壓力容器熱處理詳解

時(shí)間：2024-10-19作者：菏澤花王壓力容器股份有限公司瀏覽：190

熱處理
壓力容器熱處理是專(zhuān)業(yè)性與實(shí)踐性都很強(qiáng)的一項(xiàng)工作。按熱處理目的可以分為焊后熱處理、恢復(fù)或改善性能（力學(xué)性能、耐腐蝕性能、加工性能）熱處理兩類(lèi)，按熱處理對(duì)象可分為原材料熱處理、零部件熱處理、產(chǎn)品熱處理等三種。
焊后熱處理
①焊后熱處理
利用金屬在高溫下屈服強(qiáng)度的降低，使內(nèi)應(yīng)力高的地方產(chǎn)生塑性流變，從而達(dá)到消除或者降低焊接殘余應(yīng)力目的一種熱處理，屬去應(yīng)力退火。對(duì)碳素鋼和低合金鋼制壓力容器是將產(chǎn)品緩慢加熱到500～650℃，保溫一定時(shí)間，然后隨爐均勻冷卻。焊后熱處理的作用主要有：消除或者降低焊接殘余應(yīng)力和冷作硬化，提高接頭抗脆斷能力；改善焊接頭的塑性和韌性，提高抗應(yīng)力腐蝕能力；穩(wěn)定焊接構(gòu)件形狀，避免或者減少在焊后機(jī)加工和使用過(guò)程中的變形；促使焊縫中的氫向外擴(kuò)散。對(duì)那些安全性能有較高要求的壓力容器，進(jìn)行焊后熱處理可以提高其安全性。有時(shí)，焊后熱處理可以與消氫處理、恢復(fù)及改善性能熱處理合并進(jìn)行。
②消氧處理
焊后立即將焊件加熱到較高溫度，提高氫在鋼中的擴(kuò)散系數(shù)，使焊縫金屬中過(guò)飽和狀態(tài)的氫原子加速擴(kuò)散逸出，以降低容器產(chǎn)生延遲裂紋可能性的一種熱處理。通常加熱到200～350℃，保溫時(shí)間一般應(yīng)不少于0.5h。需要消氫處理的容器，如焊后隨即進(jìn)行焊后消除應(yīng)力熱處理，可免做焊后消氫處理，但保溫時(shí)間要控制在16～24h以內(nèi)。并不是所有金屬材料焊接時(shí)都會(huì)產(chǎn)生延遲裂紋。延遲裂紋的產(chǎn)生與材料的強(qiáng)度級(jí)別和化學(xué)成分有關(guān)，只有強(qiáng)度級(jí)別較高的低合金鋼才可能發(fā)生這一現(xiàn)象。一般需要進(jìn)行消氫處理的壓力容器需要進(jìn)行焊后熱處理，而需要焊后熱處理的設(shè)備不一定都需要消氫處理。
恢復(fù)或改善性能熱處理
①冷成形及中溫成形后恢復(fù)性能熱處理
當(dāng)冷成形及中溫成形受壓元件變形量較大時(shí)會(huì)產(chǎn)生加工硬化，使鋼材的塑性、韌性降低，同時(shí)還會(huì)產(chǎn)生較大的內(nèi)應(yīng)力。為恢復(fù)鋼材的性能，消除或降低殘余加工應(yīng)力，必要時(shí)應(yīng)對(duì)冷成形及中溫成形受壓元件進(jìn)行恢復(fù)性能熱處理。對(duì)于碳索鋼和低合金鋼制受壓元件，這種熱處理相當(dāng)于去應(yīng)力退火或再結(jié)晶退火。必要時(shí)，可以將恢復(fù)性能熱處理與焊后熱處理合并進(jìn)行。
②熱加工后恢復(fù)性能熱處理
熱加工可能改變鋼材供貨狀態(tài)，可根據(jù)設(shè)計(jì)要求的鋼材使用狀態(tài)對(duì)熱加工后的受壓元件進(jìn)行必要的熱處理。熱軋狀態(tài)使用的鋼材，熱加工后的受壓元件一般可不重新進(jìn)行熱處理；正火狀態(tài)使用的鋼材，熱加工后需重新進(jìn)行正火處理，如果熱加工時(shí)的加熱溫度與鋼材的正火溫度相當(dāng)，且隨爐的熱加工工藝試板經(jīng)評(píng)定合格，可不重新進(jìn)行正火處理；正火加回火使用狀態(tài)的鋼材，熱加工后需重新進(jìn)行正火加回火處理，如果熱加工時(shí)的加熱溫度與鋼材的正火溫度相當(dāng)，且隨爐的熱加工工藝試板經(jīng)回火處理后評(píng)定合格，則該受壓元件熱加工后可僅作回火處理；調(diào)質(zhì)狀態(tài)使用的鋼材，受壓元件熱加工后應(yīng)重新進(jìn)行調(diào)質(zhì)處理；經(jīng)電渣焊的焊縫組織，應(yīng)進(jìn)行正火處理，以達(dá)到恢復(fù)力學(xué)性能和消除應(yīng)力的目的。
正火與退火的較大區(qū)別在于正火的冷卻速度快。
③固溶處理
固溶處理是將奧氏體不銹鋼加熱到1010～1120℃左右，經(jīng)適當(dāng)保溫使碳化物盡量溶入奧氏體基體，然后快速冷卻至室溫使碳化物來(lái)不及析出呈過(guò)飽和狀態(tài)固溶在基體中，以獲得單相奧氏體組織的一種熱處理。奧氏體不銹鋼的正常交貨狀態(tài)就是固溶狀態(tài)。在壓力容器中，固溶處理可以起到如下作用：對(duì)于非**低碳奧氏體不銹鋼，固溶處理是防止晶間腐蝕的重要手段；對(duì)于經(jīng)熱成形的受壓元件可采用固溶處理達(dá)到恢復(fù)原有性能的目的；對(duì)于冷成形或使用工況改變了其奧氏體組織狀況時(shí)，可以根據(jù)實(shí)際情況通過(guò)固溶處理予以恢復(fù)原有性能。例如，冷成形的奧氏體不銹鋼受壓元件在設(shè)計(jì)溫度處于敏化溫度范圍并且加工變形率**過(guò)某一限度時(shí)，應(yīng)進(jìn)行成形后的熱處理。奧氏體不銹鋼受壓元件在深冷工況使用時(shí)，可以采用冷成形后進(jìn)行固溶處理的方式恢復(fù)低溫韌性。
④穩(wěn)定化處理
穩(wěn)定化處理是將含有穩(wěn)定化元素(Ti或Nb)的奧氏體不銹鋼加熱到850～930℃的高溫，經(jīng)充分保溫后，使已在鋼中加入的穩(wěn)定化元素等比較充分地從基體中析出，以TiC、NbC等碳化物的形式沉淀于晶粒邊界，使穩(wěn)定化元素充分發(fā)揮作用的一種熱處理。穩(wěn)定化處理只適用于在晶間腐蝕環(huán)境下選用含穩(wěn)定化元素(Ti或Nb)奧氏體不銹鋼的場(chǎng)合。
⑤調(diào)質(zhì)（淬火加高溫回火）
可以使低合金鋼具有較好的綜合力學(xué)性能。如高壓緊固件通常采用的40MnB、35CrMoA等合金鋼通過(guò)調(diào)質(zhì)處理才能達(dá)到要求的力學(xué)性能。
⑥中間退火
為消除工件形變強(qiáng)化效應(yīng)，改善塑性，便于實(shí)施后續(xù)工序而進(jìn)行的工序間退火。如，在非應(yīng)力腐蝕環(huán)境下，換熱管與管板采用強(qiáng)度脹接連接方式時(shí)，可以采用管端局部退火方式降低換熱管的硬度，以滿足換熱管材料的硬度**管板材料硬度的脹接工藝要求。
區(qū)別
正火（加回火）、淬火（加固火）、固溶處理（加穩(wěn)定化處理）的共同特點(diǎn)是在高溫適當(dāng)保溫后快速冷卻，對(duì)于具有密閉空間的壓力容器產(chǎn)品是難以實(shí)現(xiàn)的，其他冷卻速度較為平緩的熱處理過(guò)程在壓力容器產(chǎn)品中是可以實(shí)現(xiàn)的。要針對(duì)壓力容器制造過(guò)程中的兩類(lèi)熱處理分別明確熱處理對(duì)象（原材料、零部件、產(chǎn)品），避免錯(cuò)將針對(duì)原材料或零部件的熱處理與壓力容器整體熱處理合并進(jìn)行。有些壓力容器制造過(guò)程中的熱處理難題可以通過(guò)改變選材方案、較新結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、調(diào)整加工工藝、更換工裝設(shè)備等措施予以解決。

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• 詞條

  詞條說(shuō)明

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