压力容器的热处理

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压力容器在制造过程中,将带来以下问题:由于过量的冷卷、冷矫形等加工引起的冷作硬化。由于焊接引起的焊缝区组织和性能的变化,由于焊接产生残余应力及由此而导致的应力腐蚀裂纹的产生和发展。压力容器焊接时当母材相邻区域产生温差大干100度的急剧温度梯度时,在铁素体钢或相当的其他材料中引起不均匀的塑性应变,而在随后冷却过程中,将产生一个峰值应力达到屈服点的残余应力场。压力容器制造中的不均匀塑性应变导致在弹性一塑性材料中产生残应变。因此,在压力容器加工完成的最终产品中将留下残余弹性应变,并承受相应的弹性残余应力。残余应力的存在,将影响压力容器的使用性能。

氢进入钢以后,机械性能会发生明显的变坏,强度和塑性明显降低。溶解于金属晶格中的氢,使钢在缓慢变形时发生脆性破性。解决以问题的有效方法是对压力容器进行热处理。

一、压力窖器热处理分类

压力容器制造中采用的热处理有四种:焊后热处理;改善材料性能热处理,恢复材料性能热处理,焊后消氢热处理。这里所说的焊后热处理仅指消除应力退火处理,即为改善焊接区的性能和消除焊接残余应力等有害影响,从而对焊接区及有关部位在A C1温度点以下均匀而充分地加热。然后又均匀冷却的过程。

二、焊后热处理的目的:

1、松驰焊接应力。2、稳定结构的形状和尺寸,减少畸变。3、改善母材、焊接区的性能,包括a、提高焊缝金属的朔性b、降低热影区硬度c、提高断裂韧d、改善疲劳强度e、恢复或提高冷型中降低的屈服强度。4、提高抗应力腐蚀的能力。5、进一步释放焊缝金属中的有害气体,尢其是氨,防止延迟裂纹的发生。

三、焊热处理的确定:

压力容器有无焊后热处理的必要,在设计上应加以明确规定。焊接的压力容器是否需要做焊后热处理,应从容器的用途、尺寸(特别是壁板厚度),所用材料的性能以及工作条件等方面综合考虑决定,有下列情况之一的,应考虑焊后热处理:1使用条件苛刻,如在低温下工作有发生脆性断裂危险的厚壁容器,承受较大载荷的容器。2,厚度超过一定限度的焊制压力容器。压力容器相关标准中规定的。3、对尺寸稳定性较高的压力容器。4、由淬硬倾向大的钢材制造的容器。5、有应力腐蚀开裂危险的压力容器。6、其他有专门规程、规范以及图样予规定的压力容器。

四、焊后热处理温度的控制

碳钢和低合金钢将其缓慢加热到500-650℃(低于Arl),保温一段时间随炉冷却。利用金属材料在高温下屈服极限降低,使高应力的地方产生塑性流变,从而达到消除应力的一种方法。加热温度越高,内应力消除越充分。但温度过高时将使钢材表面严重氧化。另外,对于调质钢的焊后热处理温度,应以不超过钢材原回火温度为原则,一般比钢材原回火温度低30度左右,否则材料就会失去调质效果,强度和断裂韧性就会降低。这一点在热处理过程中应予特别关注。

五、综　述

焊后热处理并非是绝对利的。一般情况下,焊后热处理有利于缓解残余应力。但是,焊后热处理对熔敷金属和焊接热影响区的韧性提高不利。再则,焊后热处理是依靠在高温下材料强度的降低来实现的,因此,在热处理时结构有可能失去刚性。所以在焊后热处理时应进行综合考虑其可能出现的状况。