低温压力容器焊后热处理的方法.docx

34化工建设工程2001年第23卷第1期

低温压力容器焊后热处理的方法

康鸿雁

(北京燕化建安公司，北京102549)

摘要低温压力容器在制造过程中，由于焊接作用使其材料和结构内部产生较大的残余应力。本文重点论述了低温压力容器焊后热处理的确定依据、方法及工艺

关键词低温压力容器焊后热处理

燕化30万t/a乙烯改扩建的工程的大量工程实践表明：焊后整体热处理是防止低温压力容器的低温应力脆性破坏的有效措施之一，因此低温压力容器的焊后整体热处理是完全必要的。GB150-98中规定：焊接接头厚度大于16mm的碳钢、低合金钢均应进行焊后热处理。低温压力容器的焊后热处理不能仅以低温压力容器的壁厚来确定，还应对下列这些结构，均应进行焊后整体热处理，它们是：储存易燃、易爆、有毒及能引起应力腐蚀等介质的低温压力容器；工作温度或环境温度低于-20℃的大型或结构复杂的设备，如球罐及易造成应力集中的结构；局部过分集中可能导致裂纹产生的设备。下面详细论述一下低温压力容器整体热处理的方法和工艺。

1低温压力容器整体热处理的方法

低温压力容器焊后消除应力，整体热处理主要有以下三种方法：

1.1在固定炉内整体退火，适用于需热处理容器小于退火炉，优点为加热温度均匀、温差小、易控制、保温好。

1.2在固定炉内分段退火，适用于需热处理容器长度大于退火炉。如燕化30万t/a乙烯改扩建工程DA-

402B低温塔，分两段加热，先处理一段，调方向后再处理另一段，注意重复加热段长度不小于1.5m,其缺点是能耗大，温度难控制。

1.3在固定炉外退火，适用于大型设备，不能在厂内整体制造和运输，只能在现场焊制和整体热处理，该方法加热温度、升降速度及温差都很难控制。

以上三种整体热处理的加热方法，我公司采用燃油加热，主要有燃料加热和电加热两种。

2低温压力容器整体热处理工艺

2.1焊后热处理的决定因素

焊后热处理的条件必须根据以下各种因素进行适当的选择、规定及实施。

2.1.1保温温度上限需考虑的因素

(1)相变点以下；

(2)热处理钢的回火温度之下；

(3)在不降低其他母材及焊接区使用上，必备的性能范围内。

2.1.2保温温度下限需考虑的因素

(1)应力松驰效果；

(2)淬硬区的软化；

(3)氢等气体的排除。

2.1.3保温时间上限需考虑的因素

(1)在不降低其它母材及焊接区使用上，必备的性能范围内；

(2)制造时间的缩短。

2.1.4保温时间下限需考虑的因素

(1)应力松驰效果；

(2)淬硬区的软化；

(3)氢等气体的排除；

(4)组织的稳定。

2.1.5加热速度上限需考虑的因素

(1)防止厚壁件温度的不均匀；

(2)防止因形状和尺寸的变化引起温度不均匀；

(3)防止变形及裂纹。

2.1.6加热速度下限需考虑的因素

(1)炉温控制；

(2)制造时间的缩短。

2.1.7冷却速度上限需考虑的因素

(1)防止厚壁件温度的不均匀；

(2)防止因形状和尺寸的变化引起温度不均匀；

(3)防止残余应力的再发生，变形和裂纹。

2.1.8冷却速度下限需考虑的因素

(1)炉温控制；

(2)母材及焊接区的性能；

(3)防止再热裂纹。

2.1.9入炉温度上限需考虑的因素

(1)防止变形及裂纹；

2001年第23卷第1期康鸿雁：低温压力容器焊后热处理的方法·35

(2)防止因形状和尺寸的变化引起温度不均匀。

2.1.10出炉温度上限需考虑的因素

(1)防止因形状和尺寸的变化引起温度不均匀；

(2)防止残余应力的再发生，变形和裂纹。

2.2加热温度

现在使用的调质低温用碳素钢的最低回火温度一般为600℃左右，如PWHT的温度太高，就会影响钢材强度，因此规定温度上限要低于回火温度。设计时规定的条件与实施条件之间(考虑了热处理炉或方法的能力及管理)的关系基本如下：

设计规定的条件实施(施工条件)

Tmin

To±Td(To±Td1/Td2)

Tmin,Tmax

Tm±Tr(但Tm-Tr≥Tmin)To±Tr(但Tt≤Td)

Tm±Tr(Tm-Tr≥Tmin,

Tm+Tr≤Tmax)

式中Tmin——PWHT温度的下限，℃;

Tmax——PWHT温度的上限，℃;

To——PWHT温度的最佳值，℃;

Td——设计上允许的PWHT温度最佳值

相对应的温度