文档介绍：·22· 华北石油设计 2005年 9月第 3期(总第 81期) 李向阳 (迪威尔石油天然气技术开发有限公司,北京市、海淀区上地信息路 22号 B座 3层,100085) 摘要介绍了化工压力容器焊后需要热处理的原因以及热处理的方法、使用条件及过程特征。 关键词 压力容器焊接焊后热处理 1 引言 压力容器是油田及化工生产中应用十分广泛的 重要设备之一。随着油田及化工领域的技术进步,压 力容器设备朝着大型化方向发展,所使用的材料也 更加高强化和壁厚化,焊接后的热处理技术对于制 造出高质量、可靠的设备起着重要作用。 2 压力容器进行焊后热处理的原因 所谓焊后热处理,广义地讲就是在工件焊完之 后对焊接区域或焊接构件进行的热处理,其内容包 括消除应力退火、完全退火、固熔、正火、正火加回 火、回火、低温消除应力、析出热处理等。狭义地讲焊 后热处理仅指消除应力退火,即为了改善焊接区的 性能和消除焊接残余应力,减少脆性破坏和疲劳破 坏的等有害影响,从而对焊接区及有关部位在金属 相变温度点以下均匀而又充分地加热,并保持一定 的时间,然后又均匀冷却的过程。 压力容器焊接时,当母材相邻区域产生温差大 于 100℃的急剧温度梯度时,在铁素体钢或相当的 其他材料中引起不均匀的塑性应变,而在随后的冷 却过程中,将产生一个峰值应力达到屈服点的残余 应力。当残余应力与焊缝中的氢相结合时,将促使热 影响区硬化,由此而导致应力腐蚀裂纹的产生和发 展。焊制的压力容器,焊接区存在着较大的残余应 力,而残余应力的不利影响,在一定的条件下才表现 出来,主要在以下场合中出现: a. 容器高、低温使用; b. 耐压试验时; C. 由焊接引起的母材淬硬。 残存在焊缝中的应力与介质的腐蚀作用相结合 时,将引起裂纹状腐蚀,焊接残余应力即是产生应力 腐蚀裂纹的重要因素。 3 焊后热处理的方法 为了提高断裂韧性、降低残余应力水平,以增强 抗脆断的能力,软化材料组织和消除应力腐蚀开裂 的可能性,对压力容器等焊接结构要进行焊后热处 理,其主要目的: a. 释放焊接过程中参与的应力; b. 修整焊接处的形状、减少应力集中系数; C. 改善母材的金属塑性,降低热影响区硬度; d. 提高断裂韧性; e. 改善疲劳强度; f. 恢复或提高机械成型中降低的屈服强度; g. 提高抗应力腐蚀的能力。 焊后热处理按施工方法可分为炉内热处理和炉 外热处理,炉外热处理又可分为炉外整体热处理和 局部热处理。 炉内焊后热处理 炉内焊后热处理,原则上被加热工件一次整体 人炉,当容器长度大于退火炉不能一次人炉时,也可 在一定附加条件下分两次或两次以上人炉。 为消除压力容器等焊接结构件的残余应力,将 工件封闭在炉内进行加热是最理想的方法。优点为 加热温度均匀、温差小、易控制、保温效果好。由于加 热方法、工件尺寸和形状对热的流动和吸收有重大 } l ≤;% ,寥 j 《臻; } 、蝴I 墓 l¨§ 《￡ % 李向阳:压力容器的焊后热处理 ·23· 影响,故必须对热处理操作的某些参数加以控制才 能达到预期目的。一般情况下需控制的参数有:加热 速度、冷却速度、保温时间、温度梯度、装炉和出炉温 度等,这些参数在国内外压力容器制造标准中都有 比较明确的规定。 炉外焊后热处