热处理技术在石油压力容器中的应用

冯其斌

摘  要：热处理技术在石油压力容器中的应用可以有效避免安全事故的发生，影响石油压力容器运行的因素具有多样性，压力容器在运行的过程中经常出现断裂等问题。压力容器是保证石油行业平稳运行的关键，将热处理技术有效的应用其中有助于从整体上提升压力容器的性能，热处理技术在石油压力容器中的应用效果较为显著，已经得到当前石油行业的广泛关注。本文将围绕热处理技术进行阐述，详细分析热处理技术的作用以及加工工艺，具体研究在石油压力容器中的应用方式，坚持实事求是基本原则，旨在为日后研究工作的顺利进行奠定基础。

关键词：热处理技术  石油压力容器  加工工艺  应用

中图分类号：TG156                             文献标识码：A                  文章编号：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

壓力容器是保证石油行业平稳运行的关键，将热处理技术有效应用其中有助于从整体上提升压力容器的性能，结合石油压力容器运行实际情况在焊接前采用该技术实现预热、在焊接后采用该技术提升压力容器的性能，使之保证石油压力容器处于正常运行的状态。

1  热处理技术概述

热处理技术主要是为了改善金属材料的性能，通过改变金属材料的性质来实现的，在实际处理的过程中流程相对复杂，主要包括加热以及冷却等，在石油压力容器中的应用效果较为显著，其类型丰富，从性质标准进行分类主要涉及普通热处理技术以及形变热处理技术等;从目的角度进行分析，主要涉及中间以及最终热处理技术等;在对金属性能进行改变的过程中要结合热处理技术的分类标准实施操作。以普通热处理技术为例进行分析，在实际处理的过程中，对金属内部的结构以及结构成分进行观察，可以发现前者将发生变化，而后者则不会发生变化;变形热处理技术在对金属性能进行改善的过程中主要是通过变形强化功能来实现的，对内在结构成分的影响较小。

2  热处理技术作用以及加工工艺

热处理技术在石油压力容器中的应用可以有效避免安全事故的发生，影响石油压力容器运行的因素具有多样性，压力容器在运行的过程中经常出现断裂等问题，这在一定程度上将会对现场人员的人身安全形成威胁，造成不必要的经济损失，而将热处理技术有效应用其中，在石油容器焊接过程中发挥优势，对金属性能进行优化，以此保证压力容器处于安全运行的状态。

热处理加工工艺的完整性是保证压力容器可靠运行的关键。第一，加热环节，加热方式具有多样性，当前较为常见的为内燃法以及电热法，结合压力容器以及金属的实际情况设定好预计的温度，并在加热的过程中将其加热至规定的温度。第二，保温环节，此环节需要了解金属内部结构的实际特点，将保温时间控制在最佳的范围内，在此阶段主要是金属的化学性能发生变化，保温阶段是提升金属性能的重要环节。第三，冷却环节，在该阶段，关注金属温度的变化情况，使之与室温保持一致的水平，以此保证金属结构的稳定性。

3  热处理技术在石油压力容器中的应用研究

3.1 在焊接前阶段的应用

热处理技术在石油压力容器中的应用效果较为显著，从焊接前阶段进行分析，实现焊接前的预热处理。关注焊接前期石油压力容器运行的具体情况，其内部存在的厚壁部件以及重要部件较多，为了提升石油压力容器的性能，需要对其进行预热处理。在实际焊接的过程中，将热处理技术有效应用其中，由于金属的硬度较大，进行焊接前的预热处理将会有效缓解该现象，结合金属内部结构的实际情况，借助焊接前预处理的方式对内部结构进行改善，以此达到降低金属硬度的效果。以不锈钢材料为例进行分析，对其中存在的含碳量进行检测，可以发现含碳量较高，在实际应用的过程中如果不及时进行预热处理将会产生冷裂问题，安全事故发生几率较高。为此，通过热处理技术的应用可以有效避免出现冷裂的现象，以此保证石油压力容器的安全平稳运行。

例如：在焊接预热处理的过程中，首先需要对焊接线的能量进行选择，针对焊接含碳量较高的材质要尽量提升焊接线的能量，当钢种中含有V以及NB时，要尽量降低焊接线的能量，防止在预热过程中出现过热的现象，有助于改善接头的性能，避免出现裂纹的问题。焊接前预热处理的有效应用一定程度上可以缓解焊接后的冷却速度，针对在焊接过程中产生的氢进行及时的排出，以此提升接头的抗裂性能。同时，焊接预热处理还可以降低焊接的应力，在实际预热的过程中要保证预热的均匀性，尽量减少在实际焊接过程中存在的温度梯度，以此降低裂纹的发生率。

3.2 在焊接后阶段的应用

石油压力容器在焊接的过程中容易受到多种因素的影响，如果在焊接时处理不当将会增加安全隐患。为此，加强焊接后的预热处理是保证石油压力容器处于正常运行的关键。实时对焊缝的温度进行控制，当温度超过100℃时，为了有效避免在焊接过程中产生的裂缝问题，可以将低温热处理技术应用其中，将金属内部的氢去除，以此保证金属材质的可塑性。将热处理技术应用在焊接后期的热处理阶段，主要是缓解金属硬度较大的问题，金属内部结构发生改变，以此保证石油压力容器内部的可靠性。焊接后热处理技术保证确保石油压力容器的各项指标性能得到有效的固定，防止在运行的环节中出现变形的现象，提升压力容器的抗疲劳参数[1]。

例如：实施焊接后热处理技术关注金属试板以及与焊接焊缝的运行状态，使之二者之间的温度差在合理的范围内，构建焊接后热处理技术的应用数值模拟，其中主要包括温度场数值的控制以及应力场数值的控制两个方面。第一，温度场数值的控制，对加热速度进行控制，与焊接结构保持在一致的状态，了解此时变形金属的状态，在实现结晶过程中将产生全新等轴晶粒，提高金属的韧性，消除残余的应力，设定不同的温度阶段，将升温以及降温实验应用其中，准确的计算出热源。第二，应力场数值的模拟应用取消应力热处理技术，实现残余应力的重新分配，对残余应力峰值进行有效的控制，在消除应力的过程中，将整体高温回火应用其中，对焊件进行加热处理，随即进入到保温环节，冷区至室温，保证焊接残余应力处于最佳的区间，提升焊接接头的承载能力。

3.3 化学热处理的应用

化学热处理技术在石油壓力容器中的应用是保证石油行业平稳运行的关键环节。石油压力容器在运行的环节中内部构件较为复杂，在实际制造的过程中要注重提升该容器的强度以及韧性，以此满足运行的实际需要。加强对石油压力容器的化学处理，其中涉及的工艺较为复杂，主要包括渗氮以及渗碳等，注重完善化学热处理工艺，有助于从整体上提升石油压力容器的耐磨性能，提高工件的韧性，一定程度上有助于提升石油压力容器的使用寿命[2]。

例如：在渗碳的过程中，要进行淬火加低温回火处理，在此环节中主要包括气体渗碳、液体渗碳等;渗氮层具有较强的耐磨性，比热容较大，应用在金属钢件上可以提升钢件的抗疲劳性，化学稳定性较高，腐蚀性较好，但是渗氮工艺流程相对复杂，在实际应用的过程中成本较高;碳氮共渗主要包括低温碳氮共渗以及中温碳氮共渗两个方面，渗后可直接淬火，处理工艺相对简单，在实际应用的过程中不易出现变形的现象，产生的能耗较少，且抗火回温稳定性较好，生产周期较短，应用范围较广;氮碳共渗处理的温度较低，在处理的过程中性能优良，渗层的硬度较高，耐疲劳性和耐腐蚀性较好，设备操作简单，工艺较为完整，但是在实际应用的过程中渗层较浅，不易在承重载荷零件中应用。

4  结语

热处理技术在石油压力容器中的应用方式具有多样性，要将焊接前阶段以及焊接后阶段有效地结合在一起，注重优化化学热处理的应用，逐步提升石油压力器的综合性能，要求在今后的研究过程中加大研究力度，完善热处理技术，以此促进石油行业的可持续健康运行。

参考文献

[1] 杨晓东.热处理技术在石油化工压力容器中的应用[J].山西化工，2018，38（6）：162-164.

[2] 田丰.热处理技术在石油压力容器中的应用[J].化工管理，2018（15）：59.

[3] 汪正兵，朱百智，陈贺.风电齿轮热处理技术现状和趋势[J].金属热处理，2020，45（1）：34-41.

[4] 徐海斌，顾伟，王卫忠，等.浅析我国金属材料热处理节能新技术与应用[J].科技资讯，2018（1）：86.

[5] 赵永鹏.金属材料热处理节能新技术的运用研究[J].科技资讯，2015，13（4）：58.

[6] 孙政钊.石油化工企业安全生产管理研究[J].化工设计通讯，2020，46（6）：195，203.