论压力容器设计中的热处理问题

邢扣均

杭州容瑞机械技术有限公司 浙江 杭州 311121

压力容器在我国工业生产中的产生了关键的作用，这类设备在装载液体、气体或液化气体时能够极大地提升工作效率，保障盛装介质的基本性能。为了让压力容器有着良好的应用价值，必须要通过合理的措施来增强压力容器质量，做好压力容器设计工作，依据材料的具体性能来保障容器具备更强的安全性。

一、压力容器热处理的前提条件

在对压力容器进行热处理前，必须要明确是否满足相应的热处理条件，一般而言压力容器热处理主要有通用性条件以及特殊性条件这两种前提条件。

(1)压力容器热处理通用性条件。就其本质而言，压力容器的材质、预热以及钢材厚度都是其热处理的通用性条件。其中材质是最为关键的因素，如若工艺技术并无太大的差异，那么钢材的含碳量与强度越高，产生焊接缺陷的概率也就相对越高，究其原因主要是由于这类钢材在焊接性能方面相对不足，设计人员应当对这一问题引起高度的重视[1]。钢材厚度和焊缝深度之间是一种正比关系，钢材冷却之后会出现不同程度收缩，一般来说钢材刚性越大那么收缩幅度也就越大，此时就会产生一定的残余应力，抑制了压力容器热处理的效果。合理的余热可以让焊缝温度变化得到有效的减缓，进而全面减少焊接应力高峰值的产生。

(2)压力容器热处理的特殊性条件。压力容器热处理特殊性条件和材质、余热、钢材厚度并无太大的关系，主要判定指标是压力容器材料是否存在应力腐蚀倾向和容器中介质的毒性程度。

二、压力容器热处理的基本工艺

在对压力容器进行热处理的过程之中，主要是加热、保温以及冷却压力容器的相应材质，此阶段并不会改变压力容器的实际外观，而是会让压力容器内部金属组织和性能产生一定的变革，松弛残余应力，改善力学性能。这也就让压力容器在应用时有了更为突出的性能，相关工作人员能够更为便捷地对压力容器进行调整与控制，充分发挥其所具备的价值。整体而言，压力容器热处理基本工艺主要有以下几个方面:

(1)升温。压力容器热处理加热工艺主要包含了直接加热以及间接加热，而直接加热主要是对气体、电能、液体等各种能源进行加热，间接加热则是通过液态金属以及盐浮粒子来实现加热效果，加热炉不得使用燃煤炉。

(2)保温。温度控制主要流程分为选择合理的温度值以及保温时间，要想让压力容器的实际温度得到有效的把控，相关工作人员就必须在制造压力容器的过程中针对不同阶段选择合理的温度控制手段，以此来保障不同的温度值可以有效契合所对应的区域范围，这样压力容器就能够得到符合标准的质量，其材质的最大强度也能够得到有效的激发[2]。

(3)降温。压力容器焊后热处理降温时，应避免焊件內部与外表温度相差过大，否则焊件会在热应力下形成新的残余应力，甚至产生变形或开裂，因此标准对焊件的降温速度加以限制；尤其对结构复杂或超大型容器，各部位厚度相差较大的焊件更应适当放慢降温速度。如球罐的降温速度规定为30～50℃/h，由于大型球罐热惯性较大，有时降温速度甚至还低于规定的降温速度。标准不允许在炉温高于400℃时将焊件出炉，出炉后的焊件应置于静止的空气中继续冷却，不得采用水冷或强制鼓风以防产生热应力。如果构件的形状和尺寸比较特殊，还应予以充分的降低否则在出炉后的冷却过程中，又增加了残余应力。。因此在进行压力容器热处理时，应当结合压力容器的具体材质情况选择恰当的冷却工艺。

三、压力容器热处理的要点分析

(1)做好工序设计。因为不同的压力容器有着各异的性能参数，所以在进行设计时应当综合考量工艺的处理、材料的选择以及工序的设计，利用合理的控制处理流程来确保压力容器有着良好的设计质量，这样压力容器才有着合格的性能参数。针对压力容器设计中所应用的热处理技术，应当结合工业生产所具备的复杂性，深入分析不同工序对热处理所产生的影响，并根据相应的结果来制定相契合的处理方案。具体而言可以从以下几个方面入手:一是全面了解压力容器生产制作的全过程，明确各个环节与步骤，将其作为工序设计的重要参照指标[3]；而是由于大多数工业企业都是在完成焊接后才处理压力容器，所以为了让压力容器具备更佳的性能与质量，应当及时检验压力容器，确保压力容器产品符合相关标准，防止各类返修工作的出现。

(2)控制热处理应用范围。在进行压力容器设计时，不单单要有效控制处理工序，还应当对热处理技术的应用范围进行有效的控制，按照金属材料的不同来采取合理的处理手段，明确热处理技术的实际应用空间，结合工业企业的实际需求来划定合理的应用范围。同时也应当综合考虑压力容器的实际性能要求，明确压力容器是否满足热处理条件，以此来完成下一步的工作计划制定。例如部分压力容器使用不锈钢材料制成，针对这类压力容器无法直接开展热处理操作，究其原因主要是因为不锈钢这一材料结构具备一定的特殊性，如若对其进行热处理就会让其原本的结构与性能发生较大的改变，使得生产出来的产品和初始设计要求背道而驰。

结语

总而言之，在设计压力容器的过程之中，灵活运用热处理技术能够有效保障压力容器产品的质量。相关工作人员要综合考虑压力容器材料的具体性能与结构，对比设计质量要求，不断对热处理技术应用水平进行提升，同时做好加工工序与应用范围的控制，这样才能够生产出合格的压力容器产品。