論壓力容器設(shè)計(jì)中的熱處理問(wèn)題

邢扣均

杭州容瑞機(jī)械技術(shù)有限公司 浙江 杭州 311121

壓力容器在我國(guó)工業(yè)生產(chǎn)中的產(chǎn)生了關(guān)鍵的作用，這類設(shè)備在裝載液體、氣體或液化氣體時(shí)能夠極大地提升工作效率，保障盛裝介質(zhì)的基本性能。為了讓壓力容器有著良好的應(yīng)用價(jià)值，必須要通過(guò)合理的措施來(lái)增強(qiáng)壓力容器質(zhì)量，做好壓力容器設(shè)計(jì)工作，依據(jù)材料的具體性能來(lái)保障容器具備更強(qiáng)的安全性。

一、壓力容器熱處理的前提條件

在對(duì)壓力容器進(jìn)行熱處理前，必須要明確是否滿足相應(yīng)的熱處理?xiàng)l件，一般而言壓力容器熱處理主要有通用性條件以及特殊性條件這兩種前提條件。

(1)壓力容器熱處理通用性條件。就其本質(zhì)而言，壓力容器的材質(zhì)、預(yù)熱以及鋼材厚度都是其熱處理的通用性條件。其中材質(zhì)是最為關(guān)鍵的因素，如若工藝技術(shù)并無(wú)太大的差異，那么鋼材的含碳量與強(qiáng)度越高，產(chǎn)生焊接缺陷的概率也就相對(duì)越高，究其原因主要是由于這類鋼材在焊接性能方面相對(duì)不足，設(shè)計(jì)人員應(yīng)當(dāng)對(duì)這一問(wèn)題引起高度的重視[1]。鋼材厚度和焊縫深度之間是一種正比關(guān)系，鋼材冷卻之后會(huì)出現(xiàn)不同程度收縮，一般來(lái)說(shuō)鋼材剛性越大那么收縮幅度也就越大，此時(shí)就會(huì)產(chǎn)生一定的殘余應(yīng)力，抑制了壓力容器熱處理的效果。合理的余熱可以讓焊縫溫度變化得到有效的減緩，進(jìn)而全面減少焊接應(yīng)力高峰值的產(chǎn)生。

(2)壓力容器熱處理的特殊性條件。壓力容器熱處理特殊性條件和材質(zhì)、余熱、鋼材厚度并無(wú)太大的關(guān)系，主要判定指標(biāo)是壓力容器材料是否存在應(yīng)力腐蝕傾向和容器中介質(zhì)的毒性程度。

二、壓力容器熱處理的基本工藝

在對(duì)壓力容器進(jìn)行熱處理的過(guò)程之中，主要是加熱、保溫以及冷卻壓力容器的相應(yīng)材質(zhì)，此階段并不會(huì)改變壓力容器的實(shí)際外觀，而是會(huì)讓壓力容器內(nèi)部金屬組織和性能產(chǎn)生一定的變革，松弛殘余應(yīng)力，改善力學(xué)性能。這也就讓壓力容器在應(yīng)用時(shí)有了更為突出的性能，相關(guān)工作人員能夠更為便捷地對(duì)壓力容器進(jìn)行調(diào)整與控制，充分發(fā)揮其所具備的價(jià)值。整體而言，壓力容器熱處理基本工藝主要有以下幾個(gè)方面:

(1)升溫。壓力容器熱處理加熱工藝主要包含了直接加熱以及間接加熱，而直接加熱主要是對(duì)氣體、電能、液體等各種能源進(jìn)行加熱，間接加熱則是通過(guò)液態(tài)金屬以及鹽浮粒子來(lái)實(shí)現(xiàn)加熱效果，加熱爐不得使用燃煤爐。

(2)保溫。溫度控制主要流程分為選擇合理的溫度值以及保溫時(shí)間，要想讓壓力容器的實(shí)際溫度得到有效的把控，相關(guān)工作人員就必須在制造壓力容器的過(guò)程中針對(duì)不同階段選擇合理的溫度控制手段，以此來(lái)保障不同的溫度值可以有效契合所對(duì)應(yīng)的區(qū)域范圍，這樣壓力容器就能夠得到符合標(biāo)準(zhǔn)的質(zhì)量，其材質(zhì)的最大強(qiáng)度也能夠得到有效的激發(fā)[2]。

(3)降溫。壓力容器焊后熱處理降溫時(shí)，應(yīng)避免焊件內(nèi)部與外表溫度相差過(guò)大，否則焊件會(huì)在熱應(yīng)力下形成新的殘余應(yīng)力，甚至產(chǎn)生變形或開(kāi)裂，因此標(biāo)準(zhǔn)對(duì)焊件的降溫速度加以限制；尤其對(duì)結(jié)構(gòu)復(fù)雜或超大型容器，各部位厚度相差較大的焊件更應(yīng)適當(dāng)放慢降溫速度。如球罐的降溫速度規(guī)定為30～50℃/h，由于大型球罐熱慣性較大，有時(shí)降溫速度甚至還低于規(guī)定的降溫速度。標(biāo)準(zhǔn)不允許在爐溫高于400℃時(shí)將焊件出爐，出爐后的焊件應(yīng)置于靜止的空氣中繼續(xù)冷卻，不得采用水冷或強(qiáng)制鼓風(fēng)以防產(chǎn)生熱應(yīng)力。如果構(gòu)件的形狀和尺寸比較特殊，還應(yīng)予以充分的降低否則在出爐后的冷卻過(guò)程中，又增加了殘余應(yīng)力。。因此在進(jìn)行壓力容器熱處理時(shí)，應(yīng)當(dāng)結(jié)合壓力容器的具體材質(zhì)情況選擇恰當(dāng)?shù)睦鋮s工藝。

三、壓力容器熱處理的要點(diǎn)分析

(1)做好工序設(shè)計(jì)。因?yàn)椴煌膲毫θ萜饔兄鳟惖男阅軈?shù)，所以在進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)當(dāng)綜合考量工藝的處理、材料的選擇以及工序的設(shè)計(jì)，利用合理的控制處理流程來(lái)確保壓力容器有著良好的設(shè)計(jì)質(zhì)量，這樣壓力容器才有著合格的性能參數(shù)。針對(duì)壓力容器設(shè)計(jì)中所應(yīng)用的熱處理技術(shù)，應(yīng)當(dāng)結(jié)合工業(yè)生產(chǎn)所具備的復(fù)雜性，深入分析不同工序?qū)崽幚硭a(chǎn)生的影響，并根據(jù)相應(yīng)的結(jié)果來(lái)制定相契合的處理方案。具體而言可以從以下幾個(gè)方面入手:一是全面了解壓力容器生產(chǎn)制作的全過(guò)程，明確各個(gè)環(huán)節(jié)與步驟，將其作為工序設(shè)計(jì)的重要參照指標(biāo)[3]；而是由于大多數(shù)工業(yè)企業(yè)都是在完成焊接后才處理壓力容器，所以為了讓壓力容器具備更佳的性能與質(zhì)量，應(yīng)當(dāng)及時(shí)檢驗(yàn)壓力容器，確保壓力容器產(chǎn)品符合相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，防止各類返修工作的出現(xiàn)。

(2)控制熱處理應(yīng)用范圍。在進(jìn)行壓力容器設(shè)計(jì)時(shí)，不單單要有效控制處理工序，還應(yīng)當(dāng)對(duì)熱處理技術(shù)的應(yīng)用范圍進(jìn)行有效的控制，按照金屬材料的不同來(lái)采取合理的處理手段，明確熱處理技術(shù)的實(shí)際應(yīng)用空間，結(jié)合工業(yè)企業(yè)的實(shí)際需求來(lái)劃定合理的應(yīng)用范圍。同時(shí)也應(yīng)當(dāng)綜合考慮壓力容器的實(shí)際性能要求，明確壓力容器是否滿足熱處理?xiàng)l件，以此來(lái)完成下一步的工作計(jì)劃制定。例如部分壓力容器使用不銹鋼材料制成，針對(duì)這類壓力容器無(wú)法直接開(kāi)展熱處理操作，究其原因主要是因?yàn)椴讳P鋼這一材料結(jié)構(gòu)具備一定的特殊性，如若對(duì)其進(jìn)行熱處理就會(huì)讓其原本的結(jié)構(gòu)與性能發(fā)生較大的改變，使得生產(chǎn)出來(lái)的產(chǎn)品和初始設(shè)計(jì)要求背道而馳。

結(jié)語(yǔ)

總而言之，在設(shè)計(jì)壓力容器的過(guò)程之中，靈活運(yùn)用熱處理技術(shù)能夠有效保障壓力容器產(chǎn)品的質(zhì)量。相關(guān)工作人員要綜合考慮壓力容器材料的具體性能與結(jié)構(gòu)，對(duì)比設(shè)計(jì)質(zhì)量要求，不斷對(duì)熱處理技術(shù)應(yīng)用水平進(jìn)行提升，同時(shí)做好加工工序與應(yīng)用范圍的控制，這樣才能夠生產(chǎn)出合格的壓力容器產(chǎn)品。