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化工壓力容器焊后熱處理探討

文檔作者：王明明崔政斌文檔來源：山西天脊煤化集團(tuán)		點(diǎn) 擊數(shù)：	更新時間： 2021年04月26日
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化工壓力容器焊后熱處理探討
王明明　崔政斌　( 山西天脊煤化集團(tuán), 　潞城047507)
摘要　從壓力容器的脆性破壞、疲勞破壞、應(yīng)力腐蝕及機(jī)械性能諸方面論述了壓力容器焊
后熱處理的必要性及問題。
關(guān)鍵詞　壓力容器　焊接　熱處理　脆性破壞　疲勞破壞　應(yīng)力腐蝕
　　壓力容器在化工生產(chǎn)中的應(yīng)用十分廣
泛, 是化工生產(chǎn)的重要裝備之一。隨著化工生
產(chǎn)技術(shù)的進(jìn)步, 為滿足大容量、耐高壓、耐高
溫、耐低溫、耐腐蝕的要求, 也不斷地給壓力
容器的設(shè)計(jì)、選材、制造提出新的課題。當(dāng)前,
大多數(shù)化工用壓力容器是采用焊接工藝制造
而成的, 本文就化工用壓力容器的焊后熱處
理作一些粗淺的探討。
1　基本概念
所謂焊后熱處理, 是為了改善焊接區(qū)的
性能、消除焊接殘余應(yīng)力等有害影響, 將焊件
均勻加熱到足夠高的溫度, 并保持一定時間,
然后均勻冷卻的過程。
壓力容器在焊接的同時, 也使靠近焊縫
兩側(cè)的母材上經(jīng)受了復(fù)雜的熱循環(huán), 形成了
熱影響區(qū), 帶來了焊接殘余應(yīng)力。故此, 焊后
熱處理作為保證壓力容器制造質(zhì)量的一項(xiàng)關(guān)
鍵技術(shù), 已引起壓力容器制造者越來越多的
關(guān)注。
在壓力容器制造行業(yè), 對是否需要進(jìn)行
焊后熱處理及采用怎樣的熱處理?xiàng)l件, 應(yīng)該
作為一個重要的課題來研究。因?yàn)橛械臅r候,
焊后熱處理的確在改善組織性能、降低殘余
應(yīng)力、提高壓力容器制造質(zhì)量上收到良好的
效果; 但也有些場合, 不僅得不到預(yù)想效果,
甚至與之相反, 如出現(xiàn)母材或焊縫性能劣化,
產(chǎn)生再熱裂紋或新的殘余應(yīng)力等。因此, 為了
使必須焊后熱處理的場合收到最佳效果, 取
消不必要甚至有害的焊后熱處理, 必須根據(jù)
材質(zhì)、結(jié)構(gòu)、焊接工藝、使用目的和環(huán)境條件
等, 探討焊后熱處理的必要性。
2　脆性破壞
在壓力容器焊后熱處理的研究中, 最重
要的問題是在下列場合預(yù)防脆性破壞: ( 1) 低
溫壓力容器使用時; ( 2) 常溫壓力容器使用及
耐壓實(shí)驗(yàn)時; ( 3) 高溫壓力容器耐壓實(shí)驗(yàn)時。
以前, 鋼材的焊接性能較差, 焊后熱處理的作
用特別大?，F(xiàn)在, 隨著冶金技術(shù)的發(fā)展, 厚度
在50mm 以內(nèi)的碳鋼、高強(qiáng)鋼等焊接一般不
會產(chǎn)生裂紋等重大缺陷。而且, 包括熱影響區(qū)
在內(nèi), 使用條件下具有足夠斷裂韌性的鋼材
也比較普遍。因此, 如果正確選擇材料及焊接
施工條件, 嚴(yán)格施工管理, 從防止脆性破壞的
角度看, 采用焊后熱處理的必要性已顯著下
降。
3　疲勞破壞
在壓力容器制造中為了提高疲勞強(qiáng)度,
采用修整焊接處的形狀、減少應(yīng)力集中系數(shù)
的方法, 比減少殘余應(yīng)力的方法更有效, 因而
很少以提高疲勞強(qiáng)度為目的而進(jìn)行焊后熱處
理。即當(dāng)材料到可能出現(xiàn)疲勞破壞時, 人們會
認(rèn)真研究焊接處的形狀和質(zhì)量, 所以, 設(shè)計(jì)時
如能正確地考慮疲勞強(qiáng)度問題, 殘余應(yīng)力就
不至于使疲勞達(dá)到臨界狀態(tài)。但是, 化工用壓
力容器接管等部位, 殘余應(yīng)力與由形狀引起
的應(yīng)力集中重疊, 呈現(xiàn)出復(fù)雜的三向應(yīng)力狀
態(tài)時, 焊后熱處理對防止疲勞破壞是有效的
而且是必要的。
·198· 化工勞動保護(hù)2000 年第21卷第6期
4　應(yīng)力腐蝕
焊接殘余應(yīng)力及熱影響淬硬是產(chǎn)生應(yīng)力
腐蝕裂紋的重要因素, 所以焊后熱處理對防
止應(yīng)力腐蝕裂紋十分有效。作為一種腐蝕現(xiàn)
象, 應(yīng)力腐蝕裂紋產(chǎn)生的方式也因腐蝕性介
質(zhì)的濃度、溫度以及母材與焊接區(qū)的成分、組
織、表面狀態(tài)、應(yīng)力狀態(tài)等存在的微妙差異而
不同。所以, 忽視腐蝕性介質(zhì)的性質(zhì)、材料選
擇、焊接施工和管理, 而認(rèn)為只要施以焊后熱
處理就可解決應(yīng)力腐蝕的觀點(diǎn)是危險(xiǎn)的。以
防止應(yīng)力腐蝕裂紋為目的的焊后熱處理, 更
要注意其計(jì)劃、實(shí)施、管理, 以便降低硬度, 使
殘余應(yīng)力得以降低和平緩分布。同時, 還必須
特別注意材料的規(guī)格、施焊工藝條件、塑性加
工以及避免焊接缺陷和不連續(xù)形態(tài)的出現(xiàn)等
問題。存在應(yīng)力腐蝕裂紋時, 一般不應(yīng)省略焊
后熱處理。
5　機(jī)械性能
焊后熱處理具有消除焊接區(qū)淬硬、脆性
和提高延性等效果, 當(dāng)前對許多材料仍然需
要, 但其重要性卻隨著材料的改進(jìn)、焊接性的
提高而降低。焊后熱處理不當(dāng)還會使母材或
焊縫性能劣化上升為主要矛盾, 如調(diào)質(zhì)鋼焊
后熱處理溫度超過回火溫度, 會導(dǎo)致失去調(diào)
質(zhì)效果而降低韌性, Cr-Mo 鋼高溫長時間保
溫, 會使焊縫產(chǎn)生粗晶鐵素體而降低強(qiáng)度; 低
溫用Ni 鋼焊后熱處理會使其斷裂韌性下降;
含有沉淀強(qiáng)化元素的鋼焊后熱處理可能導(dǎo)致
再熱裂紋等。
6　結(jié)束語
對焊后熱處理必須具有辨證的、發(fā)展的
眼光, 針對具體情況做具體分析并慎重對待。
對不許進(jìn)行施焊后熱處理的場合, 要認(rèn)真、仔
細(xì)地分析材料特點(diǎn), 嚴(yán)格掌握施焊施工條件
和管理; 需要進(jìn)行熱處理時, 選擇最佳的加熱
溫度、加熱速度、冷卻速度、入爐及出爐溫度
等參數(shù), 并在施工中采取具體措施使之得以
切實(shí)地實(shí)施; 對于可以不進(jìn)行熱處理的場合,
要在認(rèn)真分析, 經(jīng)實(shí)驗(yàn)取得充分依據(jù)的基礎(chǔ)
上, 并采取配套措施的情況下取消之。
7　參考文獻(xiàn)
1　日本高壓技術(shù)協(xié)會應(yīng)力退火委員會. 壓力容器焊后熱
處理. 北京: 機(jī)械工業(yè)出版社, 1981
2　張康達(dá), 洪起超. 壓力容器手冊. 北京: 勞動人事出版
社, 1987
3　梁啟涵. 焊接檢驗(yàn). 北京: 機(jī)械工業(yè)出版社, 1980
安全衛(wèi)生小常識
健康空調(diào)防空調(diào)病嗎?
空調(diào)病的說法, 使許多想裝空調(diào)的人有
所顧慮。家用空調(diào)機(jī)的制造商們, 針對這種心
理, 推出所謂的“健康空調(diào)”。其具體措施是:
一是注重過濾, 除去空氣中的大小顆粒物和
異味; 二是采用所謂的“光觸媒技術(shù)”,
來吸附
因室內(nèi)裝修所產(chǎn)生的有害氣體; 三是加設(shè)一
個負(fù)離子發(fā)生器。
以上這樣的措施, 是否真能保證人的健
康呢? 答案是否定的。
“空調(diào)病”并不是空氣過濾得不好, 或是
室內(nèi)有異味而產(chǎn)生的, 而是因室內(nèi)空氣不新
鮮所致。目前, 無論是家用柜式空調(diào)還是分體
機(jī), 都沒有新風(fēng)道接口和吸入新風(fēng)功能。
不論如何改進(jìn), 若不引進(jìn)室外新鮮空氣,
怎能不得空調(diào)病?
化工勞動保護(hù)2000 年第21 卷第6 期·199·

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