整體熱處理技術(shù)在液化氣球罐檢修中的作用

齊 欣

（中國石油錦州石化分公司氣分車間，遼寧錦州 121001）

0 引言

液化氣球罐是一種用于氣體、液體以及液化氣體存儲的壓力容器，在燃?xì)庑袠I(yè)中廣泛應(yīng)用。球罐在焊接中部分焊縫位置會殘留一定的應(yīng)力，在液化氣球罐檢修中通過熱處理的方式可以消除殘余應(yīng)力達(dá)到提升整體性能的目的。液化氣球罐檢修工作是一項系統(tǒng)性的工作，在實踐中要綜合多種因素系統(tǒng)分析。根據(jù)容器的介質(zhì)、壓力以及溫度等多種因素合理的選擇檢修方式與手段。整體熱處理技術(shù)是一種科學(xué)的方式，在實踐中通過此種方式可以有效地提升液化氣球罐檢修的整體性能參數(shù)。為工業(yè)生產(chǎn)穩(wěn)定運(yùn)行奠定基礎(chǔ)，有效地降低各種安全隱患，切實保障工作人員工作安全性。

1 整體熱處理技術(shù)應(yīng)用要點

整體熱處理技術(shù)是一種有效的技術(shù)手段，在球罐檢修中應(yīng)用效果顯著。綜合整體熱處理技術(shù)，分析其主要的技術(shù)特征以及應(yīng)用要點，可以為球罐檢修工作提供技術(shù)參考。

1.1 不同材料中熱處理技術(shù)的應(yīng)用

通過對材料組織結(jié)構(gòu)進(jìn)行調(diào)整的方式達(dá)到提升材料強(qiáng)度、增強(qiáng)塑性和韌性的目的就是熱處理技術(shù)。在熱處理中其主要有退火、正火、淬火以及回火、固溶、穩(wěn)定等處理流程，這樣可以達(dá)到改善材料力學(xué)性能的目的。

綜合分析不同材料特征，合理的選擇處理方式才可以提升整體的效果。例如，進(jìn)行奧氏體不銹鋼處理中，因為其韌性較高通過固溶以及穩(wěn)定化的處理則可以達(dá)到提升改善耐蝕性的目的。

1.2 恢復(fù)成形受壓元件性能中熱處理技術(shù)的應(yīng)用

球罐受壓元件成形主要是在制作中產(chǎn)生的問題。受壓元件成形之后受到成形溫度的影響，會出現(xiàn)力學(xué)性能、耐腐蝕性以及硬化等各種性能改變的問題。例如，在冷成形作用之下的受壓元件在成形之后會形成一定的變形率數(shù)值，利用恢復(fù)性能熱處理會提升整體的性能參數(shù)。對于溫度形成受壓元件在其溫度較低中的處理方式與冷成形方式相同；在溫度較高的時候會對材料供貨狀況產(chǎn)生影響，在對其進(jìn)行處理中要通過恢復(fù)材料供貨狀態(tài)的方式進(jìn)行處理。熱成形受壓元件要通過恢復(fù)材料性能或供貨狀態(tài)的方式進(jìn)行熱處理。

1.3 消除焊后殘余應(yīng)力中熱處理技術(shù)的應(yīng)用

焊接殘余應(yīng)力是一種在焊后產(chǎn)生的殘余應(yīng)力。焊接殘余應(yīng)力是產(chǎn)生延遲性、再熱性裂紋的重要因素。此種問題不僅僅會誘發(fā)腐蝕性產(chǎn)生裂紋，也會直接影響結(jié)構(gòu)、尺寸的整體穩(wěn)定性。焊后熱處理方法主要可以分為整體性、分段式以及局部、現(xiàn)場幾種不同的熱處理方式。在處理中要選擇整體性方式進(jìn)行處理，此種方式受熱均勻，溫度升降控制便捷，具有顯著的效果。但是如果屬于大尺寸，則可以進(jìn)行分段熱處理，在處理中要加強(qiáng)控制管理。現(xiàn)場熱處理的方法是球罐的主要處理方式。

根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)要求要加強(qiáng)對球罐材料焊接接頭厚度的分析，確定其能否進(jìn)行熱處理，球罐中介質(zhì)為液氨以及液化石油等類型的時候要對其進(jìn)行消除殘余應(yīng)力的熱處理，而在其承裝高危介質(zhì)容器的時候要做好焊后整體熱處理。

2 整體熱處理技術(shù)在液化氣球罐檢修中的作用

在液化氣球罐檢修中合理應(yīng)用整體熱處理技術(shù)手段可以提升壓力容器檢修工作的安全性，有利于保障企業(yè)正常的生產(chǎn)作業(yè)。熱處理操作復(fù)雜，在處理中會受到諸多因素的影響。在處理之前要綜合球罐特征合理的分析，根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)要求嚴(yán)格執(zhí)行各項內(nèi)容。熱處理可以有效地改善以及提升容器的整體性能，在處理技術(shù)以及壓力容器設(shè)計中應(yīng)用較為廣泛，對此，要加強(qiáng)對球罐熱處理工作的重視。

2.1 液化氣球罐檢修

球罐在應(yīng)用過程中要根據(jù)要求進(jìn)行檢驗分析，了解其是否存在隱患問題。通過對球罐檢修發(fā)現(xiàn)，球罐的裂紋問題擴(kuò)展速率顯著增加，綜合實際狀況進(jìn)行大面積的裂紋修補(bǔ)，做好裂紋機(jī)理分析，可以有效抑制此種問題。

通過分析可以發(fā)現(xiàn)其裂紋主要受到焊接熱影響區(qū)的影響，受到介質(zhì)等多種因素的影響，同時，球罐在制作中也產(chǎn)生了較高的參與應(yīng)力問題。

2.2 熱處理工藝過程

常規(guī)狀況之下主要通過過熱、保溫以及冷卻3 個流程進(jìn)行處理。在進(jìn)行加熱工序中加熱的方式、速度以及介質(zhì)選擇是最為關(guān)鍵的內(nèi)容。通過內(nèi)染法、熱風(fēng)法以及電熱法等方式進(jìn)行處理，效果顯著，其具有環(huán)保性的特征，便于溫度控制。

熱處理保溫技術(shù)是在金屬部件達(dá)到特定溫度之后并且維持一定時間，這樣會保障內(nèi)外部環(huán)境溫度一致，其內(nèi)部的物理結(jié)構(gòu)、化學(xué)以及力學(xué)性能會受到不同程度的轉(zhuǎn)變與影響。其中冷卻是熱處理中最為關(guān)鍵的內(nèi)容，冷卻主要通過兩種方式進(jìn)行處理。第一種是通過將在加熱溫度狀態(tài)之下的部件進(jìn)行迅速的冷卻，使其達(dá)到臨界溫度之下的既定溫度參數(shù)，并且持續(xù)保溫，對其進(jìn)行恒溫轉(zhuǎn)變處理之后再將其冷卻到室溫狀態(tài)中。第二種就是在連續(xù)狀態(tài)之下進(jìn)行冷卻，通過將部件在加熱溫度狀態(tài)之下連續(xù)的冷卻到室溫狀態(tài)，使其在材料臨界溫度點之下，再進(jìn)行繼續(xù)的轉(zhuǎn)變處理。

2.3 現(xiàn)場熱處理裝置

現(xiàn)場熱處理裝置主要通過燃燒、供油以及風(fēng)路、溫控、保溫等系統(tǒng)共同構(gòu)成。燃燒系統(tǒng)是通過液化氣燃燒以及煙道、風(fēng)門等系統(tǒng)構(gòu)成。將燃燒器在球罐的下入孔隙、位置中安裝，進(jìn)行測量分析。供油系統(tǒng)始終通過控制閥組以及壓力限制油量控制參數(shù)。風(fēng)路系統(tǒng)通過罐區(qū)儀表以及調(diào)壓閥構(gòu)成；溫控系統(tǒng)通過溫度記錄儀以及補(bǔ)償導(dǎo)線等構(gòu)成?，F(xiàn)場預(yù)處理中保溫是熱處理的重要內(nèi)容，在處理中要通過高溫玻璃棉進(jìn)行處理控制，根據(jù)設(shè)計厚度參數(shù)進(jìn)行施工處理，加強(qiáng)對下級板以及支腿等重要位置的加厚保溫處理。

2.4 熱處理工藝制定

進(jìn)行熱處理工藝處理中其主要分為升溫、恒溫以及降溫3個過程。在處理中如果溫度過高則就會導(dǎo)致材料強(qiáng)度下降，在溫度高于620 ℃會破壞材料的性能參數(shù)。

在實踐中為了合理控制在升降溫中產(chǎn)生的溫差應(yīng)力，就要加強(qiáng)對速率的控制。一般狀況之下在溫度300 ℃的時候，最大的溫差在50 ℃之內(nèi)，溫度在500 ℃的時候其最大溫差則不高于30 ℃。

2.5 溫度測量控制系統(tǒng)

溫度監(jiān)控系統(tǒng)可以實現(xiàn)智能化的溫度測量以及實時的監(jiān)控分析。在實踐中其操作要點如下：

2.5.1 測溫點布置

根據(jù)技術(shù)要求合理的在球殼表面上進(jìn)行測溫點的均勻布置，在臨近測溫點之間間距要控制在4.5 m 范圍中。在下入孔、球殼板環(huán)焊縫邊緣位置的200 mm 范圍中要擱置設(shè)置1 個測溫點，在試板上以及煙道上分別設(shè)置1 個測溫點。

2.5.2 熱電偶安裝

熱電偶安裝之前通過儲能熱電偶點焊機(jī)進(jìn)行處理。根據(jù)測溫點布置要求進(jìn)行固定處理。在電焊之前加強(qiáng)對各個測溫點的打磨處理，提升整體牢固性。在煙道以及墊板位置要單獨(dú)設(shè)置熱電偶，固定好補(bǔ)償導(dǎo)線。

2.5.3 溫度監(jiān)測

通過系統(tǒng)進(jìn)行自動化監(jiān)控分析，每秒鐘掃描測溫點對其進(jìn)行巡回檢測分析，了解溫度參數(shù)，做好對照分析，加強(qiáng)對燃燒器燃油控制量的分析，根據(jù)工藝要求打印溫度巡檢表。

2.5.4 球罐整體熱處理溫度調(diào)節(jié)

球罐熱處理溫控難度較大，為了分析溫度的具體分布狀況，通過模擬溫度場設(shè)計的方式可以了解其特征規(guī)律。綜合火焰加熱效應(yīng)分析，不同區(qū)域中受熱狀態(tài)具有一定的差異性，在下級板焊縫區(qū)中則就會形成盲區(qū)。而基于球罐整體中要分析熱處理受熱狀況，熱交換主要通過高溫燃?xì)鉄醾鲗?dǎo)，合理進(jìn)行火焰熱輻射處理，通過金屬材料的溫差進(jìn)行傳熱平衡處理，有效地避免出現(xiàn)熱損失的問題。

2.6 熱處理前的準(zhǔn)備工作

熱處理前做好球罐支柱拉桿等相關(guān)位置的處理，將地腳螺栓全部松開，保障進(jìn)行熱處理中可以實現(xiàn)位移，在每個柱腿位置設(shè)置千斤頂，做好移動量刻度處理。

2.7 保溫方法

球罐保溫主要就是通過超細(xì)玻璃纖維棉進(jìn)行處理，其厚度為100 mm。保溫棉通過鋼帶以及保溫釘進(jìn)行固定處理，根據(jù)球罐大小將其進(jìn)行均勻分布處理，將鋼帶根據(jù)600 mm 間距使其呈現(xiàn)橫向的分布。保溫棉規(guī)格在800 mm×6000 mm，避免下半球安裝中出現(xiàn)脫落等問題。在球罐的下接管位置要做好保溫處理，通過專人進(jìn)行保溫檢查，及時補(bǔ)救處理漏洞問題。

2.8 效果分析

為了提升壁罐溫度的均衡性，在實踐中要做好以下4 點：①調(diào)節(jié)風(fēng)油量，增強(qiáng)燃燒能力、火焰高度的合理性。在溫度高于500 ℃的時候要逐漸地、緩慢地升溫，合理控制升溫速率；②加強(qiáng)煙氣風(fēng)門開度的調(diào)整控制；③增強(qiáng)外壁保溫效果，加強(qiáng)對重要位置的保溫處理；④加強(qiáng)對熱電偶溫度指示監(jiān)視，利用紅外點溫計進(jìn)行復(fù)核分析，避免超溫。通過此種方式進(jìn)行處理，某球罐溫差最佳狀況為15 ℃，處理效果顯著。

3 結(jié)束語

球罐檢修中受到材料等多種因素的影響導(dǎo)致其工藝復(fù)雜，焊接過程中參與應(yīng)力較大，在實踐中通過整體熱處理的方式進(jìn)行處理則可以有效地降低高強(qiáng)鋼球罐的應(yīng)力腐蝕性問題。重視液化氣球罐檢修工作，合理應(yīng)用整體性熱處理方式進(jìn)行優(yōu)化完善，可以有效地降低各種不良影響。在實踐中現(xiàn)場熱處理工藝在液化氣球罐檢修中應(yīng)用效果顯著，可以有效降低焊接殘余應(yīng)力。