壓力容器設計階段熱處理技術的應用

趙 帥，史利軍

（內蒙古伊泰石化裝備有限責任公司，內蒙古 鄂爾多斯 010321）

1 熱處理原理與技術要點

金屬熱處理就是將金屬零件放在熱源中進行加熱，在恒溫中加熱一定時間后，再進行冷卻處理，這是機械制造中最常用的工藝之一，與其他工藝相比較，熱處理不會改變零件的形狀以及成分，僅是通過高溫改變金屬內的顯微組織，進而改善零件的使用性能，以使金屬具有力學性能、化學性能以及物理性能。

金屬熱處理工藝通常分為加熱、保溫、冷卻三個階段，這三個過程是緊緊相扣不可分割的。加熱作為熱處理中最重要的工序之一，有很多操作方法，一般情況下，壓力容器的熱處理只需要加熱跟冷卻兩個環節，但是特殊的容器因為盛放的物品性質較為特殊，熱處理過程中還會多增加保溫這一環節。

傳統的熱處理需要注意在加熱時的熱量來源，傳統的熱處理因為沒有高科技的支撐，采用的設備比較老化，多采用燒煤或燒炭的形式，這個時候就要注意煤炭的燃燒是否充分，平時燃燒過程中也要注意安全[1]。

目前傳統的熱處理來源已經得到了很大的改善，在使用來源上更加環保、綠色，更傾向采用氣態或液態燃料，一定程度上也避免工人在加熱過程中可能遇到的危害。另外還需要注意加熱的溫度，溫度控制是熱處理中非常重要的環節，直接關系到壓力容器能否成型出爐，不同容器的金屬材料對于加熱溫度要求也不同，在進行熱處理時必須要根據實際的金屬材料進行調節，保證熱處理后的效果。加熱處理后一定要做好保護，不能直接將加熱好的器具直接暴露在空氣中，這樣會造成器具氧化。所以加熱過后，必須要做好對容器的保護，金屬容器在冷卻的環節也要把握好冷卻溫度，減少空氣含量，在冷卻時務必控制好溫度，一般退火冷卻這一步驟的速度較慢，主要還是要根據鋼種材料的不同決定冷卻的時長，正常情況下正火冷卻的速度比較快，相對的淬火冷卻的速度會更多一些[2]。

2 熱處理技術在壓力容器設計中的具體應用

2.1 在成形件處理中的應用

對于壓力容器的整個設計流程而言，成形件的處理是非常重要的組成部分，也是需要重點關注的基礎性工作。在成形件的處理過程中，最重要的就是通過外部壓力和熱力的作用對容器生產的形變進行有效控制。因此在壓力容器的成形處理過程中，需要充分發揮熱處理技術的價值，從而提升處理效果。這種處理方式本身具有良好的可控性，對于壓力容器的設計而言，這也是關鍵的一點。

2.2 在容器和受壓元件處理中的應用

對于壓力容器的設計過程來說，容器和受壓元件的處理是極為重要的一個環節，對于該環節的處理來說，其處理效果和最終壓力容器的質量存在著極為密切的聯系，一般說來，這種容器和受壓元件的處理最為主要的操作手段就是進行焊接處理，雖然對于焊接處理來說其質量的控制比較簡單，但是焊接之后的相關處理卻需要引起高度的重視，尤其是對于一些特殊處理過程來說更是需要加強關注，其中熱處理技術就是比較典型的一種，熱處理技術對于容器和受壓元件焊接后的處理確實是極為必要的，并且在處理過程中還存在著很多的問題需要引起注意，尤其是對于熱處理過程中可能會發生的一些化學反應來說更是應該加強控制力度，避免其熱處理操作中一些化學反應的出現影響壓力容器生產的效果[3]。

2.3 在材料處理中的應用

對于材料的處理也是壓力容器設計中的一項重點工作。由于壓力容器在性能參數和應用領域方面存在一定的差異，因此對于材料的選擇以及材料的性能也會有著不同的要求。對于整個壓力容器的生產過程，應該明確核心工作和首要的工作任務，而這些工作通常都會有熱處理技術的參與。尤其是對于形狀容易改變的金屬材料而言，熱處理技術就顯得格外重要。熱處理在應用中處理的溫度和時間參數是影響容器效果的重要內容。甚至由于溫度的變化也會呈現出一定的物理化學變化。因此對于熱處理技術的應用而言，需要科學控制好溫度和時間，從而控制好不良化學反應的出現，最終實現對容器設計質量的控制。

2.4 針對焊接后的應用

焊接是進行壓力容器制作的重要步驟，并且在進行焊接后往往都要進行熱處理技術的應用。因此在進行壓力容器設計的過程中，有關設計人員一直對焊接后熱處理技術的應用十分的重視。具體來說在焊接后應用熱處理技術，有關工作人員應做到以下幾個方面：

①加強熱處理管理。熱處理技術在進行應用的過程中不同溫度以及時間的應用會帶來不同的效果，因此有關人員在對進行焊接后熱處理之前，應對熱處理技術的應用進行管理，并制定出完善的熱處理應用流程，避免因時間以及溫度控制不當造成壓力容器制作的失敗。

②重視熱處理裝置的革新。熱處理裝置是進行熱處理技術應用的基礎。因此在進行壓力容器制作的過程中，有關單位應對熱處理裝置進行重視，對熱處理裝置存在的問題進行有效的解決，保障熱處理裝置具有良好的應用性能。

③注意不同壓力容器的具體要求。壓力容器由于制作材料的不同，應用途徑的不同等，其在進行制作的過程中具體的要求也有所不同。因此在進行熱處理的過程中，有關人員應對這些要求進行把握，尤其是針對一些有特殊要求的壓力容器要在進行熱處理之前應進行一定的準備工作，以保障壓力容器性能的穩定[4]。

3 結語

壓力容器在我國的工業生產中具有較高的價值，這些容器在液體或者氣體的裝載過程中具有重要應用。為保證應用價值，需要不斷提升壓力容器的質量，設計作為基礎工作，需要格外重視，還應該在設計過程中根據材料的性能關注容器的安全性。因此研究壓力容器設計階段熱處理技術的應用對于不斷提升壓力容器的質量具有非常重要的意義。