摘要：压力容器是一种非常重要的化工设备，其设计阶段是保证设备综合性能的关键，所以在该阶段中必须要加强热处理的设计，因为热处理技术的应用是非常关键的一个环节，也是确保压力容器生产效果的重点过程。合理地应用热处理技术可以在很大程度上提升压力容器的质量，从而保证压力容器在使用年限内更加安全、稳定、可靠。
关键词：热处理技术；压力容器；设计阶段；应用
引言
随着科学技术日新月异的发展，压力容器在多个行业的应用范围越来越广泛，在石油化工、科学研究以及军工行业中占据举足轻重的地位。鉴于压力容器设计过程的复杂性以及应用环境的恶劣性，一旦出现质量问题或者有破损的现象出现，其后果将会非常严重，直接威胁到人民群众的生命安全，因此，压力容器的性能与质量必须得到保障。热处理技术能够改善压力容器原材料的性能，有效消除焊后应力，在保证压力容器的质量方面发挥着重要的作用，设计工作人员必须严格根据材料性能逐渐完善、改进热处理技术及工艺，全面提升压力容器的质量。
1 压力容器热处理技术综述
在压力容器的设计中，热处理技术主要包括从加热到保温再到冷却的三个阶段。这三个阶段互相独立又互相配合。
1.1 加热阶段
这是热处理技术的第一个步骤，也是热处理技术的关键，这一技术能否达到最终目的与加热过程有十分密切的关系。因为压力容器的材料多变复杂，必须设置精准的加热温度参数，加热的方式有多种，在热处理技术出现的早期，煤与木炭构成加热的主要方式，之后，逐渐使用气体、液体燃料或者电加热。目前，使用熔融金属的加热处理方式，液体钾与钠的加热效果比较理想。此外，为了保证热处理的效果，必须严格控制加热温度。在加热温度的选择上，一定要根据加热的目的和加热材质具体问题具体分析。通常，相比温度低于实际加热能够获取更优的高温组织。
1.2 保温阶段
当金属或者复合材料的温度达到目标要求后，应该让其保持一段时间，减小材料的表面与内里的温度差，实现内外温度一致。在这个过程中，材料的化学成分和纤维组织会发生变化，以便更适合满足压力容器材质的性能。如果加热的速度比较快，材料的内外温度差别不大，则不需要经过保温的过程，直接可以进入冷却阶段
1.3 冷却
压力容器设计工序和工艺的多样性，造成金属或者复合材料的冷却速度问题。一般情况下，淬火冷却速度最快，既能够使钢件的马氏体组织得到有效保证，也可以增加工件的强度、耐磨性及硬度，使热处理的后续工作得以正常进行。正火冷却的速度次之，不仅可以改善材料的加工、切削性能，细化材料晶粒，清除组织的缺陷，而且可以使低碳钢的力学性能得以有效提升。冷却速度最慢的是退火冷却，伴随着金属或复合材料硬度的持续降低，材料本身的可塑性大大加强。不同速度的冷却处理能够获得不同的处理效果，以便在化工生产中根据具体情况灵活应用。
2热处理技术在压力容器设计中的应用
2.1对于成形件的热处理
整个压力容器设备是由很多部件组成的，而成形件是非常重要的一个组成部分，也是热处理过程中比较重要的一个环节。在整个环节的设计过程中，热处理的应用对于整个设备的影响是巨大的，目前我国对于成形件的制作几乎都采用的外部作用力或者是热力的方法来进行的，而热力作用又是目前最为广泛的一种方式。因此，压力容器成形件的处理中，热处理就有着重要的作用。
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2.2压力容器受压元件的处理
压力容器的主要组成部分就是受压元件，所以受压元件的热处理对于整个设备的性能影响比较大，也是很重要的一个处理环节，该环节的处理效果与最终压力容器设备的质量、性能存在直接联系。压力容器的生产制作过程中主要运用的是焊接方式，焊接过程必然会产生大量热量，从而对压力容器的金属性能产生一定的影响，为了更好地恢复压力容器的受压元件性能，就需要采取必要的热处理，这也是压力容器热处理技术中最为典型的一个应用，也是提升设备焊接性能的关键措施。
2.3压力容器材料处理中的应用
压力容器材料的处理也是目前压力容器在生产制作过程中必须要持续关注的问题，并且也是整个压力容器生产制作的核心环节与主要的任务，材料的热处理一直贯穿于整个压力容器的生产过程，任何一台压力容器的金属材料都必须要经过一定的处理才能投入使用，这就需要运用热处理技术，特别是对于整个材料形状的改变来说更是如此。但是在进行材料的热处理过程中必须要在设计阶段进行充分的论证与分析，加强全面的管理与控制，特别是针对压力容器材料热处理的时间控制与温度控制方面，因为在整个热处理过程中这两个方面的因素会直接影响其化学反应与性能，控制不严格必然会导致设备受损，因此，对于该环节的热处理就要更加准确的把握，严格控制，从而降低热处理不良反应，提升压力容器设备质量。
3压力容器设计阶段热处理技术应用的注意事项
3.1全面做好压力容器热处理工序设计
对于压力容器设计中热处理的应用来说，合理的确定热处理顺序是保证其性能的关键，也是提升压力容器热处理工作质量的主要手段。压力容器的热处理顺序设计应该充分考虑到生产过程的复杂性，因为整个制作过程工序比较多，各个工序对于热处理性能的影响都是不同的。因此，对于这些不同的环节、步骤来说，选择最恰当的热处理工序是极为重要的一环。基于这种原因，压力容器的热处理顺序设计应该重点考虑到如下几个方面的内容：首先，要全方位了解压力容器生产制作的各个环节和步骤，掌握先后顺序，这是合理应用热处理技术的基础条件；其次，大部分容器进行热处理都是在焊接过程结束之后，严禁在焊接之前应用热处理技术，并且在进行热处理之前需要全面检查焊接质量，确保不存在任何的焊接缺陷之后才能应用热处理技术，否则应该进行全面的返修，待再次检验合格之后再实施热处理。
3.2加强热处理应用范围的控制
在压力容器设计阶段热处理技术的应用，除了需要满足上述几个重要的条件之外，还必须要加强其应用范围的控制，这是全面保证热处理性能的关键。对于设计阶段的热处理技术应用范围来讲，核心的一个问题就是根据不同的压力容器金属材料来确定其应用范围，要充分了解每一种金属材料需要选择哪种热处理方式，哪种材料不能进行热处理操作。从压力容器使用性能方面来讲，几乎所有的材料都要经过热处理技术的处理，对于不锈钢材料制作的压力容器则不能进行热处理操作，这主要是因为不锈钢材料具有独特的结构与性能，一旦进行热处理操作后，必然会影响结构和性能，而导致最终无法满足压力容器设计与生产的效果。
结束语
压力容器是国民生产中非常重要的一种化工设备，无论是炼油、生物制药，还是化工生产等行业都是必不可少的。压力容器在设计过程中，要想确保其综合性能满足使用的要求，就需要根据不同的情况进行热处理，这是确保压力容器应用效果的关键环节。针对当前压力容器热处理技术的应用进行分析和研究，希望可以为同行业者提供参考。
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论文作者:王少帅,周飞
论文发表刊物:《防护工程》2018年第17期
论文发表时间:2018/10/24
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