李培帅
江苏省特种设备安全监督检验研究院 江苏徐州 221000
摘要：热处理技术是压力容器制造过程中必不可少的技术之一，在压力容器的设计和制作的过程中，为了可以有效提高成型压力容器的强度指标，还需要对容器成型后，运用热处理技术对其进行预先的处理，所以说在对压力容器进行设计的时候，还要对热处理这一关键技术进行慎重的考虑。
关键词：压力容器设计热处理
一、热处理技术运用到压力容器设计的必要性
压力容器是工业尤其是化工生产中不可或缺的生产设备，其内部通常存储较为危险的气体或液体，如腐蚀性强的或者有毒的甚至易燃易爆的类型。由于作业时的高度危险性，在压力容器设计之初，其安全性因素就必须被设计者充分考虑。因而，在压力容器制作材料的选择，压力容器结构的设计，内部结构的受力分析等方面，或者是压力容器的检验、维护方面都需要技术人员的细心严谨的处理。在此类压力容器的设计、制作过程中，对热处理时的焊缝处理水准就要求更高。
二、热处理的基本工艺技术概述
热处理技术是一项必须在加热、保持温度、冷却3个阶段有机协作并且工序紧凑连接的技术工艺，其重点内容包括：（1）热处理中加热方式的选择至关重要。通常可供选择的加热方式包括直接加热方式和间接加热方式，其中直接加热方式包括气体加热、液体加热、电加热等，间接加热包括通过液态金属或盐的浮动粒子进行间接加热的方式；（2）热处理中温度值的选择和控制也是一项关键技术，即在压力容器的制造过程中，必须严格控制温度在不同的反应时段在不同的最适宜的区间范围，才能确保金属物料制成压力容器后最大限度地提升材料的强度等性能指标，保证压力容器的成品质量。（3）金属物料加热后的关键冷却工艺。压力储存设备由于用途不同、制造所用材料不同、结构类型不同，在设计、制作过程中，就需要针对上述特征按照规范要求，进行不同速度的冷却。冷却方式主要是淬火，通常分为快、中、慢三种速率。
三、热处理技术在压力容器设计中的具体应用
（一）奥氏不锈钢制造的压力容器热处理
奥氏不锈钢通常具有较好的热塑性，因此在对其进行热加工的时候比较容易被锻造、热穿孔等处理，除此之外，由于这一不锈钢材质含有Cu等元素，使得其耐腐蚀性也非常的强，因此这一不锈钢材质在压力容器的设计制造中应用的是非常广泛的，奥氏不锈钢因其良好的韧性和热塑性，其加工残余的剪应力小，通常不需要经热处理来消除残余应力。常规的热处理方法会使奥氏不锈钢的金属结构就会发生改变，这就是通常所提到的敏化，敏化过程会降低奥氏体不锈钢的耐腐蚀性。
（二）以液态氨为介质的压力容器
我们在以液态氨为介质的石化压力容器设计中，能不能采用热处理技术还是要根据实际的情况来进行确定。要根据腐蚀情况的严重程度来判断液态氨为介质的压力容器是不是需要进行热处理，目前我们对压力容器说接触到的液态氨腐蚀性判断的标准主要体现在以下几个方面。首先，环境温度在零下5度以上的情况，如果此时的固定管板式换热器内的介质为液态氨的话，就要采用分布式的热处理方式来对其进行处理，一般都是先处理一下换热器的外壳，然后在管板和外壳的结合处在开展相关的热处理工作，在进行热处理工作的过程中，要运用局部成片的方法进行。这样热处理的区域才会均衡。
其次，如果说介质是液态氨的话，那么就要求环境的水含量要小于百分之零点二，之所以会有这样一个要求，是因为空气中的成分有可能会对环境造成较大的污染，所以对其进行控制也是非常有意义的。
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（三）代用材料的热处理
在当前的压力容器设计中，我们的研究人员要结合使用条件以及工作环境等实际情况来有针对性的选择设计的材料，但是在压力容器的设计制造过程中，一般都存在难以采购到符合压力容器性能的材料。这时只能选择其他的代用材料对其进行制造处理。也就是说，热处理技术在压力容器设计中的应用还需要考虑到代用材料的热处理要求，保证代用材料的性能能够真正的满足压力容器的整体设计要求。
（四）金属复合板
防腐蚀性压力容器在设计和制造时通常会选择金属复合板材质。金属复合板材质压力容器在热处理时需要注意以下几个方面：首先，复合板的热力学性能可能受到高温的影响，特别是不锈钢复合板，经焊接热处理后可能会对焊头造成一系列的负面影响，从而会影响复合板的力学性能和耐腐蚀性；其二，结合压力容器设计制造的实际生产需求，要不断的通过实验来探索热处理条件，从而实现对加工温度的控制。
四、压力容器设计中的热处理问题分析
（一）奥氏体不锈钢材料的热处理问题分析
通常在金属焊接之后需要进行热处理，因为在高温下金属和合金材料的变形指数将会降低，那么高应力就会发生流型变化，因此通过热处理可以消除这种应力，从而提升焊接之后的金属材料的柔韧度和抗腐蚀能力。一般而言金属材料的结构属于体心立方晶体结构进行这种热处理效果较好，而面心立方体结构的金属材料则不需要采用热处理，奥氏体金属材料就是一种面心立方体结构，这种结构的滑移面较多，所以韧性较强。
因此在大部分的应用下，奥氏体不锈钢金属材料一般是不需要进行热处理，这和奥氏体金属材料其本身的金属特性有着密切的关系，因为奥氏体不锈钢材料在韧性和塑形方面的性能都很好，而且残余应力的性能相对较小。由此可见奥氏体不锈钢的热处理反而会产生不良影响，但是如果采用奥氏体不锈钢制作的压力容器要使用在较高的腐蚀环境下，而且温度也相对较高，此时就需要采用合适的热处理方案来综合改变奥氏体不锈钢的金属性能，从而满足具体的使用需求。
（二）需要进行热处理的液氨容器应该满足的条件
液氨压力容器在内部应力的作用下非常容易出现变形与裂痕等现象，时间久了，液氨压力容器的裂痕到一定程度了就会发生断裂，最后导致非常严重的工业事故，如液氨泄露等。为了防止以上事故的发生，并将应力的影响彻底去除，我们应该对容器进行热处理。对于液氨容器必须要进行热处理的条件主要有以下几种情形：一是液氨浓度较高的情况。液氨本身具有非常强的腐蚀性，一旦触碰到金属就会对金属造成非常大的影响，液氨的浓度越高这也就代表着它的腐蚀性就越高，所以将金属的热处理准备做好是多么重要的一个步骤；第二种情况是，液氨中的含水量非常的低，只有仅仅的零点二，所以进行热处理也是非常重要的；第三液氨发生意外的原因大部分来自于容器储存的环境温度太高。
（三）力容器材料为代用材料时的热处理方法
在生产压力容器的过程中，制造商有时不能购买到符合设计的材料，有时制造商就会用其他材料替代，比如没有厚材料时用薄材料替代，或者，没有薄材料时用厚材料替代。在厚材料替代薄材料的时候一定要将是否能符合热处理的要求考虑到位，除此之外还需要将GB150.4-2011第8.1.1条融入进去，钢板冷成型受压元件，当符合下列任意条件之一，应于成型后进行相应热处理恢复材料的性能。
（四）焊后热处理的相关方法
热处理大概分为以下几个处理方式：整体热处理和炉内整体热处理与分段热处理，当我们在进行炉内热处理的时候，他的方法是把压力容器全部放入炉内进行热处理。若在对容器等元件进行热处理的情况下，我们应该将炉内整体热处理方法用于其中。由此可见，作为设计人员需要考虑到的东西有很多，不仅要考虑材料与实际的情况，还要在编制图纸时对使用热处理时进行相对的标注，除此之外，热处理也需要进行提升与改善，提出建议也是有必要的。
结束语
热处理技术是压力容器制造过程中最为重要的技术之一，相关的人员必须
加强对其的重视，积极的采取措施对热处理过程的每一个环节的质量进行控制，只有这样才能够最大程度的保证热处理技术的科学性，才能够为压力容器性能的提升以及作用的发挥创造条件。可以说热处理技术的应用使得压力容器的质量最大程度的被保证。
参考文献：
[1]赵芬香.压力容器设计中的热处理问题分析[J].化工管理，2014（14）：97-98.
[2]钱洪田.基于压力容器设计中的热处理问题分析与研究[J].中国机械，2014（09）：245-245.
论文作者:李培帅
论文发表刊物:《防护工程》2018年第15期
论文发表时间:2018/10/31
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