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壓力容器設計中的熱處理問(wèn)題研究

來(lái)源:濮陽(yáng)市安諾能源科技有限公司    發(fā)布時(shí)間:2020-01-09

摘要:現階段,在石油化工生產(chǎn)過(guò)程中,壓力容器最為常見(jiàn)。而在對壓力容器進(jìn)行設計的過(guò)程中,需要關(guān)注熱處理這一工序的重要性。通過(guò)熱處理的方式能夠對壓力容器材料本身的金屬性能進(jìn)行有效地改善,而在完成壓力容器的焊接作業(yè)后,展開(kāi)熱處理,使焊接殘余應力得以降低,全面提升焊接接頭性能,以保證在實(shí)際使用過(guò)程中壓力容器更加安全。為此,文章將壓力容器的設計作為研究重點(diǎn),闡述了熱處理的問(wèn)題,以供參考。
壓力容器在石油化工生產(chǎn)中被廣泛應用,特別是在對帶壓氣體與液化氣體收集和存儲過(guò)程中,發(fā)揮著(zhù)關(guān)鍵性的作用。受石油化工生產(chǎn)介質(zhì)的特殊性影響,其中的有毒有害氣體很多,為此,危險性也隨之提高。由此可見(jiàn),壓力容器的設計與制造同化工生產(chǎn)的安全性聯(lián)系緊密。正是受諸多因素的影響與作用,對壓力容器材料之間的縫隙要求也不斷提高。因此在對壓力容器進(jìn)行設計與制造的過(guò)程中,需要應用熱處理的方式。文章對壓力容器設計方面的熱處理技術(shù)展開(kāi)了研究與分析,并從奧氏不銹鋼材質(zhì)、金屬復合板式壓力容器焊接以及液態(tài)氨介質(zhì)三個(gè)方面研究了壓力容器的熱處理,希望能夠對壓力容器設計中的熱處理作業(yè)提供有價(jià)值的理論依據。
1、 對壓力容器設計熱處理技術(shù)的解構
把金屬工件放置與特定介質(zhì)當中并加熱,在達到具體溫度以后,針對不同的速度所采取的冷卻工藝就是金屬熱處理技術(shù)。其中,熱處理具體指的就是不對工件的外形和化學(xué)性質(zhì)帶來(lái)影響,而對金屬的微觀(guān)結構進(jìn)行改變,確保工件可以達到特定的物理與力學(xué)性能要求。
1.1加熱
在熱處理技術(shù)當中,加熱是熱處理工序當中的第一步,作用不容小覷。但是加熱的方式具有多樣性。其中,在熱處理技術(shù)的應用初期,木炭與煤是主要的加熱方式,而后逐漸開(kāi)始使用液體燃料與氣體燃料,還有電加熱的方式[1]?,F階段,還可以使用熔融金屬進(jìn)行加熱處理,其中,液體鈉與鉀的加熱效果十分理想。另外,在加熱處理方面,為保證熱處理的質(zhì)量,就必須要重視加熱的溫度。實(shí)際選擇的加熱溫度一定要考慮到加熱材質(zhì)和目的,并且跟隨其變化而改變。一般情況下,應當保證實(shí)際阿基熱的問(wèn)題高于相比溫度,這樣才能夠更好地獲取高溫組織。
1.2保溫
在金屬材料的表面溫度達到標準要求以后,應當使其保持特定時(shí)間,進(jìn)而減小材料內外溫差,實(shí)現溫度的一致性。而在整個(gè)過(guò)程當中,金屬材料纖維組織會(huì )發(fā)生根本性的改變,以保證更好地滿(mǎn)足材質(zhì)的性能。除此之外,若加熱速度相對較快,且金屬材料的內部與外部溫差相差不大,則無(wú)需經(jīng)過(guò)保溫這一過(guò)程,可以直接冷卻。
1.3冷卻
在熱處理過(guò)程中,冷卻這一工序十分關(guān)鍵。由于采取的工藝存在差異,金屬材料在冷卻方面的速度也存在極大的區別。通常,退火冷卻的速度最慢,能夠在金屬材料硬度不斷降低的同時(shí),提升材料本身塑性。冷卻速度次之的是正火冷卻的方式,可以有效地提升低碳鋼力學(xué)性能,合理地改善切削加工性,實(shí)現晶粒的細化,有效消除組織缺陷。冷卻速度最快的方式就是淬火冷卻,不僅可以保證鋼件具備馬氏體組織,同時(shí)還能夠增強工件的硬度、耐磨性與強度,以保證后續熱處理工作的正常開(kāi)展[2]。受不同速率冷卻處理的影響,可以得到不同的物理性質(zhì)工件,以保證可以在具體情況的作用下更靈活地應用在化工生產(chǎn)中。
2、 不同材質(zhì)類(lèi)型壓力容器設計的熱處理探究
針對不同化工生產(chǎn)需求,所需要的壓力容器材質(zhì)類(lèi)型也有所差異。不同類(lèi)型材質(zhì)在壓力容器的處理方面也同樣需要給予一定的重視。以下將針對材質(zhì)類(lèi)型不同的壓力容器熱處理展開(kāi)相應的分析和研究。
2.1奧氏不銹鋼材質(zhì)
由于奧氏不銹鋼的熱塑性效果十分理想,因此很容易實(shí)現軋制、擠壓與鍛造、熱穿孔等多種加熱工目的。與此同時(shí),奧氏不銹鋼中包含了鉬與銅等多種元素,具有極強的耐腐蝕性能與耐酸性能?;诖?,在壓力容器加工及制造過(guò)程中,奧氏不銹鋼應用十分廣泛。目前階段,不銹鋼熱處理的技術(shù)標準并未明確地規定出處理的方式[3]。奧氏不銹鋼的熱塑性與韌性效果理想,加工殘余剪應力會(huì )比較小,并不需要采取消除應力這一熱處理環(huán)節。一般來(lái)講,熱處理溫度需要控制在600~620℃,并且經(jīng)歷24h保溫,隨后展開(kāi)緩慢的冷卻處理。在這種情況下,會(huì )改變奧氏不銹鋼的金屬結構,即過(guò)敏化。由此可見(jiàn),將常規熱處理的方法應用在奧氏不銹鋼中并不可行,一定要考慮到壓力容器實(shí)際應用的環(huán)境,進(jìn)而制定出明確的熱處理方案,與生產(chǎn)需求相吻合。
2.2金屬復合板式壓力容器焊接熱處理
金屬復合板就是在金屬表面覆蓋另一種金屬的板子,在不影響使用效果的基礎上有效地節省資源,并適當地節約成本。正因為如此,金屬復合板在制造防腐壓力容器方面應用十分廣泛。其中,在對金屬復合板式壓力容器進(jìn)行熱處理的過(guò)程中,如果溫度過(guò)高,則會(huì )嚴重影響復合板自身的熱力學(xué)性能,最明顯的就是不銹鋼復合板。如果在焊接以后采取熱處理,就會(huì )嚴重影響焊頭,嚴重的還會(huì )出現碳化的問(wèn)題,對于復合板耐腐蝕性及力學(xué)性能也會(huì )產(chǎn)生直接的影響[4]。但是,若壓力容器材料采用的是不銹鋼復合板,那么就需要針對熱處理對于材料所產(chǎn)生的影響進(jìn)行充分考慮,而且應當保證選擇與要求相吻合的復合材料。除此之外,應當針對焊后熱處理問(wèn)題予以正確地對待,適當調整加熱的溫度與保溫的時(shí)間,經(jīng)過(guò)長(cháng)期實(shí)驗來(lái)獲取最佳熱處理的條件。
2.3液態(tài)氨介質(zhì)
針對液態(tài)氨壓力容器而言,其自身具有一定的特殊性,但是,并不是以液態(tài)氨為介質(zhì)的所有壓力容器都要經(jīng)過(guò)熱處理,相反,則應當考慮到應力腐蝕的具體情況明確。所以,鋼制壓力容器也被當作判斷的具體標準。
若介質(zhì)是液態(tài)氨,那么環(huán)境的含水量是不能超過(guò)0.2%的,同時(shí)容易受空氣污染的情況;使用的溫度不低于-5℃。只要與以上情況中的一種相吻合,就必須要采取壓力容器熱處理的方式?;诖?,殼層介質(zhì)是液氨的固定管板式換熱器,因其結構相對特殊,所以是難以實(shí)現熱處理的。針對這一情況,應當積極運用分布多次熱處理的方式[5]。其中,操作方法步驟是:①對換熱器殼體采取部件熱處理方式;②在殼體和管板焊接作業(yè)完成以后,需要針對兩道焊縫展開(kāi)局部的熱處理操作。在上述步驟完成以后,就意味著(zhù)壓力容器熱處理工藝完成。
3 結束語(yǔ)
綜上所述,基于科學(xué)技術(shù)的發(fā)展,壓力容器被廣泛應用在能源、醫學(xué)以及化工等領(lǐng)域中。在這種情況下,也同樣使得壓力容器質(zhì)量有所保障。在此過(guò)程中,壓力容器設計制造的熱處理技術(shù)應用發(fā)揮著(zhù)關(guān)鍵性的作用,能夠對金屬的性能及應力消除方面進(jìn)行有效地改善[6]。由此可見(jiàn),在設計壓力容器的過(guò)程中,工作人員一定要充分考慮材料性能,有效完善并改進(jìn)熱處理工藝,實(shí)現壓力容器質(zhì)量的全面提升。通過(guò)對壓力容器設計熱處理問(wèn)題的探究,希望為其提供一定的幫助。



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