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重庆压力容器热处理基本常识

   伴随我国经济的快速发展,重庆压力容器在各行业得到越来越广泛的运用。作为特种设备之一的压力容器,其安全性与人民的生命财产安全密切相关,国家制定了相应的法规和标准,并实行设计、制造许可证制度及委托相关行业部门进行监督监察来控制其产品质量。在压力容器的设计过程中,热处理是设计文件技术要求中必须提及的内容。而热处理技术范围广,内涵深,对于初涉压力容器设计工作的人员,难以把握和运用;而热处理技术对压力容器制造是一个非常重要的环节,正确运用和实施热处理对完善其性能具有重要的作用。本文主要针对压力容器如何制定正确的热处理方法进行探讨。 

  压力容器在人们的工业生产中具有非常广泛的用途,主要用于盛装气体或者液体,并能够承受一定的压力,是一种重要的特种设备。 

  重庆压力容器的热处理是运用相应的热源和材料,对压力容器所使用的金属材料进行加热、保温和冷却的过程。在不改变金属材料的外部形状的情况下,使其内部的金相组织及其部分化学成分发生改变,以调控金属材料的基本性能并使其得到最大潜力地发挥。 

  按GB150.4-2011第8条所述压力容器主要涉及到四项热处理问题,即①成形受压元件恢复性能热处理;②焊后消应力热处理;③改善材料力学性能热处理;④其他热处理,包括消氢处理、不锈钢的固容热处理和稳定化热处理、恢复供货热处理状态的热处理;以下分几个方面进行阐述。 

  2.原材料的热处理状态 

  原材料的热处理状态也是与热处理技术相关的内容,其涉及压力容器材料选用的合理性;GB150.2-2011明确规定了各种材料的使用状态(即热处理状态),可以依据几个方面来确定:种类(钢板、锻件、钢管等);材质(钢号、标准号);使用场合(多层包扎容器内筒、壳体或其他受压元件如法兰、管板、平盖);厚度及使用温度下限; 

  压力容器设计文件中应明确规定材料的使用状态,该条是GB150.4-2011第8.4条所述的恢复材料供货热处理状态的热处理的重要依据。 

  3.成形受压元件恢复性能热处理 

  压力容器受压元件在冷成形(或温成形)加工,变形、减薄较大时会在工件内部残留残余应力,并产生一定的冷作硬化;GB150.4-2011第8.1条对该类情况作出明确规定,该条相对于GB150-1998有明显改进,其理念更接近ASME第VIII卷第I分册的相应规定,引入变形率概念,同时考虑介质、应力腐蚀、减薄量等方面;看似复杂,其实更具科学性且并不难以计算确定。 

  但此处存在2个未明确的问题:①热成形是免除本项热处理的条件之一,而热成形的控制温度未明确;②该项热处理的热处理温度如何控制; 

  一般认为,热成形的温度控制可参考正火温度,即850~930℃,工件在最终成形时温度应保证在850℃以上才能认为是热成形;该条件对封头成形较易实现,而筒体热卷成形则较难实现(除非采用特殊方案),所以建议厚壁筒体采用冷成形(或温成形)后进行热处理的方式进行成形加工。 

  该项热处理以消除残余应力为主要目的,其热处理方式可参照焊后消应力热处理(即620℃±20℃)的方案进行。变形量大的工件(如纵缝形式的波形膨胀节,需进行多次卷压成形)可进行正火加回火的热处理工艺,以减轻冷作硬化倾向。 

  4.焊后消应力热处理 

  该热处理方式的主要目的是消除焊接和装配结构因素(如换热器带隔板的管箱)引起的残余应力。是否进行该项热处理取决于焊接接头厚度、介质的毒性程度(高度或极度危害)以及应力腐蚀的情况。GB150.4-2011第8.2条进行了详细的阐述,现对部分条款进行探讨: 

  对GB150.4-2011中第8.2.1条c)所述“组合焊缝焊接接头厚度取对接焊缝和角焊缝厚度中的较大者”的理解;非焊接专业的重庆压力容器设计人员,较难理解该条款含义,ASME第VIII卷第I分册中对组合焊缝由明确定义,而GB150.4-2011中未有相关说明。以D类焊接接头为例进行说明:接管与筒体相焊,与筒体等厚部分即为对接焊缝,高出筒体表面与接管相连的则为角焊缝;采用全焊透结构时对接焊缝高度即为筒体厚度,角焊缝厚度即为其焊脚高度(筒体内外侧均由焊脚时取二者之和)。然后再按GB150.4-2011中表5来确定是否需进行焊后消应力热处理。 

天然气储罐