压力容器热处理的几个问题.docxVIP

学免兔www.xuetut

—26—■技术交流

石油与化工设备2010年第13卷

压力容器热处理的几个问题

姜彦锋

(中国石油辽阳石化机械厂，辽宁辽阳111003)

[摘要]针对压力容器制造中涉及到的几种常见热处理形式，分别明确其对象和作用，避免将针对原材料或零部件的热处理与压力容器产品的最终热处理相混同，以确保达到设计要求的材料性能。

[关键词]热处理；正火；固溶；稳定化；调质

1问题的提出

金属热处理工艺学和其他自然科学一样，是伴随着生产力的发展而发展的，并和其他科学技术的发展紧密相关。热处理工艺是古代冶金技术发展的结果，作为冶金技术的一部分，逐渐发展形成一门科学。近年来我厂时常遇到一些问题：在制造过程中，将本应针对且只能针对零部件的预备热处理与产品的最终热处理混合使用，分辨不清，造成了材料的组织和性能与原设计要求不符。具体体现在对碳钢和低合金钢制造的压力容器淬火(加回火)、正火(加回火)两种情况；及对奥氏体不锈钢固溶(加稳定化处理)处理情况。

GB150-1998《钢制压力容器》4.2.4中指出：“对容器制造过程中需要进行热处理的碳素钢和低合金钢钢板，钢厂的交货状态可不用表4-1(钢板的钢号、标准、使用状态及在一系列温度下的许用应力)中的使用状态”[]。ASMEV-1UG-85中对此也强调，应有资料证明相应钢材规范要求的热处理已经进行并检验合格2。制造是依据设计进行的材料加工，确保材料使用状态符合设计要求是制造的基本要求。因此，应当明确热处理的目的与作用及其相应关系。

2问题分析

热处理按工艺一般分为最终热处理和预先热处理两类。最终热处理的目的是使零件或产品达到设计使用的性能要求，而预先热处理的目的则是消除或改善前工序引起的缺陷，为后续工作做好性能与组织准备。同一种热处理方式在作用于不同的对象时，分别称为最终热处理和预先热处理。例如：当焊后热处理只针对零部件使用时，它就是预先热处理；而针对整台产品使用时，则为最终热处理。下面是几种最常用的热处理形式：

2.1焊后热处理

2.1.1焊后去应力热处理。利用金属在高温下屈服强度的降低，使应力高的地方产生塑性流变，从而达到消除焊接残余应力的一种热处理，属去应力退火(低温退火)。对碳钢和低合金钢制压力容器是将产品缓慢加热到500~650℃,保温一定时间，然后随炉均匀冷却。应力是弹性体晶格对变形的响应。焊后热处理可以起到：

①改善焊接接头的塑性和韧性，提高抗应力腐蚀能力；

②消除焊接接头中的内应力和冷作硬化，提高接头抗脆断能力；

③稳定焊接构件形状，避免在焊后机加工和使用过程中的变形；

④促使焊缝中的氢向外扩散；

⑤有些压力容器对安全性能有较高的要求(如盛装极度或高度危害介质),进行焊后热处理可以提高其安全裕度。

焊后热处理具有多种作用，有时可以与消氢处理、恢复及改善性能热处理合并进行。可以消除封头、筒体等零部件冷成形及中温成形后的残余应力。

2.1.2消氢处理。焊后立即将焊接件加热到较高温度，提高氢在钢中的扩散能力，使焊缝金属中过饱和状态的氢原子加速扩散逸出，以降低容器产生延迟裂纹可能性的一种热处理。通常加热到200～350℃,保温时间与焊接接头厚度有关，一般应不少于0.5h。需要消氢处理的容器，如在焊后随即进行焊后消除应力热处理，可免做焊后消氢处理，但要控制在16～24h以内。

作者简介：姜彦锋(1982一),男，黑龙江五常人，本科学历，助理工程师，中国石油辽阳石化分公司机械厂技术员。

学兔兔www.

第9期姜彦锋压力容器热处理的几个问题—27—

并不是所有金属材料焊接时都会产生延迟裂纹。延迟裂纹的产生与材料的强度级别和化学成分有关，只有强度级别较高的低合金钢才可能发生这一现象。一般需要进行消氢处理的压力容器需要进行焊后热处理，而需要焊后热处理的设备不一定都需要消氢处理。

消氢处理在GB/T7232-1999《金属热处理工艺术语》中被称为：脱氢处理，即在工件组织不发生变化的条件下，通过低温加热、保温，使工件内的氢向外扩散进入大气中的退火3。

2.2正火

正火是工业上常用的热处理工艺之一。正火既可作为预备热处理工艺，为下续热处理工艺提供适宜的组织状态，例如为过共析钢的球化退火提供细片状珠光体，消除网状碳化物等；也可作为最终热处理工艺，提供合适的机械性能，例如碳素结构钢零件的正火处理等。此外，正火处理也常用来消除某些处理缺陷。例如，消除粗大铁素体块，消除魏氏组织等。一般正火加热温度为AC?+(30~50