論壓力容器設計中的熱處理問題

邢扣均

杭州容瑞機械技術有限公司 浙江 杭州 311121

壓力容器在我國工業生產中的產生了關鍵的作用，這類設備在裝載液體、氣體或液化氣體時能夠極大地提升工作效率，保障盛裝介質的基本性能。為了讓壓力容器有著良好的應用價值，必須要通過合理的措施來增強壓力容器質量，做好壓力容器設計工作，依據材料的具體性能來保障容器具備更強的安全性。

一、壓力容器熱處理的前提條件

在對壓力容器進行熱處理前，必須要明確是否滿足相應的熱處理條件，一般而言壓力容器熱處理主要有通用性條件以及特殊性條件這兩種前提條件。

(1)壓力容器熱處理通用性條件。就其本質而言，壓力容器的材質、預熱以及鋼材厚度都是其熱處理的通用性條件。其中材質是最為關鍵的因素，如若工藝技術并無太大的差異，那么鋼材的含碳量與強度越高，產生焊接缺陷的概率也就相對越高，究其原因主要是由于這類鋼材在焊接性能方面相對不足，設計人員應當對這一問題引起高度的重視[1]。鋼材厚度和焊縫深度之間是一種正比關系，鋼材冷卻之后會出現不同程度收縮，一般來說鋼材剛性越大那么收縮幅度也就越大，此時就會產生一定的殘余應力，抑制了壓力容器熱處理的效果。合理的余熱可以讓焊縫溫度變化得到有效的減緩，進而全面減少焊接應力高峰值的產生。

(2)壓力容器熱處理的特殊性條件。壓力容器熱處理特殊性條件和材質、余熱、鋼材厚度并無太大的關系，主要判定指標是壓力容器材料是否存在應力腐蝕傾向和容器中介質的毒性程度。

二、壓力容器熱處理的基本工藝

在對壓力容器進行熱處理的過程之中，主要是加熱、保溫以及冷卻壓力容器的相應材質，此階段并不會改變壓力容器的實際外觀，而是會讓壓力容器內部金屬組織和性能產生一定的變革，松弛殘余應力，改善力學性能。這也就讓壓力容器在應用時有了更為突出的性能，相關工作人員能夠更為便捷地對壓力容器進行調整與控制，充分發揮其所具備的價值。整體而言，壓力容器熱處理基本工藝主要有以下幾個方面:

(1)升溫。壓力容器熱處理加熱工藝主要包含了直接加熱以及間接加熱，而直接加熱主要是對氣體、電能、液體等各種能源進行加熱，間接加熱則是通過液態金屬以及鹽浮粒子來實現加熱效果，加熱爐不得使用燃煤爐。

(2)保溫。溫度控制主要流程分為選擇合理的溫度值以及保溫時間，要想讓壓力容器的實際溫度得到有效的把控，相關工作人員就必須在制造壓力容器的過程中針對不同階段選擇合理的溫度控制手段，以此來保障不同的溫度值可以有效契合所對應的區域范圍，這樣壓力容器就能夠得到符合標準的質量，其材質的最大強度也能夠得到有效的激發[2]。

(3)降溫。壓力容器焊后熱處理降溫時，應避免焊件內部與外表溫度相差過大，否則焊件會在熱應力下形成新的殘余應力，甚至產生變形或開裂，因此標準對焊件的降溫速度加以限制；尤其對結構復雜或超大型容器，各部位厚度相差較大的焊件更應適當放慢降溫速度。如球罐的降溫速度規定為30～50℃/h，由于大型球罐熱慣性較大，有時降溫速度甚至還低于規定的降溫速度。標準不允許在爐溫高于400℃時將焊件出爐，出爐后的焊件應置于靜止的空氣中繼續冷卻，不得采用水冷或強制鼓風以防產生熱應力。如果構件的形狀和尺寸比較特殊，還應予以充分的降低否則在出爐后的冷卻過程中，又增加了殘余應力。。因此在進行壓力容器熱處理時，應當結合壓力容器的具體材質情況選擇恰當的冷卻工藝。

三、壓力容器熱處理的要點分析

(1)做好工序設計。因為不同的壓力容器有著各異的性能參數，所以在進行設計時應當綜合考量工藝的處理、材料的選擇以及工序的設計，利用合理的控制處理流程來確保壓力容器有著良好的設計質量，這樣壓力容器才有著合格的性能參數。針對壓力容器設計中所應用的熱處理技術，應當結合工業生產所具備的復雜性，深入分析不同工序對熱處理所產生的影響，并根據相應的結果來制定相契合的處理方案。具體而言可以從以下幾個方面入手:一是全面了解壓力容器生產制作的全過程，明確各個環節與步驟，將其作為工序設計的重要參照指標[3]；而是由于大多數工業企業都是在完成焊接后才處理壓力容器，所以為了讓壓力容器具備更佳的性能與質量，應當及時檢驗壓力容器，確保壓力容器產品符合相關標準，防止各類返修工作的出現。

(2)控制熱處理應用范圍。在進行壓力容器設計時，不單單要有效控制處理工序，還應當對熱處理技術的應用范圍進行有效的控制，按照金屬材料的不同來采取合理的處理手段，明確熱處理技術的實際應用空間，結合工業企業的實際需求來劃定合理的應用范圍。同時也應當綜合考慮壓力容器的實際性能要求，明確壓力容器是否滿足熱處理條件，以此來完成下一步的工作計劃制定。例如部分壓力容器使用不銹鋼材料制成，針對這類壓力容器無法直接開展熱處理操作，究其原因主要是因為不銹鋼這一材料結構具備一定的特殊性，如若對其進行熱處理就會讓其原本的結構與性能發生較大的改變，使得生產出來的產品和初始設計要求背道而馳。

結語

總而言之，在設計壓力容器的過程之中，靈活運用熱處理技術能夠有效保障壓力容器產品的質量。相關工作人員要綜合考慮壓力容器材料的具體性能與結構，對比設計質量要求，不斷對熱處理技術應用水平進行提升，同時做好加工工序與應用范圍的控制，這樣才能夠生產出合格的壓力容器產品。