淺談焊接及熱處理對壓力容器焊縫力學性能的影響

摘要：隨著各項技術的進步，壓力容器在各行各業(yè)中都有非常廣泛的應用，如軍事科研、能源工業(yè)、石油化學工業(yè)等。作為盛裝介質(zhì)為氣體或者液化氣體等的密閉設備，壓力容器在實際應用中受到介質(zhì)、壓力、溫度、密封等各種因素的影響，很容易引發(fā)爆炸、燃燒等事故，是影響國家財產(chǎn)和人民生命安全的特種設備，做好其焊接及熱處理工作，保證其焊縫力學性能是非常必要的。文章針對壓力容器的焊接及熱處理予以分析。

關鍵詞：焊接；熱處理；壓力容器；焊縫力學性能；密閉設備

中圖分類號：TQ053 文獻標識碼：A 文章編號：1009-2374（2014）30-0059-02

壓力容器在工作過程中承受著一定的壓力，使用環(huán)境、外加載荷等的變化都會對壓力容器的力學性能產(chǎn)生較大的影響，造成強度失效、脆性破壞、疲勞損傷等，如果在其焊接的過程中，其焊縫的處理工藝不當，會對其使用質(zhì)量造成非常嚴重的影響，為其實際的使用埋下安全隱患，本文就主要針對焊接及熱處理對壓力容器焊縫力學性能的影響進行簡單分析。

1 模擬試板的熱處理實驗

制作壓力容器模擬試板，將其放置于熱處理爐中進行熱處理，將其最高溫度調(diào)到600℃，起始溫度低于350℃，然后逐漸升溫，使其達到最高熱處理溫度，為了保證壓力容器溫度測量的準確性，需要對熱處理爐進行定期的維護與保養(yǎng)，并要對加熱元件進行定期的更換，確保加熱元件時刻能夠保持在最佳的狀態(tài)，在溫度記錄儀的選擇上，應該盡可能地選擇比較先進的產(chǎn)品，為了保證其數(shù)據(jù)記錄的準確性，應該將變速器調(diào)整至300毫米/小時，這樣才能保證其將壓力容器的熱處理實際情況予以真實的反映。另外，需要對壓力容器的溫度進行嚴格的控制，以便于其能夠同步均勻升溫和降溫，一般情況下，在微調(diào)閥門時，防止溫度變化急劇導致壓力容器出現(xiàn)焊縫變形，對溫度每升高20℃～30℃時，進行溫度調(diào)節(jié)一次，最大限度降低壓力容器的溫差，保證容器的強度與韌性等力學性能，確保壓力容器的質(zhì)量。其典型的熱處理曲線如圖1所示。

2 焊接技術對壓力容器焊縫力學性能的影響

在壓力容器的整個制造過程中，其中最為重要的一道工序就是焊接，焊接的質(zhì)量會直接影響到壓力容器的質(zhì)量，在實施壓力容器的焊接時，最為關鍵的是要控制好預熱溫度、電壓、焊接速度、焊接電流及種類等參數(shù)，這對于整體的焊接質(zhì)量具有非常重要的影響。另外，還需要對焊件與焊絲的相對位置、焊絲傾角、焊絲直徑等予以控制，一般情況下，焊接的電壓、速度、電流等整體上會對壓力容器焊縫的塑性、延展性、硬度、強度等力學性能造成較大的影響。所以在壓力容器的焊接過程中，要想形成良好的焊縫，保證這些參數(shù)的合理匹配是非常必要，這不僅能夠提升壓力容器的力學性能，并且對于提升壓力容器的質(zhì)量具有非常重要的

作用。

但是在實際的壓力容器焊縫處理的時候，存在焊縫余高超標的情況，比較普遍，在焊接時，如果電流過大，焊絲熔化的速度就會加快，這就會導致焊縫的余高增加，而如果電壓降低，焊絲的熔化溫度會降低，焊縫的余高就會變得高而窄，而如果焊接速度減小，焊接時難以及時地將焊件與焊絲進行分析，導致壓力容器的焊縫余高增加。同時，焊件的角度與焊絲伸出的長度在大電流情況下，產(chǎn)生高電阻熱，加速了焊絲的熔化。壓力容器在進行坡焊的時候，隨著傾斜角度的增加，焊縫的余高也會越來越大，直接造成了壓力容器焊接質(zhì)量的不合格，這不僅會導致焊接材料的浪費，對于實際運行安全具有較大的影響。所以在處理壓力容器焊縫的過程中，要注意將其焊縫的余高控制在小于等于1.5毫米的范圍中，保證其焊縫寬度約為23毫米，這就需要相關工作人員在實施焊接的過程中，對焊接速度、焊接電壓、焊接電流等予以嚴格控制，依據(jù)壓力容器實際的特點及用途，對其相關參數(shù)進行選擇，以便于改善壓力容器的力學性能。焊接人員在實施焊接的過程中，應該注意對不同情況進行觀察，此外，還應該做好焊接記錄，要及時處理發(fā)現(xiàn)的各種問題，保證其質(zhì)量能夠滿足相關

要求。

3 熱處理工藝對壓力容器焊縫力學性能的

影響

在制造壓力容器的過程中，如果出現(xiàn)操作不當或過量冷卷等冷加工問題，焊接時會出現(xiàn)硬化的情況，在壓力容器焊接過程中，相鄰區(qū)域的母材中會產(chǎn)生大于100℃的溫度差，溫度值在急劇下降的時候，壓力容器的材料就會發(fā)生不同程度的塑性應變，從而影響壓力容器的質(zhì)量。

為了保證其內(nèi)應力的均勻分布，曾經(jīng)出現(xiàn)過錘擊法、爆炸法及振動法等，因為壓力容器焊縫區(qū)域潛在存在冶金損傷問題，在采用以上幾種方法的時候，難免會出現(xiàn)一些問題，所以在實際應用過程中，通常采用焊后熱處理的方法，這樣便于緩和焊接殘余應用的問題，對焊接溫度造成的硬化脆化問題能夠很好地解決，并能夠有效地提升壓力容器焊縫的韌性與延展性等力學

性能。

在焊接以后，進行熱處理的時候，主要是針對壓力容器的焊縫焊接完成后，對焊接區(qū)域進行熱處理的過程，消除壓力容器焊縫焊接殘余常用的方法是高溫回火，應力較高的地方就會出現(xiàn)塑性流變，能夠較好地消除焊接殘余應力。通過焊后熱處理可以改善焊接接頭及熱影響區(qū)的塑性和韌性，提高抗應力腐蝕的能力；消除焊接接頭中的內(nèi)應力和冷作硬化，提高接頭抗脆斷的能力；穩(wěn)定焊接構件的形狀，消除焊件在焊后機加工和使用過程中的變形；促使焊縫中的氫完全向外擴散。焊后熱處理具有多種作用，在壓力容器制造中被廣泛

采用。

實踐中對需要焊后熱處理的壓力容器予以總結，主要表現(xiàn)為以下五種類型：（1）焊接接頭厚度超出一定標準的壓力容器；（2）存在應力腐蝕開裂危險的壓力容器；（3）尺寸穩(wěn)定性比較高的壓力容器；（4）低溫下易出現(xiàn)脆性斷裂的厚壁壓力容器；（5）盛裝毒性為極度或高度危害介質(zhì)的容器。在壓力容器制造過程中，一定要對其焊接工藝及焊后熱處理工作嚴格要求，這有利于其內(nèi)應力的均勻分布，同時能夠有效地緩和殘余應力，但是對其韌性具有一定的影響，所以在熱處理工作中，要對焊件的高溫承受能力予以綜合的考慮，再對其進行科學的判斷，以便于有效地提升其力學性能。

4 結語

壓力容器在各個領域中都具有廣泛的應用，其在工作過程中承受著一定的工作壓力，對其力學性能進行嚴格控制是非常必要的，本文主要對焊接及熱處理對壓力容器焊縫力學性能的影響進行了簡單分析，對于其實際的焊接工作具有一定的參考作用。

參考文獻

[1] 李煜，段滋華，來誠鋒.復合鋼板壓力容器焊縫界面高溫蠕變研究[J].化工機械制造業(yè)自動化，2010，（14）.

[2] 屈念文.關于壓力容器焊縫以及其附近微裂紋檢測的分析[J].中國高新技術企業(yè)，2012，（30）.

作者簡介：周慶偉，男，中國石油工程建設公司華東設計分公司工程師，研究方向：壓力容器設計。endprint

摘要：隨著各項技術的進步，壓力容器在各行各業(yè)中都有非常廣泛的應用，如軍事科研、能源工業(yè)、石油化學工業(yè)等。作為盛裝介質(zhì)為氣體或者液化氣體等的密閉設備，壓力容器在實際應用中受到介質(zhì)、壓力、溫度、密封等各種因素的影響，很容易引發(fā)爆炸、燃燒等事故，是影響國家財產(chǎn)和人民生命安全的特種設備，做好其焊接及熱處理工作，保證其焊縫力學性能是非常必要的。文章針對壓力容器的焊接及熱處理予以分析。

關鍵詞：焊接；熱處理；壓力容器；焊縫力學性能；密閉設備

中圖分類號：TQ053 文獻標識碼：A 文章編號：1009-2374（2014）30-0059-02

壓力容器在工作過程中承受著一定的壓力，使用環(huán)境、外加載荷等的變化都會對壓力容器的力學性能產(chǎn)生較大的影響，造成強度失效、脆性破壞、疲勞損傷等，如果在其焊接的過程中，其焊縫的處理工藝不當，會對其使用質(zhì)量造成非常嚴重的影響，為其實際的使用埋下安全隱患，本文就主要針對焊接及熱處理對壓力容器焊縫力學性能的影響進行簡單分析。

1 模擬試板的熱處理實驗

制作壓力容器模擬試板，將其放置于熱處理爐中進行熱處理，將其最高溫度調(diào)到600℃，起始溫度低于350℃，然后逐漸升溫，使其達到最高熱處理溫度，為了保證壓力容器溫度測量的準確性，需要對熱處理爐進行定期的維護與保養(yǎng)，并要對加熱元件進行定期的更換，確保加熱元件時刻能夠保持在最佳的狀態(tài)，在溫度記錄儀的選擇上，應該盡可能地選擇比較先進的產(chǎn)品，為了保證其數(shù)據(jù)記錄的準確性，應該將變速器調(diào)整至300毫米/小時，這樣才能保證其將壓力容器的熱處理實際情況予以真實的反映。另外，需要對壓力容器的溫度進行嚴格的控制，以便于其能夠同步均勻升溫和降溫，一般情況下，在微調(diào)閥門時，防止溫度變化急劇導致壓力容器出現(xiàn)焊縫變形，對溫度每升高20℃～30℃時，進行溫度調(diào)節(jié)一次，最大限度降低壓力容器的溫差，保證容器的強度與韌性等力學性能，確保壓力容器的質(zhì)量。其典型的熱處理曲線如圖1所示。

2 焊接技術對壓力容器焊縫力學性能的影響

在壓力容器的整個制造過程中，其中最為重要的一道工序就是焊接，焊接的質(zhì)量會直接影響到壓力容器的質(zhì)量，在實施壓力容器的焊接時，最為關鍵的是要控制好預熱溫度、電壓、焊接速度、焊接電流及種類等參數(shù)，這對于整體的焊接質(zhì)量具有非常重要的影響。另外，還需要對焊件與焊絲的相對位置、焊絲傾角、焊絲直徑等予以控制，一般情況下，焊接的電壓、速度、電流等整體上會對壓力容器焊縫的塑性、延展性、硬度、強度等力學性能造成較大的影響。所以在壓力容器的焊接過程中，要想形成良好的焊縫，保證這些參數(shù)的合理匹配是非常必要，這不僅能夠提升壓力容器的力學性能，并且對于提升壓力容器的質(zhì)量具有非常重要的

作用。

但是在實際的壓力容器焊縫處理的時候，存在焊縫余高超標的情況，比較普遍，在焊接時，如果電流過大，焊絲熔化的速度就會加快，這就會導致焊縫的余高增加，而如果電壓降低，焊絲的熔化溫度會降低，焊縫的余高就會變得高而窄，而如果焊接速度減小，焊接時難以及時地將焊件與焊絲進行分析，導致壓力容器的焊縫余高增加。同時，焊件的角度與焊絲伸出的長度在大電流情況下，產(chǎn)生高電阻熱，加速了焊絲的熔化。壓力容器在進行坡焊的時候，隨著傾斜角度的增加，焊縫的余高也會越來越大，直接造成了壓力容器焊接質(zhì)量的不合格，這不僅會導致焊接材料的浪費，對于實際運行安全具有較大的影響。所以在處理壓力容器焊縫的過程中，要注意將其焊縫的余高控制在小于等于1.5毫米的范圍中，保證其焊縫寬度約為23毫米，這就需要相關工作人員在實施焊接的過程中，對焊接速度、焊接電壓、焊接電流等予以嚴格控制，依據(jù)壓力容器實際的特點及用途，對其相關參數(shù)進行選擇，以便于改善壓力容器的力學性能。焊接人員在實施焊接的過程中，應該注意對不同情況進行觀察，此外，還應該做好焊接記錄，要及時處理發(fā)現(xiàn)的各種問題，保證其質(zhì)量能夠滿足相關

要求。

3 熱處理工藝對壓力容器焊縫力學性能的

影響

在制造壓力容器的過程中，如果出現(xiàn)操作不當或過量冷卷等冷加工問題，焊接時會出現(xiàn)硬化的情況，在壓力容器焊接過程中，相鄰區(qū)域的母材中會產(chǎn)生大于100℃的溫度差，溫度值在急劇下降的時候，壓力容器的材料就會發(fā)生不同程度的塑性應變，從而影響壓力容器的質(zhì)量。

為了保證其內(nèi)應力的均勻分布，曾經(jīng)出現(xiàn)過錘擊法、爆炸法及振動法等，因為壓力容器焊縫區(qū)域潛在存在冶金損傷問題，在采用以上幾種方法的時候，難免會出現(xiàn)一些問題，所以在實際應用過程中，通常采用焊后熱處理的方法，這樣便于緩和焊接殘余應用的問題，對焊接溫度造成的硬化脆化問題能夠很好地解決，并能夠有效地提升壓力容器焊縫的韌性與延展性等力學

性能。

在焊接以后，進行熱處理的時候，主要是針對壓力容器的焊縫焊接完成后，對焊接區(qū)域進行熱處理的過程，消除壓力容器焊縫焊接殘余常用的方法是高溫回火，應力較高的地方就會出現(xiàn)塑性流變，能夠較好地消除焊接殘余應力。通過焊后熱處理可以改善焊接接頭及熱影響區(qū)的塑性和韌性，提高抗應力腐蝕的能力；消除焊接接頭中的內(nèi)應力和冷作硬化，提高接頭抗脆斷的能力；穩(wěn)定焊接構件的形狀，消除焊件在焊后機加工和使用過程中的變形；促使焊縫中的氫完全向外擴散。焊后熱處理具有多種作用，在壓力容器制造中被廣泛

采用。

實踐中對需要焊后熱處理的壓力容器予以總結，主要表現(xiàn)為以下五種類型：（1）焊接接頭厚度超出一定標準的壓力容器；（2）存在應力腐蝕開裂危險的壓力容器；（3）尺寸穩(wěn)定性比較高的壓力容器；（4）低溫下易出現(xiàn)脆性斷裂的厚壁壓力容器；（5）盛裝毒性為極度或高度危害介質(zhì)的容器。在壓力容器制造過程中，一定要對其焊接工藝及焊后熱處理工作嚴格要求，這有利于其內(nèi)應力的均勻分布，同時能夠有效地緩和殘余應力，但是對其韌性具有一定的影響，所以在熱處理工作中，要對焊件的高溫承受能力予以綜合的考慮，再對其進行科學的判斷，以便于有效地提升其力學性能。

4 結語

壓力容器在各個領域中都具有廣泛的應用，其在工作過程中承受著一定的工作壓力，對其力學性能進行嚴格控制是非常必要的，本文主要對焊接及熱處理對壓力容器焊縫力學性能的影響進行了簡單分析，對于其實際的焊接工作具有一定的參考作用。

參考文獻

[1] 李煜，段滋華，來誠鋒.復合鋼板壓力容器焊縫界面高溫蠕變研究[J].化工機械制造業(yè)自動化，2010，（14）.

[2] 屈念文.關于壓力容器焊縫以及其附近微裂紋檢測的分析[J].中國高新技術企業(yè)，2012，（30）.

作者簡介：周慶偉，男，中國石油工程建設公司華東設計分公司工程師，研究方向：壓力容器設計。endprint

摘要：隨著各項技術的進步，壓力容器在各行各業(yè)中都有非常廣泛的應用，如軍事科研、能源工業(yè)、石油化學工業(yè)等。作為盛裝介質(zhì)為氣體或者液化氣體等的密閉設備，壓力容器在實際應用中受到介質(zhì)、壓力、溫度、密封等各種因素的影響，很容易引發(fā)爆炸、燃燒等事故，是影響國家財產(chǎn)和人民生命安全的特種設備，做好其焊接及熱處理工作，保證其焊縫力學性能是非常必要的。文章針對壓力容器的焊接及熱處理予以分析。

關鍵詞：焊接；熱處理；壓力容器；焊縫力學性能；密閉設備

中圖分類號：TQ053 文獻標識碼：A 文章編號：1009-2374（2014）30-0059-02

壓力容器在工作過程中承受著一定的壓力，使用環(huán)境、外加載荷等的變化都會對壓力容器的力學性能產(chǎn)生較大的影響，造成強度失效、脆性破壞、疲勞損傷等，如果在其焊接的過程中，其焊縫的處理工藝不當，會對其使用質(zhì)量造成非常嚴重的影響，為其實際的使用埋下安全隱患，本文就主要針對焊接及熱處理對壓力容器焊縫力學性能的影響進行簡單分析。

1 模擬試板的熱處理實驗

制作壓力容器模擬試板，將其放置于熱處理爐中進行熱處理，將其最高溫度調(diào)到600℃，起始溫度低于350℃，然后逐漸升溫，使其達到最高熱處理溫度，為了保證壓力容器溫度測量的準確性，需要對熱處理爐進行定期的維護與保養(yǎng)，并要對加熱元件進行定期的更換，確保加熱元件時刻能夠保持在最佳的狀態(tài)，在溫度記錄儀的選擇上，應該盡可能地選擇比較先進的產(chǎn)品，為了保證其數(shù)據(jù)記錄的準確性，應該將變速器調(diào)整至300毫米/小時，這樣才能保證其將壓力容器的熱處理實際情況予以真實的反映。另外，需要對壓力容器的溫度進行嚴格的控制，以便于其能夠同步均勻升溫和降溫，一般情況下，在微調(diào)閥門時，防止溫度變化急劇導致壓力容器出現(xiàn)焊縫變形，對溫度每升高20℃～30℃時，進行溫度調(diào)節(jié)一次，最大限度降低壓力容器的溫差，保證容器的強度與韌性等力學性能，確保壓力容器的質(zhì)量。其典型的熱處理曲線如圖1所示。

2 焊接技術對壓力容器焊縫力學性能的影響

在壓力容器的整個制造過程中，其中最為重要的一道工序就是焊接，焊接的質(zhì)量會直接影響到壓力容器的質(zhì)量，在實施壓力容器的焊接時，最為關鍵的是要控制好預熱溫度、電壓、焊接速度、焊接電流及種類等參數(shù)，這對于整體的焊接質(zhì)量具有非常重要的影響。另外，還需要對焊件與焊絲的相對位置、焊絲傾角、焊絲直徑等予以控制，一般情況下，焊接的電壓、速度、電流等整體上會對壓力容器焊縫的塑性、延展性、硬度、強度等力學性能造成較大的影響。所以在壓力容器的焊接過程中，要想形成良好的焊縫，保證這些參數(shù)的合理匹配是非常必要，這不僅能夠提升壓力容器的力學性能，并且對于提升壓力容器的質(zhì)量具有非常重要的

作用。

但是在實際的壓力容器焊縫處理的時候，存在焊縫余高超標的情況，比較普遍，在焊接時，如果電流過大，焊絲熔化的速度就會加快，這就會導致焊縫的余高增加，而如果電壓降低，焊絲的熔化溫度會降低，焊縫的余高就會變得高而窄，而如果焊接速度減小，焊接時難以及時地將焊件與焊絲進行分析，導致壓力容器的焊縫余高增加。同時，焊件的角度與焊絲伸出的長度在大電流情況下，產(chǎn)生高電阻熱，加速了焊絲的熔化。壓力容器在進行坡焊的時候，隨著傾斜角度的增加，焊縫的余高也會越來越大，直接造成了壓力容器焊接質(zhì)量的不合格，這不僅會導致焊接材料的浪費，對于實際運行安全具有較大的影響。所以在處理壓力容器焊縫的過程中，要注意將其焊縫的余高控制在小于等于1.5毫米的范圍中，保證其焊縫寬度約為23毫米，這就需要相關工作人員在實施焊接的過程中，對焊接速度、焊接電壓、焊接電流等予以嚴格控制，依據(jù)壓力容器實際的特點及用途，對其相關參數(shù)進行選擇，以便于改善壓力容器的力學性能。焊接人員在實施焊接的過程中，應該注意對不同情況進行觀察，此外，還應該做好焊接記錄，要及時處理發(fā)現(xiàn)的各種問題，保證其質(zhì)量能夠滿足相關

要求。

3 熱處理工藝對壓力容器焊縫力學性能的

影響

在制造壓力容器的過程中，如果出現(xiàn)操作不當或過量冷卷等冷加工問題，焊接時會出現(xiàn)硬化的情況，在壓力容器焊接過程中，相鄰區(qū)域的母材中會產(chǎn)生大于100℃的溫度差，溫度值在急劇下降的時候，壓力容器的材料就會發(fā)生不同程度的塑性應變，從而影響壓力容器的質(zhì)量。

為了保證其內(nèi)應力的均勻分布，曾經(jīng)出現(xiàn)過錘擊法、爆炸法及振動法等，因為壓力容器焊縫區(qū)域潛在存在冶金損傷問題，在采用以上幾種方法的時候，難免會出現(xiàn)一些問題，所以在實際應用過程中，通常采用焊后熱處理的方法，這樣便于緩和焊接殘余應用的問題，對焊接溫度造成的硬化脆化問題能夠很好地解決，并能夠有效地提升壓力容器焊縫的韌性與延展性等力學

性能。

在焊接以后，進行熱處理的時候，主要是針對壓力容器的焊縫焊接完成后，對焊接區(qū)域進行熱處理的過程，消除壓力容器焊縫焊接殘余常用的方法是高溫回火，應力較高的地方就會出現(xiàn)塑性流變，能夠較好地消除焊接殘余應力。通過焊后熱處理可以改善焊接接頭及熱影響區(qū)的塑性和韌性，提高抗應力腐蝕的能力；消除焊接接頭中的內(nèi)應力和冷作硬化，提高接頭抗脆斷的能力；穩(wěn)定焊接構件的形狀，消除焊件在焊后機加工和使用過程中的變形；促使焊縫中的氫完全向外擴散。焊后熱處理具有多種作用，在壓力容器制造中被廣泛

采用。

實踐中對需要焊后熱處理的壓力容器予以總結，主要表現(xiàn)為以下五種類型：（1）焊接接頭厚度超出一定標準的壓力容器；（2）存在應力腐蝕開裂危險的壓力容器；（3）尺寸穩(wěn)定性比較高的壓力容器；（4）低溫下易出現(xiàn)脆性斷裂的厚壁壓力容器；（5）盛裝毒性為極度或高度危害介質(zhì)的容器。在壓力容器制造過程中，一定要對其焊接工藝及焊后熱處理工作嚴格要求，這有利于其內(nèi)應力的均勻分布，同時能夠有效地緩和殘余應力，但是對其韌性具有一定的影響，所以在熱處理工作中，要對焊件的高溫承受能力予以綜合的考慮，再對其進行科學的判斷，以便于有效地提升其力學性能。

4 結語

壓力容器在各個領域中都具有廣泛的應用，其在工作過程中承受著一定的工作壓力，對其力學性能進行嚴格控制是非常必要的，本文主要對焊接及熱處理對壓力容器焊縫力學性能的影響進行了簡單分析，對于其實際的焊接工作具有一定的參考作用。

參考文獻

[1] 李煜，段滋華，來誠鋒.復合鋼板壓力容器焊縫界面高溫蠕變研究[J].化工機械制造業(yè)自動化，2010，（14）.

[2] 屈念文.關于壓力容器焊縫以及其附近微裂紋檢測的分析[J].中國高新技術企業(yè)，2012，（30）.

作者簡介：周慶偉，男，中國石油工程建設公司華東設計分公司工程師，研究方向：壓力容器設計。endprint