熱處理技術在石油壓力容器中的應用

馮其斌

摘? 要：熱處理技術在石油壓力容器中的應用可以有效避免安全事故的發生，影響石油壓力容器運行的因素具有多樣性，壓力容器在運行的過程中經常出現斷裂等問題。壓力容器是保證石油行業平穩運行的關鍵，將熱處理技術有效的應用其中有助于從整體上提升壓力容器的性能，熱處理技術在石油壓力容器中的應用效果較為顯著，已經得到當前石油行業的廣泛關注。本文將圍繞熱處理技術進行闡述，詳細分析熱處理技術的作用以及加工工藝，具體研究在石油壓力容器中的應用方式，堅持實事求是基本原則，旨在為日后研究工作的順利進行奠定基礎。

關鍵詞：熱處理技術? 石油壓力容器? 加工工藝? 應用

中圖分類號：TG156? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文獻標識碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? 文章編號：1674-098X（2020）08（a）-0118-03

Abstract： The application of heat treatment technology in oil pressure vessels can effectively avoid the occurrence of safety accidents. The factors affecting the operation of oil pressure vessels are diverse， and the fracture of pressure vessels often occurs in the process of operation. Pressure vessel is the key to ensure the smooth operation of the oil industry. The effective application of heat treatment technology will help to improve the performance of pressure vessel as a whole. The application effect of heat treatment technology in oil pressure vessel is obvious， which has been widely concerned by the current oil industry. This paper will focus on heat treatment technology， detailed analysis of the role of heat treatment technology and processing technology， specific research in the application of oil pressure vessels， adhere to the basic principle of seeking truth from facts， in order to lay the foundation for future research work.

Key Words： Heat treatment technology; Petroleum pressure vessel; Processing technology; Application

壓力容器是保證石油行業平穩運行的關鍵，將熱處理技術有效應用其中有助于從整體上提升壓力容器的性能，結合石油壓力容器運行實際情況在焊接前采用該技術實現預熱、在焊接后采用該技術提升壓力容器的性能，使之保證石油壓力容器處于正常運行的狀態。

1? 熱處理技術概述

熱處理技術主要是為了改善金屬材料的性能，通過改變金屬材料的性質來實現的，在實際處理的過程中流程相對復雜，主要包括加熱以及冷卻等，在石油壓力容器中的應用效果較為顯著，其類型豐富，從性質標準進行分類主要涉及普通熱處理技術以及形變熱處理技術等;從目的角度進行分析，主要涉及中間以及最終熱處理技術等;在對金屬性能進行改變的過程中要結合熱處理技術的分類標準實施操作。以普通熱處理技術為例進行分析，在實際處理的過程中，對金屬內部的結構以及結構成分進行觀察，可以發現前者將發生變化，而后者則不會發生變化;變形熱處理技術在對金屬性能進行改善的過程中主要是通過變形強化功能來實現的，對內在結構成分的影響較小。

2? 熱處理技術作用以及加工工藝

熱處理技術在石油壓力容器中的應用可以有效避免安全事故的發生，影響石油壓力容器運行的因素具有多樣性，壓力容器在運行的過程中經常出現斷裂等問題，這在一定程度上將會對現場人員的人身安全形成威脅，造成不必要的經濟損失，而將熱處理技術有效應用其中，在石油容器焊接過程中發揮優勢，對金屬性能進行優化，以此保證壓力容器處于安全運行的狀態。

熱處理加工工藝的完整性是保證壓力容器可靠運行的關鍵。第一，加熱環節，加熱方式具有多樣性，當前較為常見的為內燃法以及電熱法，結合壓力容器以及金屬的實際情況設定好預計的溫度，并在加熱的過程中將其加熱至規定的溫度。第二，保溫環節，此環節需要了解金屬內部結構的實際特點，將保溫時間控制在最佳的范圍內，在此階段主要是金屬的化學性能發生變化，保溫階段是提升金屬性能的重要環節。第三，冷卻環節，在該階段，關注金屬溫度的變化情況，使之與室溫保持一致的水平，以此保證金屬結構的穩定性。

3? 熱處理技術在石油壓力容器中的應用研究

3.1 在焊接前階段的應用

熱處理技術在石油壓力容器中的應用效果較為顯著，從焊接前階段進行分析，實現焊接前的預熱處理。關注焊接前期石油壓力容器運行的具體情況，其內部存在的厚壁部件以及重要部件較多，為了提升石油壓力容器的性能，需要對其進行預熱處理。在實際焊接的過程中，將熱處理技術有效應用其中，由于金屬的硬度較大，進行焊接前的預熱處理將會有效緩解該現象，結合金屬內部結構的實際情況，借助焊接前預處理的方式對內部結構進行改善，以此達到降低金屬硬度的效果。以不銹鋼材料為例進行分析，對其中存在的含碳量進行檢測，可以發現含碳量較高，在實際應用的過程中如果不及時進行預熱處理將會產生冷裂問題，安全事故發生幾率較高。為此，通過熱處理技術的應用可以有效避免出現冷裂的現象，以此保證石油壓力容器的安全平穩運行。

例如：在焊接預熱處理的過程中，首先需要對焊接線的能量進行選擇，針對焊接含碳量較高的材質要盡量提升焊接線的能量，當鋼種中含有V以及NB時，要盡量降低焊接線的能量，防止在預熱過程中出現過熱的現象，有助于改善接頭的性能，避免出現裂紋的問題。焊接前預熱處理的有效應用一定程度上可以緩解焊接后的冷卻速度，針對在焊接過程中產生的氫進行及時的排出，以此提升接頭的抗裂性能。同時，焊接預熱處理還可以降低焊接的應力，在實際預熱的過程中要保證預熱的均勻性，盡量減少在實際焊接過程中存在的溫度梯度，以此降低裂紋的發生率。

3.2 在焊接后階段的應用

石油壓力容器在焊接的過程中容易受到多種因素的影響，如果在焊接時處理不當將會增加安全隱患。為此，加強焊接后的預熱處理是保證石油壓力容器處于正常運行的關鍵。實時對焊縫的溫度進行控制，當溫度超過100℃時，為了有效避免在焊接過程中產生的裂縫問題，可以將低溫熱處理技術應用其中，將金屬內部的氫去除，以此保證金屬材質的可塑性。將熱處理技術應用在焊接后期的熱處理階段，主要是緩解金屬硬度較大的問題，金屬內部結構發生改變，以此保證石油壓力容器內部的可靠性。焊接后熱處理技術保證確保石油壓力容器的各項指標性能得到有效的固定，防止在運行的環節中出現變形的現象，提升壓力容器的抗疲勞參數[1]。

例如：實施焊接后熱處理技術關注金屬試板以及與焊接焊縫的運行狀態，使之二者之間的溫度差在合理的范圍內，構建焊接后熱處理技術的應用數值模擬，其中主要包括溫度場數值的控制以及應力場數值的控制兩個方面。第一，溫度場數值的控制，對加熱速度進行控制，與焊接結構保持在一致的狀態，了解此時變形金屬的狀態，在實現結晶過程中將產生全新等軸晶粒，提高金屬的韌性，消除殘余的應力，設定不同的溫度階段，將升溫以及降溫實驗應用其中，準確的計算出熱源。第二，應力場數值的模擬應用取消應力熱處理技術，實現殘余應力的重新分配，對殘余應力峰值進行有效的控制，在消除應力的過程中，將整體高溫回火應用其中，對焊件進行加熱處理，隨即進入到保溫環節，冷區至室溫，保證焊接殘余應力處于最佳的區間，提升焊接接頭的承載能力。

3.3 化學熱處理的應用

化學熱處理技術在石油壓力容器中的應用是保證石油行業平穩運行的關鍵環節。石油壓力容器在運行的環節中內部構件較為復雜，在實際制造的過程中要注重提升該容器的強度以及韌性，以此滿足運行的實際需要。加強對石油壓力容器的化學處理，其中涉及的工藝較為復雜，主要包括滲氮以及滲碳等，注重完善化學熱處理工藝，有助于從整體上提升石油壓力容器的耐磨性能，提高工件的韌性，一定程度上有助于提升石油壓力容器的使用壽命[2]。

例如：在滲碳的過程中，要進行淬火加低溫回火處理，在此環節中主要包括氣體滲碳、液體滲碳等;滲氮層具有較強的耐磨性，比熱容較大，應用在金屬鋼件上可以提升鋼件的抗疲勞性，化學穩定性較高，腐蝕性較好，但是滲氮工藝流程相對復雜，在實際應用的過程中成本較高;碳氮共滲主要包括低溫碳氮共滲以及中溫碳氮共滲兩個方面，滲后可直接淬火，處理工藝相對簡單，在實際應用的過程中不易出現變形的現象，產生的能耗較少，且抗火回溫穩定性較好，生產周期較短，應用范圍較廣;氮碳共滲處理的溫度較低，在處理的過程中性能優良，滲層的硬度較高，耐疲勞性和耐腐蝕性較好，設備操作簡單，工藝較為完整，但是在實際應用的過程中滲層較淺，不易在承重載荷零件中應用。

4? 結語

熱處理技術在石油壓力容器中的應用方式具有多樣性，要將焊接前階段以及焊接后階段有效地結合在一起，注重優化化學熱處理的應用，逐步提升石油壓力器的綜合性能，要求在今后的研究過程中加大研究力度，完善熱處理技術，以此促進石油行業的可持續健康運行。

參考文獻

[1] 楊曉東.熱處理技術在石油化工壓力容器中的應用[J].山西化工，2018，38（6）：162-164.

[2] 田豐.熱處理技術在石油壓力容器中的應用[J].化工管理，2018（15）：59.

[3] 汪正兵，朱百智，陳賀.風電齒輪熱處理技術現狀和趨勢[J].金屬熱處理，2020，45（1）：34-41.

[4] 徐海斌，顧偉，王衛忠，等.淺析我國金屬材料熱處理節能新技術與應用[J].科技資訊，2018（1）：86.

[5] 趙永鵬.金屬材料熱處理節能新技術的運用研究[J].科技資訊，2015，13（4）：58.

[6] 孫政釗.石油化工企業安全生產管理研究[J].化工設計通訊，2020，46（6）：195，203.