浅谈压力容器热处理的重要性

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摘要： 本文从压力容器的概念，以及目前的一些问题进行简单的介绍，并对于其热处理的重要性进行分析，提出一些建议。

关键词： 压力容器；热处理；重要性

中图分类号：TH49 文献标识码：A 文章编号：1006-4311（2013）17-0054-02

1 压力容器热处理的概念

1.1 压力容器的含义 压力容器，他的英文名称是：pressure vessel，它主要用来盛装气体也或者是盛装液体，并且承载着一定压力的一种密闭封存的盛装设备。压力容器还可以分为不同的种类，例如贮运容器、反应容器、换热容器和分离容器。

1.2 压力容器热处理的含义 压力容器的热处理是运用相应的热源以及相应的材料，把压力容器需要使用的金属材料运用技术进行加热、实现保温和完成冷却的一种过程。而且这个过程是不会改变金属材料的外部形状的，但是这个过程会造成内部的金属组织发生一定程度的改变，还会使得部分化学成分也跟着产生一定量的变化，在这个变化之中，使得金属材料的基本性能得到更好的调控，并且使得他的最大潜能得到发挥。

2 压力容器热处理中出现的问题以及热处理的目的

2.1 焊接中存在一定的缺陷 根据物理学原理，焊接的接头是一个组织的和力学性能的不均匀体。在进行焊接的过程之中焊接接头的熔合线附近，温度处于固相和液相之间，当温度下降，实现冷却之后，组织将会变成一个过热组织，这个组织呈现出晶粒粗大、化学成份不均匀的现象，并且组织也变成极不均匀的，出现强度上升但是塑生降低的情况。在熔合线的外侧，我们将它称之为“过热区”，这个区域不仅晶粒粗大，还经常出现一种名叫魏氏组织和索氏体的物质，使得这个区域的韧性显著降低。过热区的外侧我们将之命名为“正火区”，这个区域是经过加热和冷却双重作用形成的一个结晶过程，因此就产生了一种不仅细化而且细小均匀的铁素体加珠光体。正火区的外侧就是我们常说的“不安全重结晶区”，在这个区域加热温度达到AC1-AC3的程度，就会使得该区域中的钢中珠光体和部分铁素体这两种物质转变为一种晶粒比较细的奥氏体，但是这种晶粒却仍然保留部分铁素体，这种奥氏体在冷却时就会再次转变为细小铁素体和珠光体，但是如果铁素体没有熔入奥氏体，就不会发生任何转变，因此形成的晶粒就会呈现一种比较粗大的状态，但是依然保留了原始组织中的的特性，即带状特性。

根据热处理的原理，热影响和区熔池的结晶方向和换热方向呈现出相反的状态，也就是说，热影响区到熔合线再到焊缝是为结晶方向，熔合线处是首先完成结晶的，但是熔池中心却是结晶最慢的地方。这就造成了熔池的杂质不断的由熔合线向熔池的中心移动，使得熔池的中心部分最容易产生夹渣的缺陷，但是又由于熔合线处是冷却速度最快的，这种不均衡的融和速度使得裂纹的产生更加普遍。这些裂纹可以以不同的状态展现形成，比如焊接腐蚀裂接头可以由于钢材淬硬性产生裂纹，也可能由于氢扩散而产生的冷裂纹，还会产生再热裂纹或者晶间纹，还有一些人为原因。而通过各种实践，我们得出结论证明，裂纹对压力容器产品质量有着极其严重的危害，不仅使得产品质量下降，甚至威胁人民的财产生命安全。

2.2 焊后进行热处理的目的 焊接由于存在着一定的问题，这就使得压力容器的热处理变得极为重要。焊接之后进行热处理的目的，主要包含以下几个方面。首先，焊接后的热处理可以实现松弛焊接的参与应力的水平，使得焊接能够更好的完成。其次，在焊接之后进行热处理可以使得压力容器能够更好的实现结构的稳定，使得结构的形状和尺寸得以固定与完善，从而降低畸变的可能性。再次，压力容器进行热处理，可以更好的改善母体材料与焊接区之间的性能，这些性能包括提高焊缝金属的一种塑性，还可以实现热影响区硬度的降低，使得断裂的韧性可以得到提高，还能够使得金属的疲劳强度得到一定程度的改善，使得恢复和提高冷成型的屈服强度实现降低。最后，压力容器的热处理还可以提高容器的抗应能力和抵抗腐蚀的能力；压力容器的热处理可以更好的实现焊缝金属中有害气体的释放，达到防止或者延迟裂纹产生的目的。

3 压力容器热处理的重要性

3.1 压力容器进行热处理的综合效果的考虑 焊接后的压力容器进行热处理的有利因素也并非是绝对的。就一般情况而言，压力容器在进行焊接之后，进行热处理是有利于缓和残余应力的，但是这种热处理一般要在对残余应力腐蚀有着较为严格的要求之下才能够更好的进行。我们在试件冲击韧性的试验之中，得出这样的结论，焊接之后进行热处理，对于提高熔敷金属和焊接热影响区的韧性是不利的，而且有时在焊接影响区如果它的晶粒是比较粗化的，还有可能造成晶间的一种开裂。热处理是通过在高温下降低的材料的硬度才能完成残余应力的消除的，这就有可能使得压力容器在进行热处理时，使得结构可能失去刚性，而且在对压力容器进行热处理之前，还需要考虑焊接在高温之下，是否能够承受。

3.2 压力容器进行热处理的必要性 压力容器在进行焊接后要进行热处理，这在设计上有着明确规定，而且现在使用的压力容器设计规范也对于热处理有着明确的要求。由于焊接的压力容器，在焊接处有着较大的残余应力，而这种残余应力的不利影响，也不是都可以显现出来，它是需要一定的条件才能够表现出来的。这种残余应力当遇到焊缝中的氢，二者实现结合时，就会造成热影响区的硬化，这种硬化就会导致冷裂纹或者延迟裂纹的出现或者产生。在残余应力存在的一种情况之下，由于侵蚀性介质的成分，或者浓度，或者温度的不同，以及母体材料和焊接区的成分，或者组织，或者表面状态等各个方面存在着差异，这些差异的存在，使得腐蚀破坏的性能也产生了改变。

在钢制的焊接压力容器中，靠近焊接区域内会形成一种达到屈服点的残余应力，这样残余应力的产生是与奥氏体的组织转变有着密切联系的。为了降低或者消除这种残余应力，要利用650度的回火对钢制的压力容器进行处理，只有实现了这种热处理才能够形成耐腐蚀的焊接接头，从而使得压力容器拥有更加良好的性能。

3.3 压力容器进行热处理的重要性

3.3.1 消除残余应力的需要 压力容器在焊接之后需要消除残余应力，这就使得压力容器进行热处理变得更加重要。这种热处理主要是完成焊接和装配结构因素引起的残余应力的消除。

3.3.2 通过热处理改善材料力学性能的需要 压力容器可以通过热处理来改变改善材料的力学性能，主要利用退火、正火、正火加回火和调质的方式。退火主要使得压力容器的硬度可以降低，便于切削和加工，而且可以实现残余应力的消除，达到稳定尺寸的目的，同时使得变形得以减少，裂纹的倾向也得到降低。正火可以使得晶粒细化和碳化物能够可以更加均匀化的分布，正火的冷却速度是比较快的，这就使得正火组织更加精细，使得压力容器的机械性能也得到一定程度的提高。正火加回火的方式可以更好的消除正火冷却产生的残余应力，使得压力容器的韧性和塑性能够更好的提高。

3.3.3 压力容器进行热处理的重要地位 压力容器运用范围是十分广泛，在能源工业、军队工程、科学研究事业以及石油化工工程等多种行业都含有较高的地位。这就使得压力容器进行科学的热处理，完善压力容器的性能也变得更加重要。只有通过更好的进行压力容器的热处理，改善压力容器材料的力学性能，提高压力容器的防腐性能，最终实现压力容器安全性提高的目的。

参考文献：

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