趙 巖

（河北都邦石化工程設(shè)計有限公司，河北石家莊 050000）

在化工、工業(yè)、醫(yī)藥領(lǐng)域中，壓力容器的性能廣受關(guān)注，壓力容器的應(yīng)用也得到了推廣。壓力容器的抗腐蝕性能非常高，且具有很強的密閉性，能夠在一定程度上降低企業(yè)的生產(chǎn)成本，特別是針對工業(yè)中需要盛放有毒或腐蝕性強的氣體、液體，壓力容器作為承載器件，是很好的選擇。壓力容器在使用前必須要經(jīng)過熱處理，通過熱處理恢復(fù)容器的原始金屬性能，能夠更加堅固耐用，確保壓力容器能夠更好地保存溶劑或氣體。當然，在進行熱處理工藝時一定要按照科學的工藝要點進行操作，讓壓力容器得到最好的處理。

1 熱處理原理與技術(shù)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(nèi)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(huán)節(jié)，但是特殊的容器因為盛放的物品性質(zhì)較為特殊，熱處理過程中還會多增加保溫這一環(huán)節(jié)。傳統(tǒng)的熱處理需要注意在加熱時的熱量來源，傳統(tǒng)的熱處理因為沒有高科技的支撐，采用的設(shè)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。目前傳統(tǒng)的熱處理來源已經(jīng)得到了很大的改善，在使用來源上更加環(huán)保、綠色，更傾向采用氣態(tài)或液態(tài)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(huán)節(jié)，直接關(guān)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(jù)實際的金屬材料進行調(diào)節(jié)，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(huán)節(jié)也要把握好冷卻溫度，減少空氣含量，在冷卻時務(wù)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(jù)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 壓力容器焊接后熱處理的目的

壓力容器設(shè)計是根據(jù)定好的尺寸與工作環(huán)境進行加工的，設(shè)計人員通過結(jié)合安裝檢修、現(xiàn)場使用環(huán)境、載荷分析等，選擇容器之間的結(jié)構(gòu)形式，保證壓力容器的可用性。因為壓力容器的特殊性質(zhì)，壓力容器經(jīng)常需要在環(huán)境條件較為苛刻的地方進行運轉(zhuǎn)，在苛刻的操作條件下，一旦工作時間過長就會出現(xiàn)工作失效或某一零件出現(xiàn)故障，這個時候整個壓力容器都不能夠運行，必須停工進行檢修，但是壓力容器一旦停工整修就會造成企業(yè)、甚至國家財產(chǎn)重大損失，耽誤工作進度，影響到后續(xù)的發(fā)展，所以必須要保證壓力容器能夠長期安全的運行。

壓力容器的安全性直接取決于選用的材料，在進行壓力容器金屬材料選擇時，要多方面進行考慮，不能夠僅局限于對金屬材料性能、化學成分等基礎(chǔ)環(huán)節(jié)上，要著重考慮熱處理下壓力容器的變化。工人人員必須有超前意識，要明白熱處理是可以有效改善金屬材料性質(zhì)的外界推力，在相關(guān)的制度上明確規(guī)定了關(guān)于壓力容器鋼板在熱處理下的狀況，一旦出現(xiàn)別的情況就必須要注意是否出現(xiàn)了會影響壓力容器質(zhì)量的故障。

3 熱處理的種類和作用

目前熱處理的情況非常多，在分類上也有很多區(qū)別。壓力容器一般會根據(jù)使用的目的去劃分，通常分為焊后熱處理、恢復(fù)力學性能熱處理、改善力學性能熱處理和消氫熱處理四種。

在進行壓力容器制造時，一般采用熱處理是為了有效改善壓力容焊接接頭的不足之處，消除焊接出現(xiàn)的缺陷，通過焊接接頭與附近的金屬變化單進行加熱，再通過冷卻后加強壓力容器的強度。

4 需要進行焊接后熱處理的條件

在壓力容器的設(shè)計中，要從科學角度出發(fā)考慮是否需要進行焊后處理，因為壓力容器的焊后處理需要采用大型的熱處理設(shè)備進行，這個過程中會消耗掉大量的能源，必須要考慮到壓力容器的安全性與經(jīng)濟形?，F(xiàn)在人們雖然有一定的意識，認識到過大的焊接應(yīng)力時會影響到壓力容器的安全，但是很多情況下還是需要使用焊后熱處理，所以這個時候就要考慮，焊接應(yīng)力在什么情況下可以采用焊后處理。為了達到統(tǒng)一標準，國內(nèi)外都設(shè)定了必須通過材質(zhì)、厚度、預(yù)熱等條件去判斷是否需要進行焊后熱處理。一般需要采用焊后處理的通用條件有以下幾點。

4.1 材質(zhì)

隨著鋼材質(zhì)的含量提高，焊接的性能也會變差，這時很容易出現(xiàn)焊接缺陷，就會影響到壓力容器的使用效果。

4.2 鋼材厚度

鋼材厚度越大證明焊接縫也會越深，這個時候焊縫冷卻之后收縮性就會增大，而且剛性也會加強，為了抵抗局部的收縮變形就會導(dǎo)致鋼材的焊接存在較多的應(yīng)力。

4.3 預(yù)熱溫度

焊前預(yù)熱能夠一定程度上緩解焊縫部位與其他部位的溫度差異，減緩在高峰值焊接應(yīng)力過大。

除了以上提到的三點通用情況之外，焊后處理還存在兩種特殊情況，第一種是圖樣注明要儲存腐蝕物件，第二種就是要承載有毒性或高危介質(zhì)時。這個時候就要考慮焊接殘余應(yīng)力對容器的危害，以及壓力容器會不會在某個時刻出現(xiàn)腐蝕開裂，危害到大家的人身安全。例如盛裝液化石油，液化石油中含有高濃度的H2S，H2S中的雜質(zhì)會直接腐蝕鋼材；還有液氨，如果壓力容器承裝的是濃度超過99.995%的液氨，就會存在很大的腐蝕可能性，目前能夠緩和液氨腐蝕性的方法就是在液氨中加入微量的水，借用水作為緩蝕劑。

壓力容器在焊后熱處理主要分為爐內(nèi)整體熱處理、分段爐內(nèi)處理、局部熱處理以及現(xiàn)場熱處理，在壓力容器中首選爐內(nèi)整體熱處理。爐內(nèi)整體熱處理主要是利用工件在爐內(nèi)均勻的加熱，有效地控制好溫度的變化，這對于壓力容器來說是最好的。其他的熱處理，例如分段爐內(nèi)處理一般適用于工件過大的壓力容器，采用分段爐內(nèi)處理時要注意把控好兩點，一是確認好工件是否需要反復(fù)加熱以及需要加熱的長度，保證加熱的長度不小于1500mm；二是需要熱處理的工件裸露火爐外的部分也需要進行保溫，避免出現(xiàn)溫度差異，影響壓力容器的整體使用，同時還要確保做好精準的溫度控制、恰到好處的保溫措施，確保壓力容器的熱處理完成。現(xiàn)場熱處理也被稱為整體爐外焊后熱處理，主要用于需要運輸諸如高塔、球罐這類大型壓力容器，整體爐外熱處理可以將壓力容器作為高溫加熱的介質(zhì)，在容器殼內(nèi)加熱，利用殼的外部作為保溫，這種方式比較便捷，在我國也是常用的熱處理方式之一，但是一旦遇到雨雪天就會影響到熱處理的效果。

5 結(jié)束語

綜上所述，可以得出壓力容器設(shè)計是一項十分嚴謹?shù)募夹g(shù)，壓力容器作為工藝服務(wù)，在運行時直接與國家財產(chǎn)、人身安全掛鉤，一旦出現(xiàn)問題，后果十分嚴重，所以必須嚴謹對待壓力容器的設(shè)計與熱處理，將一切可能出現(xiàn)的事故扼殺在搖籃中。