yán)格遵守?zé)崽幚砉に嚰o(jì)律，不得隨意延長保溫時(shí)間，如實(shí)際情況需要延長熱處理保溫時(shí)間，應(yīng)經(jīng)過熱處理系統(tǒng)責(zé)任人和焊接系統(tǒng)責(zé)任人共同審核。

5.3 考慮以后實(shí)際應(yīng)用，在進(jìn)行有熱處理要求的焊接工藝評(píng)定時(shí)，預(yù)焊接工藝規(guī)程中保溫時(shí)間盡可能長。

5.4 壓力容器制造監(jiān)督檢驗(yàn)人員應(yīng)不定期到熱處理現(xiàn)場檢查熱處理參數(shù)是否符合熱處理工藝要求。

[1]國家標(biāo)準(zhǔn)化管理委員會(huì).GB/T 3375-1994焊接術(shù)語[S].中國標(biāo)準(zhǔn)出版社.

[2]陳泰煒.壓力容器焊后熱處理技術(shù)[M].北京:中國石化出版社,2002年4月.