摘要：现阶段，在石油、化工等行业中，压力容器得到了较为广泛的应用，是一种常用的设备。一般来说，压力容器有两个基础特性，分别是抗腐蚀性和密闭性，进而可以承受多种物理、化学反应。热处理是使用压力容器之前的准备工作，能够有效的提高压力容器的性能，提高压力容器的使用效率。近年来，压力容器的发展趋于多元化。人们对压力容器的性能提出了更高的要求，相应的热处理问题已经成为人们关注的焦点问题。随着科技的发展，压力容器的技术材料性能逐渐提高，进而对热处理技术水平的要求有了明显的提升。
关键词：压力容器；设计；热处理问题
引言
在压力容器的设计与制作过程中，为了能够满足压力容器强度等指标的需求，在容器成型之后就需要进行热处理技术的预处理。因此，热处理就成为压力容器设计不可忽视的一项关键技术。
1化工压力容器设计中需进行焊后热处理的条件
1.1通用条件
化工压力容器设计中，金属热处理就是将金属材质的零部件放在介质中加热，一直到适宜的温度时并在这个温度中保持一段时间，再以不同的速度进行冷却，这就是机械制造中较为重要的技术，同其他工艺相比，热处理技术不会改变零部件的形状与化学成分，而是改变内部显微组织和表面的化学成分，从而改善部件的性能。化工压力容器设计中，人们在应用热处理的时候也意识到焊接应力对容器会造成危害，很难判断出焊接应力应该限制成什么水平。因此，化工压力容器设计中需要进行热处理的通用条件如下：①材质，钢材强度级别随着科学技术的进步而不断提高，钢材中合金含量有所增加，焊接性能开始变差，一样的焊接工艺下会有焊接缺陷产生；②钢材的厚度，厚度越大，焊接就越深，等到冷却之后收缩倾向就会越强，合金含量增加导致钢材的刚性加大，抵抗局部收缩变形的能力加强，焊接残余应力就会比较大；③化工压力容器设计中热处理时有预热温度，在焊接之前进行预热可以减缓焊接处和其他部位的温度差，减缓高峰值焊接应力的出现。因此，在我国相关化工压力容器设计热处理工艺标准中，各种钢材材质、钢材厚度以及预热温度的设定就成为化工压力容器设计进行热处理的通用条件。
1.2特殊条件
除了以上三种通用条件，还有两种特殊条件，不管化工压力容器设计中钢材的材质、厚度以及预热温度是什么情况，都需要对钢材进行焊后热处理，这两种特殊条件中，第一种是图样上标明有应力腐蚀的容器，第二种是图样上标明承装毒性极强或者危害程度较高的容器。这两种情况下，一旦焊接热处理工艺应用的不到位，发生事故的后果是极其严重的。焊接残余应力会导致钢材腐蚀开裂，假如化工压力容器中承装的是液化石油气，这些液体中含有H2S，其中的杂质会对钢材起到腐蚀的作用，如果是没有杂质的液化石油气，里面的丙烷与丁烷不会有应力腐蚀，它的应力腐蚀和浓度有关，与含水量也有关联，因为只有液态的成分才会有应力腐蚀的存在。
2热处理基本工艺技术
开展热处理，需要在加热、保持温度、冷却阶段进行相互的协作，并且也是一门工序要求紧凑的工艺，其主要包含：第一，加热方式。一般的加热包含了直接加热和间接加热两个方面，其直接加热包含了液体、气体、电加热等，间接加热则包含利用液态金属或者是盐的浮动粒子来进行间接的加热。第二，在选择温度值以及控制温度的时候，就需要在制造压力容器的时候，在不同的反应段作为温度的控制，确保其处于相应的区域范围，这样才能确保最大限度的提升金属物料的材料强度，满足压力容器成品的质量需求。第三，冷却工艺。压力储存设备因为不同的用途、不同结构类型以及不同的制造材料，所以在设计与制作中，就需要按照上述的规范，实施不同速度的冷却，一般会选择淬火，因为其冷却速度最快，不仅可以让钢件马氏体组织得到保障，也可以提升工作本身的耐磨性、强度以及硬度，这样就可以让热处理的后续工作能够顺利的实施。而正火冷却的速度相对较慢，其可以改善材料的加工与切削性能，也可以提升器低碳钢的整体力学性能。
3热处理技术以及压力容器热处理的重要性
随着科学技术的发展，我国很多生产方面的问题都得到了有效的解决。石油、化工行业是我国经济发展的支撑行业，而这些行业都对压力容器有着广泛的应用。换而言之，压力容器的性能和使用质量直接影响到行业的效率与质量。在机械生产制造过程中，热处理技术是一种重要的工艺，可以有效的提高压力容器的性能和使用坚固性，直接影响到压力容器的安全运行。具体而言，热处理技术指的是在某种介质中对金属材料进行加热，使材料达到一定的温度，并恒温保持一段时间，进而使金属材料的快速冷却速度有所降低。热处理技术能有效的改善工件的性能，提高工件的使用质量。热处理技术主要改变了工件表面的化学成分和工件内部纤维组织，并保持工件的整体化学成分以及外形不发生改变。热处理技术主要有三个环节，分别是加热、保温和冷却。这三个环节相互促进、相互衔接，最终使压力容器的设计更加安全和经济。针对加热环节，这是一项较为重要的工序，有着多种操作方法，在热处理基础中发挥着重要的作用。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆值得强调的是，热处理过程中一个至关重要的参数就是加热温度。压力容器的设计要在一定的参数和工作条件下，综合考虑安装、制造等多个因素，全面的分析压力容器制造使用材料的性能，保证压力容器的可靠性，因此在压力容器的设计中进行热处理有着重要的意义。压力容器的应用范围一般是石油、化工等行业，危险性较高，一旦出现意外，就会对国家和个人带来难以承受的损失。热处理技术可以有效的提高金属材料的性能，能够对金属材料和金属设备的性能进行较为显著的改善。因此，相关人员在进行压力容器设计的过程中，要重视检验材料性能和设计性能，并有效的利用热处理技术，提高压力容器的安全性和稳固性，使压力容器的设计更加可靠。压力容器设计的质量与压力容器密切相关，换而言之，压力容器的热处理的质量和效果对压力容器有着直接的影响作用。在此情况下，工作人员必须重视提高热处理的质量。
4压力容器设计中的热处理分析
4.1奥氏体不锈钢材料
基于相关规范，奥氏体不锈钢属于不可热处理的焊接，以及如何来连接之后的热处理，以及在连接执行之后来做好热处理的设置，但是都缺乏对应的标准。一般来说，奥氏体不锈钢本身的可塑性和韧性良好，其残余应力的生产不大，不会存在冷作硬化的问题。在实践环节，需要缓解其压力，以及进行620–600℃的热处理，并且保温2小时。针对奥氏体不锈钢来说，在400–850℃范围内，如果冷却的速度过慢，就可能会有晶间腐蚀的问题出现，这样就可能导致物质出现敏化。在提升耐腐蚀要求，或者是当环境温度提高之后，考虑到实际的供应需求，就需要对应的进行分析和探讨，做好对应事务的处理，这样才可以满足压力存储设备的质量要求。
4.2焊接后热处理方法分析
在实施焊接之后的热处理，其主要是利用炉内整体、分段、整体以及局部热处理几种方式，炉内整体的热处理主要是让压力容易或者是受压元器件整体处于密封炉内从而进行整体的处理，一般情况下，首先都需要进行整体的热处理。如，在规定中有明确的阐述，高压容器、中压反应容器以及存储液化石油气的卧式储罐、移动式压力容器，都需要实施整体的炉内热处理。对于无法进行整体炉内热处理的大型压力容器，如球罐，就可以选择电热法、热风法等方式进行处理，一般大型容器可以进行分段的炉内热处理，其重复加热长度需要控制在1.5千米之内。对于炉内的部分热处理操作，还应该与整体的热处理规定相匹配。另外，针对B、C、D的焊接头，以及连接圆筒的A类焊接接头，可以考虑到局部的热处理。
4.3代用材料的热处理
对于压力容器设计来说，相关工作人员要以工作环境和使用条件为基础，对制造材料进行合理的筛选。但是对于压力容器的制造来说，有很多企业很难采购到符合要求的制造材料，最终只能选择其他的材料作为替代品。在此情况下，工作人员要充分考虑待用材料的实际性能，并以此为基础进行热处理，使代用材料的热处理也能达到预期的处理效果。因此，相关设计人员在进行压力容器的设计时，要了解材料的实际情况，重视代用材料的问题。要选择合适的热处理方法。
4.4焊接后的热处理
焊接后的热处理问题是压力容器设计过程中的焦点问题。在实际操作中，对焊接之后的复合板材料的压力容器进行热处理，并不会带来不良的影响，压力容器的性能可以得到保障，但实施焊接后热处理会使焊接处发生碳化，进而脆化压力容器的性能，使压力容器柔韧性显著的降低。因此，为了防止压力容器焊接后热处理会降低压力容器性能的现象发生，工作人员要认真筛选压力容器的材料，从根源处解决该类问题。
4.5复合板焊后
复合板容器如何才能实施焊后热处理，还需要重点分析。一般来说，如果基体材料需要进行焊后的热处理，那么利用复合板生产容器，就需要进行对应的操作。在实施热处理之前，首先要分析复合材料本身对于热处理带来的影响，再分析热处理对于耐腐蚀性带来的影响。一般选择不锈钢复合板，这样就会在焊后热处理之后带有一定的影响，并且逐渐炭化，甚至还有可能会出现σ阶段，导致负荷材料层的性能受到损伤，破坏其机械性能和耐腐蚀性。所以，选择不锈钢的时候，就需要实现焊后热处理。在焊后热处理对应的发展中，需要分析对材料本身的要求，并且考虑对材料腐蚀性能会带来怎样的影响。必要的时候，可以考虑到层压板。基于相关的要求，灵活的进行处理，尤其是需要按照保温的时间和实现温度来加以调整，再配合上验证，利用测试，从而满足对应的分析。
4.6压力容器设计热处理技术的关注点
按部就班的针对压力容器设计热处理问题，其还需要考虑：第一，在压力容器设计中，在热处理之中焊接元件。第二，压力容器制造中，等待技术检验以及焊接工艺满足标准要求之后，方可进行热处理，之后再试试耐压性实验。第三，针对管板式压力容器，在实施焊接之后，需要做好应力消除的热处理，但是如果压力容器没有选择不锈钢，则不需要。第四，对于低含量合金钢制品以及碳质钢材的焊接，其管箱侧面开口要与圆筒内直径大三分之一，在实施焊接之后，需要做好应力的消除处理。第五，基于不同的焊接点和材料，要按照对应的热处理技术来实施，最终确定其是否需要进行热处理。
结语
总而言之，随着社会经济的发展和科学技术的进步，化工压力容器技术作为一门综合性较强的科学技术，其安全运行被人们尤为关注。热处理工艺涉及到国家财产安全和人身安全，我国对热处理技术的要求越来越高，希望通过技术的革新为化工压力容器设计奠定技术保障，从而提高容器的安全性与稳定性。
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论文作者:张杰
论文发表刊物:《防护工程》2019年8期
论文发表时间:2019/7/31
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