文档介绍：化工压力容器焊后热处理探讨王明明崔政斌(山西天脊煤化集团, 潞城047507) 摘要从压力容器的脆性破坏、疲劳破坏、应力腐蚀及机械性能诸方面论述了压力容器焊后热处理的必要性及问题。关键词压力容器焊接热处理脆性破坏疲劳破坏应力腐蚀压力容器在化工生产中的应用十分广泛,是化工生产的重要装备之一。随着化工生产技术的进步,为满足大容量、耐高压、耐高温、耐低温、耐腐蚀的要求,也不断地给压力容器的设计、选材、制造提出新的课题。当前, 大多数化工用压力容器是采用焊接工艺制造而成的,本文就化工用压力容器的焊后热处理作一些粗浅的探讨。 1 基本概念所谓焊后热处理,是为了改善焊接区的性能、消除焊接残余应力等有害影响,将焊件均匀加热到足够高的温度,并保持一定时间, 然后均匀冷却的过程。压力容器在焊接的同时,也使靠近焊缝两侧的母材上经受了复杂的热循环,形成了热影响区,带来了焊接残余应力。故此,焊后热处理作为保证压力容器制造质量的一项关键技术,已引起压力容器制造者越来越多的关注。在压力容器制造行业,对是否需要进行焊后热处理及采用怎样的热处理条件,应该作为一个重要的课题来研究。因为有的时候, 焊后热处理的确在改善组织性能、降低残余应力、提高压力容器制造质量上收到良好的效果;但也有些场合,不仅得不到预想效果, 甚至与之相反,如出现母材或焊缝性能劣化, 产生再热裂纹或新的残余应力等。因此,为了使必须焊后热处理的场合收到最佳效果,取消不必要甚至有害的焊后热处理,必须根据材质、结构、焊接工艺、使用目的和环境条件等,探讨焊后热处理的必要性。 2 脆性破坏在压力容器焊后热处理的研究中,最重要的问题是在下列场合预防脆性破坏:(1)低温压力容器使用时;(2)常温压力容器使用及耐压实验时;(3)高温压力容器耐压实验时。以前,钢材的焊接性能较差,焊后热处理的作用特别大。现在,随着冶金技术的发展,厚度在50mm以内的碳钢、高强钢等焊接一般不会产生裂纹等重大缺陷。而且,包括热影响区在内,使用条件下具有足够断裂韧性的钢材也比较普遍。因此,如果正确选择材料及焊接施工条件,严格施工管理,从防止脆性破坏的角度看,采用焊后热处理的必要性已显著下降。 3 疲劳破坏在压力容器制造中为了提高疲劳强度, 采用修整焊接处的形状、减少应力集中系数的方法,比减少残余应力的方法更有效,因而很少以提高疲劳强度为目的而进行焊后热处理。即当材料到可能出现疲劳破坏时,人们会认真研究焊接处的形状和质量,所以,设计时如能正确地考虑疲劳强度问题,残余应力就不至于使疲劳达到临界状态。但是,化工用压力容器接管等部位,残余应力与由形状引起的应力集中重叠,呈现出复杂的三向应力状态时,焊后热处理对防止疲劳破坏是有效的而且是必要的。· 198 · 化工劳动保护2000年第21卷第6期 4 应力腐蚀焊接残余应力及热影响淬硬是产生应力腐蚀裂纹的重要因素,所以焊后热处理对防止应力腐蚀裂纹十分有效。作为一种腐蚀现象,应力腐蚀裂纹产生的方式也因腐蚀性介质的浓度、温度以及母材与焊接区的成分、组织、表面状态、应力状态等存在的微妙差异而不同。所以,忽视腐蚀性介质的性质、材料选择、焊接施工和管理,而认为只要施以焊后热处理就可解决应力腐蚀的观点是危险的。以防止应力腐蚀裂纹为目的的焊后热处理,更要注意其计划、实施、管理,以便降低硬度,使残余应力得以降低和平缓分布。同时,还必须