壓力容器設(shè)計(jì)階段熱處理技術(shù)的應(yīng)用

趙 帥，史利軍

（內(nèi)蒙古伊泰石化裝備有限責(zé)任公司，內(nèi)蒙古 鄂爾多斯 010321）

1 熱處理原理與技術(shù)要點(diǎn)

金屬熱處理就是將金屬零件放在熱源中進(jìn)行加熱，在恒溫中加熱一定時(shí)間后，再進(jìn)行冷卻處理，這是機(jī)械制造中最常用的工藝之一，與其他工藝相比較，熱處理不會(huì)改變零件的形狀以及成分，僅是通過高溫改變金屬內(nèi)的顯微組織，進(jìn)而改善零件的使用性能，以使金屬具有力學(xué)性能、化學(xué)性能以及物理性能。

金屬熱處理工藝通常分為加熱、保溫、冷卻三個(gè)階段，這三個(gè)過程是緊緊相扣不可分割的。加熱作為熱處理中最重要的工序之一，有很多操作方法，一般情況下，壓力容器的熱處理只需要加熱跟冷卻兩個(gè)環(huán)節(jié)，但是特殊的容器因?yàn)槭⒎诺奈锲沸再|(zhì)較為特殊，熱處理過程中還會(huì)多增加保溫這一環(huán)節(jié)。

傳統(tǒng)的熱處理需要注意在加熱時(shí)的熱量來源，傳統(tǒng)的熱處理因?yàn)闆]有高科技的支撐，采用的設(shè)備比較老化，多采用燒煤或燒炭的形式，這個(gè)時(shí)候就要注意煤炭的燃燒是否充分，平時(shí)燃燒過程中也要注意安全[1]。

目前傳統(tǒng)的熱處理來源已經(jīng)得到了很大的改善，在使用來源上更加環(huán)保、綠色，更傾向采用氣態(tài)或液態(tài)燃料，一定程度上也避免工人在加熱過程中可能遇到的危害。另外還需要注意加熱的溫度，溫度控制是熱處理中非常重要的環(huán)節(jié)，直接關(guān)系到壓力容器能否成型出爐，不同容器的金屬材料對(duì)于加熱溫度要求也不同，在進(jìn)行熱處理時(shí)必須要根據(jù)實(shí)際的金屬材料進(jìn)行調(diào)節(jié)，保證熱處理后的效果。加熱處理后一定要做好保護(hù)，不能直接將加熱好的器具直接暴露在空氣中，這樣會(huì)造成器具氧化。所以加熱過后，必須要做好對(duì)容器的保護(hù)，金屬容器在冷卻的環(huán)節(jié)也要把握好冷卻溫度，減少空氣含量，在冷卻時(shí)務(wù)必控制好溫度，一般退火冷卻這一步驟的速度較慢，主要還是要根據(jù)鋼種材料的不同決定冷卻的時(shí)長(zhǎng)，正常情況下正火冷卻的速度比較快，相對(duì)的淬火冷卻的速度會(huì)更多一些[2]。

2 熱處理技術(shù)在壓力容器設(shè)計(jì)中的具體應(yīng)用

2.1 在成形件處理中的應(yīng)用

對(duì)于壓力容器的整個(gè)設(shè)計(jì)流程而言，成形件的處理是非常重要的組成部分，也是需要重點(diǎn)關(guān)注的基礎(chǔ)性工作。在成形件的處理過程中，最重要的就是通過外部壓力和熱力的作用對(duì)容器生產(chǎn)的形變進(jìn)行有效控制。因此在壓力容器的成形處理過程中，需要充分發(fā)揮熱處理技術(shù)的價(jià)值，從而提升處理效果。這種處理方式本身具有良好的可控性，對(duì)于壓力容器的設(shè)計(jì)而言，這也是關(guān)鍵的一點(diǎn)。

2.2 在容器和受壓元件處理中的應(yīng)用

對(duì)于壓力容器的設(shè)計(jì)過程來說，容器和受壓元件的處理是極為重要的一個(gè)環(huán)節(jié)，對(duì)于該環(huán)節(jié)的處理來說，其處理效果和最終壓力容器的質(zhì)量存在著極為密切的聯(lián)系，一般說來，這種容器和受壓元件的處理最為主要的操作手段就是進(jìn)行焊接處理，雖然對(duì)于焊接處理來說其質(zhì)量的控制比較簡(jiǎn)單，但是焊接之后的相關(guān)處理卻需要引起高度的重視，尤其是對(duì)于一些特殊處理過程來說更是需要加強(qiáng)關(guān)注，其中熱處理技術(shù)就是比較典型的一種，熱處理技術(shù)對(duì)于容器和受壓元件焊接后的處理確實(shí)是極為必要的，并且在處理過程中還存在著很多的問題需要引起注意，尤其是對(duì)于熱處理過程中可能會(huì)發(fā)生的一些化學(xué)反應(yīng)來說更是應(yīng)該加強(qiáng)控制力度，避免其熱處理操作中一些化學(xué)反應(yīng)的出現(xiàn)影響壓力容器生產(chǎn)的效果[3]。

2.3 在材料處理中的應(yīng)用

對(duì)于材料的處理也是壓力容器設(shè)計(jì)中的一項(xiàng)重點(diǎn)工作。由于壓力容器在性能參數(shù)和應(yīng)用領(lǐng)域方面存在一定的差異，因此對(duì)于材料的選擇以及材料的性能也會(huì)有著不同的要求。對(duì)于整個(gè)壓力容器的生產(chǎn)過程，應(yīng)該明確核心工作和首要的工作任務(wù)，而這些工作通常都會(huì)有熱處理技術(shù)的參與。尤其是對(duì)于形狀容易改變的金屬材料而言，熱處理技術(shù)就顯得格外重要。熱處理在應(yīng)用中處理的溫度和時(shí)間參數(shù)是影響容器效果的重要內(nèi)容。甚至由于溫度的變化也會(huì)呈現(xiàn)出一定的物理化學(xué)變化。因此對(duì)于熱處理技術(shù)的應(yīng)用而言，需要科學(xué)控制好溫度和時(shí)間，從而控制好不良化學(xué)反應(yīng)的出現(xiàn)，最終實(shí)現(xiàn)對(duì)容器設(shè)計(jì)質(zhì)量的控制。

2.4 針對(duì)焊接后的應(yīng)用

焊接是進(jìn)行壓力容器制作的重要步驟，并且在進(jìn)行焊接后往往都要進(jìn)行熱處理技術(shù)的應(yīng)用。因此在進(jìn)行壓力容器設(shè)計(jì)的過程中，有關(guān)設(shè)計(jì)人員一直對(duì)焊接后熱處理技術(shù)的應(yīng)用十分的重視。具體來說在焊接后應(yīng)用熱處理技術(shù)，有關(guān)工作人員應(yīng)做到以下幾個(gè)方面：

①加強(qiáng)熱處理管理。熱處理技術(shù)在進(jìn)行應(yīng)用的過程中不同溫度以及時(shí)間的應(yīng)用會(huì)帶來不同的效果，因此有關(guān)人員在對(duì)進(jìn)行焊接后熱處理之前，應(yīng)對(duì)熱處理技術(shù)的應(yīng)用進(jìn)行管理，并制定出完善的熱處理應(yīng)用流程，避免因時(shí)間以及溫度控制不當(dāng)造成壓力容器制作的失敗。

②重視熱處理裝置的革新。熱處理裝置是進(jìn)行熱處理技術(shù)應(yīng)用的基礎(chǔ)。因此在進(jìn)行壓力容器制作的過程中，有關(guān)單位應(yīng)對(duì)熱處理裝置進(jìn)行重視，對(duì)熱處理裝置存在的問題進(jìn)行有效的解決，保障熱處理裝置具有良好的應(yīng)用性能。

③注意不同壓力容器的具體要求。壓力容器由于制作材料的不同，應(yīng)用途徑的不同等，其在進(jìn)行制作的過程中具體的要求也有所不同。因此在進(jìn)行熱處理的過程中，有關(guān)人員應(yīng)對(duì)這些要求進(jìn)行把握，尤其是針對(duì)一些有特殊要求的壓力容器要在進(jìn)行熱處理之前應(yīng)進(jìn)行一定的準(zhǔn)備工作，以保障壓力容器性能的穩(wěn)定[4]。

3 結(jié)語

壓力容器在我國(guó)的工業(yè)生產(chǎn)中具有較高的價(jià)值，這些容器在液體或者氣體的裝載過程中具有重要應(yīng)用。為保證應(yīng)用價(jià)值，需要不斷提升壓力容器的質(zhì)量，設(shè)計(jì)作為基礎(chǔ)工作，需要格外重視，還應(yīng)該在設(shè)計(jì)過程中根據(jù)材料的性能關(guān)注容器的安全性。因此研究壓力容器設(shè)計(jì)階段熱處理技術(shù)的應(yīng)用對(duì)于不斷提升壓力容器的質(zhì)量具有非常重要的意義。