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摘要：随着我国社会的不断发展进步，我国各产业都发生了巨大的改变与进步，尤其是处于社会重要产业的工业领域，更是取得了重要的进步。工业设计中的压力容器设计部分是工业领域中重要的一部分。压力容器设计方面在过去几十年随着经济的发展也取得了很大的进步，但是，有一些缺陷与问题依旧存在。基于此，本文对压力容器设计中的热处理问题进行研究。
关键词：压力容器；设计；热处理；问题
1压力容器的概念
压力容器，也可称为装载固定压力且处于密封情况下的容器，压力容器可以内装液体或者气体。其具体有分离容器、反应容器、换热容器以及贮运容器等四中类型。且压力容器具有下面几个特点:一是其设计的难度很大，因为金属种类和结构很多，所以在产品设计上提出的要求就会较高；二是压力容器更新速度过快，此处的更新既包括产品更新，还包括技术更新，其更新一直跟随时代的步伐；三是制作的较为复杂，且对产品有着较高的精度要求，这一般根据客户需求的不同来确定。
2热处理技术概述
2.1热处理技术的必要性
在进行压力容器设计时，需多方面去进行综合考虑，如根据容器内介质、压力、温度以及材料，根据工艺管口功能及载荷条件选取合理的结构形式，材料与结构确定完毕后，就可以进行设计，设计完毕后需要进行制造、检验与验收。因为压容器使用情况的多样性与特殊性，有可能会盛装极度或者高度危害的介质，有可能介质对材料会有应力腐蚀，有可能焊接会存在参与应力，那么我们可以利用热处理技术，来改善或者提高压力容器的性能。否则，无论压力容器什么形式的失效都会给我们造成直接的经济损失，甚至会危害我们的生命安全，因此，压力容器热处理技术的应用，对于提高压力容器的安全性和可靠性有着积极的意义，对于保证企业安全有序的生产和运行，保证国家工业生产和社会生活的稳定都有很大的作用。
2.2热处理技术的工艺过程
加热、保温冷却是热处理技术的三个主要过程。对于加热工序来说，加热方式、加热介质与加热速度的选择是关键。目前多采用内燃法、热风法、电热法，既环保，也方便于控制温度。热处理的保温技术是指在金属部件在达到一定的温度后使其保持一段时间，使部件内外部的温度达到一致，在这个过程中实现其内部结构物理、化学或力学性能的改变。冷却是热处理技术中不可缺少的步骤之一，冷却的方式有两种:一种是将部件由加热温度迅速冷却到临界温度以下的既定温度，保温一定的时间，进行恒温转变，然后再冷却到室温；另一种是连续冷却，即将部件由加热温度连续冷却到室温，在零界温度点以下进行连续转变。
3压力容器设计中的热处理方法
3.1奥氏体不锈钢压力容器焊接后的热处理
根据现在的相关标准来看，没有明确出对奥氏体不锈钢进行焊接后是否进行热处理，并且到底应该如何进行焊接之后的热处理问题，而在热处理问题应该采用的方法上，更没有进行非常明确的规定。通常情况下，奥氏体不锈钢都有着很好的韧性以及塑性，残余应力在加工之后都相对较小，冷作硬化的现象一般不容易产生。一般来看，为了对应力进行很好地消除，在进行热处理问题时的温度应该控制在600~620℃，要进行两个小时的保温。对于奥氏体不锈钢，当温度范围在400~850℃的时候，如果不锈钢的冷却速度非常的慢，晶间腐蚀现象就非常容易发生，也就是说奥氏体不锈钢发生发生敏化现象。如果对抗腐蚀的要求相对较高时，那么对于供需两方，就非常有必要深入仔细的研究以及分析这个问题，同时需要其制定具体的措施来有效地解决这些问题，进而使得压力容器的质量得到很好的保证。
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3.2复合板焊后热处理
加大对复合板式压力容器的焊接后热处理问题的重视程度。在对构成复合板的基层材料焊接后进行热处理时，以该材料制成的压力容器也必须进行焊接后的热处理技术，并且必须考虑到热处理对复合板式的材料的化学性和物理性的不利影响。因为这种热处理技术在很大程度上能够使复合材料以及焊接处发生碳化，从而使材料的性能变弱，甚至消失。基于以上，设计师在设计复合板式的压力容器的热处理时，要考虑到热处理对复合板式的材料的化学性和物理性的不利影响，以免影响复合材料的耐腐蚀性。基本上复合板式的压力容器所使用的材料应该符合以下要求:(1)碳质钢的厚度要大于或等于圆筒内直径的3%；(2)其他的合金钢材的厚度要大于或等于圆筒内直径的2.5%。
3.3介质为液态氨的热处理
以液态氨为介质的压力容器其特点比较不用，对液态氨为介质的压力容器不需要全部进行热处理，可根据应力腐蚀的情况而定，可根据《钢制压力容器》的判断标准而定。(1)以液态氨为介质时，环境含水量应该小于或等于0.2%，且可能受到空气污染的场合。(2)使用温度高于-5℃。凡是符合上述两条的任何一条的，都需要进行压力容器的热处理。另外值得一提的是，在固定管板式换热器中，当壳层介质为液氨的时候，由于其结构的特殊性，无法进行热处理。为了解决这一棘手的问题，我们采用分布多次热处理的方法，具体操作方法是先对换热器壳体整体进行一次部件的热处理，然后在对壳体和管板焊接完以后得两道焊缝进行局部的热处理。通过两个分部的步骤，从而完成对整个压力容器的热处理工艺。
4热处理过程中需要注意的问题
焊接元件的步骤要在设计压力容器时放在热处理技术之前；针对压力容器的制造过程而言，完成全部的焊接任务而且技术检验符合常规后，进行热处理技术，再进行耐压性实验；焊接后的管板式容器要进行消除应力热处理技术，但是以不锈钢为材料的设计方案不包括此范围内；碳质钢材、低含量的合金钢制品的焊接程序的管箱侧面开口超过圆筒内直径的三分之一，然后在焊接后进行消除应力的热处理技术，再进行密封面的处理步骤；但是考虑不同品种的焊接点，应该根据热处理的具体要求，判断是否进行焊接后的热处理进行焊接后的热处理技术时绝不能采用燃煤炉。
5热处理质量的控制
压力容器的制造其工艺过程是相对精密复杂的，在进行设计过程中，需高度重视制造中有可能会出现的难点和问题。首先，在压力容器的设计过程当中，相关容器设计师要明确好压力容器的具体的制造顺序，把握好热处理工艺技术具体实施顺序，通常来说，热处理工艺的应用要在焊接之后进行。其次，设计工作人员要对把握好实际制造的质量。具体说来在完成焊接任务后，有关操作人员要对焊接作业组织验收，在保证焊接质量合格后，再开始热处理工艺应用。此外，压力容器的设计人员要在其设计过程中严格制定出操作流程手册，把其制造的过程所涉及到的工艺流程及注意问题等内容编写到其中，为制造工艺提供有力的指导，保证压力容器制造符合质量要求。
结语
总体说来，压力容器使用的范围是随着科技的进步变得更加广泛，在科学研究领域、能源行业以及石油产业都有着十分重要的影响。由于其设计上相对较复杂，而热处理工艺作为设计过程中的关键环节，因此在设计中要引起广泛的关注和高度的重视。进行科学热处理，提高金属及合金复合材性能，对保证容器质量具起到关键作用，只有这样才可以保证各类型压力容器的可靠性和安全性。
参考文献
[1]孙霄飞.热处理技术在石油压力容器中的应用[J].化工中间体，2015，11(11):69-70.
[2]黄虹.简析压力容器设计的问题和对策[J].中国新技术新产品，2015(16):49.
[3]陈学东.我国高参数压力容器的设计、制造与维护[A].中国机械工程学会压力容器分会.压力容器先进技术——第八届全国压力容器学术会议论文集[C].中国机械工程学会压力容器分会:，2013:13.
论文作者:胡庆轲
论文发表刊物:《防护工程》2018年第4期
论文发表时间:2018/7/2
标签：压力容器论文; 技术论文; 温度论文; 介质论文; 应力论文; 容器论文; 奥氏体论文; 《防护工程》2018年第4期论文;