摘要：承压设备腐蚀开裂是指承压设备在低于屈服强度的应力作用下发生脆性的破坏，具有极大的危害性，并且可以对人员经济造成不可修复的创伤，所以认识和掌握应力腐蚀开裂发生的条件以及产生机理和裂纹特征才能够更好的对其进行防治，在对承压设备进行热处理工艺能够有效的减缓以上情况的发生，从而让设备达到良好的运行状态。
关键词：高温环境；承压设备；热处理工艺
承压设备中常常会出现各种各样的问题，由于制造过程没有处理好相关的问题就会出现腐蚀开裂等从而造成不良的影响。对于应力腐蚀开裂而言，并不仅仅只是力学和腐蚀损坏两项之间的叠加作用力。开裂的原因是因为对于材料屈服极限承压设备是远远地低于其应力从而导致了开裂的出现。在应力的不断作用的过程中，腐蚀开裂的原因可能仅仅是因为腐蚀性可以忽略不计的介质[1]。腐蚀发生时常常是没有任何征兆的，所以在一定程度上面来说，这样就会导致严重事故的发生，应力腐蚀在作用过程中发生的速度是非常快的，但是发生应力腐蚀也是需要满足3个条件才有可能发生，分别是：金属材料组合特定的腐蚀介质；拉应力；满足腐蚀材料的化学组织结构和成分。
金属材料组合特定的腐蚀介质：只有两者相互组合才能够在一定的情况产生腐蚀开裂。否则不会发生。除此之外，在应力腐蚀断裂情况中，溶液的温度也会对其造成影响。一般情况下面，如果温度不断的升高，那么腐蚀开裂就容易发生。但是相对来说，却存在一个开裂温度的临界值。
拉应力：对于拉应力而言，产生腐蚀开裂的来源主要有三个：第一个是负载应力；其应力是在一定的压力操作下才产生的，并且由于内外温差相对过高或者是在操作过程中不断的反复进行冷却加热而导致的。第二个是残余应力；对于残余应力而言，其来源是非常广的，这里面包括的不仅仅只是焊接的残余应力，还有其余的残余拉应力，这些不合理的设计最终就会导致应力集中。第三个是腐蚀产物以及过程；被腐蚀掉的金属体积在一般而言都是小于各类产物的溶解体积的，对于这些变化的体积都有可能会产生很大的应力；第四个是材料的成分以及结构；应力腐蚀与这两种有很大的联系，在应力腐蚀两者占有很重要的位置。在几项研究中表明，在合金中其腐蚀应力相对而言比纯金属的更大。
所以针对以上来说热处理的目的就有两个关键点。第一个就是通过进行一定的热处理来达到组织的转变从而提高耐腐蚀性，第二个就是经过一定的热处理，让零部件能够达到降低内应力的作用，从而降低裂纹的产生。
一、热处理类型
1.1相变特征进行分类
热处理相变类型中分别是正火以及低温消除的应力退火、固溶热处理、稳定化热处理。
在正火中主要指的是在设备加热的过程中对于加热温度达到AC3以上，并且有一段时间的均热处理，然后让其在空气中实现自然而然的冷却效果，当然，在此过程中也能够用其它的方式来对设备进行冷却[1]。这种方式的应用主要是应用于低碳钢以及低合金钢。对于正火来说其主要的作用是对晶粒进行一定的细化，从而让工件的力学性能得到良好的综合效果。
低温消除应力退火主要指的是在对工件进行热处理的过程当中，通常情况下是将工件的温度加热到一定值之后对其进行一段时间的保温处理，然后再慢慢的进行冷却，这样的方法主要是应用于低碳钢和低合金钢。对于这种热处理的方式其主要的作用是将其中的残余应力进行消除，从而让承压设备的内部组织趋于稳定的状态。
对于固溶热处理来说，在处理的过程中主要是应用在奥氏体材料中，因为在设备中主要是使材料在加工时能够达到一定的温度，从而充分分解材料中的碳化合物以及金属之间的化合物，工件在经过固溶处理之后，从而让材料的耐腐蚀性能得到了一定的提高并且在一定程度上对材料的脆性进行降低。
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1.2按照作用效果分类
在热处理的过程中按照作用效果分类可以分为恢复性能热处理、焊后热处理以及材料力学性能的热处理三大类。
对于恢复性能热处理来说其主要的特点就是等到工件在高温下成型之后在进行一步退火处理的操作从而让元件在形变发生之后进行再次结晶，从而在一定程度上对材料的性能进行再次的恢复；对于焊后热处理来说，对于元件而言应该要适当的考虑元件的材料类型以及厚度等其他特征，对于焊后热处理而言其主要的目的就在于要将元件的尺寸达到稳定化的状态并且避免在处理过后还会产生裂纹从而有效的避免设备在运行过程当中还会出现各种问题提高设备运行的稳定性；在材料方面通过热处理来改善性能，是需要对提供的原材料以及其它的各种部件进行合适的热处理方式，从而实现力学性能的改善。
二、典型材料的热处理工艺
2.1低碳钢和低合金钢
对于这两种材料的热处理主要是通过正火、退火以及焊后热处理的方式。其中正火是在热压厚壁封头之后；退火是在元件冷却成型之后进行。
2.2奥氏体-焊后热处理
对于这两种材料而言，是需要进行固热溶的处理，因为这种材料的特殊性质，所以说其热处理制度是唯一的。
2.3奥氏体不锈钢
对于奥氏体材料的热处理主要是分为主要的三种方式，分别是对应与非稳定化的奥氏体材料以及稳定化的还有复层材料[2]。对于非稳定化材料来说是需要进行固溶热处理的，而对于稳定化的材料需要进行的处理是稳定化的热处理。而对于复层材料来说，在原则上其热处理工艺是可以进行制定的，在此过程中还需要考虑多种因素的结合，对其耐腐蚀性会有很多的要求并且在此加工基础之上还会有加热以及冷却速度的影响。
2.4锆及锆合金
对于多数的锆和锆合金来说，其主要的热处理工艺分为两种，分别是去应力退火和耐腐蚀性能的改善。其中去应力退火是将工件的温度加热到535摄氏度到565摄氏度之间，在加热之后将其工件进行30分钟到1小时的保温。在以上处理过后再进行慢慢的冷却从而在一定程度上能够消除掉应力；如果要改善设备的耐腐蚀性能，那么在热处理的过程中就要将温度加热到699摄氏度以上。
三、编制产品热处理工艺
热处理的工艺在处理设备零部件时主要是包括以下主要的内容，分别是：公称厚度以及材料、热处理类型、热处理设备、以及零部件、入炉温度、加热速度、保温时间以及冷却速度等。
对于入炉温度来说，在入炉时是需要高温进行入炉的，并且在有些情况下还需要对材料的脆性进行有效的控制；而加热速度在一定情况下是需要符合相关的标准规范的；对于加热时间和温度来说，在一定的方面是需要按照厚度来进行计算的并且其处理的目的要依照材料的种类来进行具体的判定[3]。从一定程度上来讲，对于热处理的效果来说，这两个参数在其中占有很重要的作用。
结论
对于高温下承压设备在热处理工艺上需要对其进行很好的选择，从而避免设备出现设备的残余应力出现不耐腐蚀性的效果。
参考文献
[1]朱海鹰,辛忠仁,辛忠智.承压设备焊评和焊接、热处理工艺常见问题释疑[J].中国化工装备,2014,16(06):17-24.
[2]刘俊松.承压设备调质高强钢再热脆化机理与风险控制方法研究[D].合肥工业大学,2014.
[3]郭晓璐.承压设备设计阶段风险评估技术方法研究[D].兰州理工大学,2012.
论文作者:赵明峰
论文发表刊物:《基层建设》2019年第2期
论文发表时间:2019/4/24
标签：应力论文; 材料论文; 设备论文; 在一论文; 工件论文; 奥氏体论文; 正火论文; 《基层建设》2019年第2期论文;