摘 要 现如今已经进入了21世纪新时代,在这个新的时代中科技已经相当发达,压力容器已经在各个范围领域被广泛应用,但是使用压力容器最多的地方就是石油化工的生产,在压力容器设计中的热处理技术对于整个设计都尤为重要,所以我们要将热处理技术的重视程度再提高一个层次。热处理技术融入压力容器当中能够将焊接的残余力进行有效降低,除此之外,还能够将焊接头的性能大大的提升,最重要的是压力容器本身的金属性质也由此改变。将热处理技术融入压力容器的设计当中,压力容器的安全系数从而也就大幅度提升了许多。
关键词 热处理;压力容器;应用
引言
在石油化工生产的工作中最容易发现压力容器的身影,壓力容器在对带压气体与液化气体的收集过程中也起到了非常关键的作用。石油化生产不仅当中有很多的有害气体,并且其介质也大有不同,所以,它的危险系数也增高了许多。在压力容器的制造当中,每一个环节对于安全性与可靠性都有着非常密切的联系,并且很多专业人士认为,在进行设计阶段时,设计阶段的好与坏对于周边设备的安全也有着非常重要的联系。经过相关调查发现,很多设计人员根本不具备专业的知识,并且只是依赖计算机,所以再设计的过程中就埋下了安全隐患。
1 压力容器设计热处理技术[1]
1.1 热处理工序——加热
在热处理技术的过程中加热显而易见是其中非常重要的一个步骤,并且也是热处理技术的第一步。加热这项工作也分为很多种方式,最早时期,一般只是使用木炭与煤来进行加热,但在经过改善后,一般使用气体燃料来进行加热,并且还非常的环保,近年来,还发现有使用液体的钠与钾来进行加热,经调查发现,使用这两种液体加热具有非常好的加热效果。在加热的处理技术当中,加热的温度对于热处理质量有着非常大的联系,一般在加热的过程中加热到相比温度以上更便于获得高温组织。
1.2 热处理工序——保温
在金属材料经过热处理之后,该温度达到所需温度时,我们要将这个温度保持一段时间,这样内外的温度就能够保持一致。只有金属材料显微组织进行了转变,才能够将其加入到设计加工当中。若在加热过程中,出现加热速度过快的情况,在金属材料的温差不大的情况下直接进入冷却步骤即可。
1.3 热处理工序——冷却
在热处理过程中冷却这道工序是一项非常重要的工序,并且不可或缺,工艺的不同也就导致材料冷却速度的不同。退火的冷却速度在冷却工序中是最慢的,退火的作用主要将金属材料的硬度进行降低,提高金属材料的塑性;正火的冷却速度比退火稍快一些,其主要作用是将低碳钢的力学性能进行提高,并且改善切削的加工性;淬火在冷却过程中是最快的冷却方式,使用淬火进行加工不仅能够提高工件的硬度与耐磨性还能够使钢件获得马氏体组织。所以在进行热处理的过程中一定要根据情况来定使用哪一种冷却方式。
2 压力容器设计中的热处理问题分析[2]
2.1 奥氏体不锈钢材料的热处理问题分析
通常在金属焊接之后需要进行热处理,因为在高温下金属和合金材料的变形指数将会降低,那么高应力就会发生流型变化,因此通过热处理可以消除这种应力,从而提升焊接之后的金属材料的柔韧度和抗腐蚀能力。一般而言金属材料的结构属于体心立方晶体结构进行这种热处理效果较好,而面心立方体结构的金属材料则不需要采用热处理,奥氏体金属材料就是一种面心立方体结构,这种结构的滑移面较多,所以韧性较强。因此在大部分的应用下,奥氏体不锈钢金属材料一般是不需要进行热处理,这和奥氏体金属材料其本身的金属特性有着密切的关系,因为奥氏体不锈钢材料在韧性和塑形方面的性能都很好,而且残余应力的性能相对较小。由此可见奥氏体不锈钢的热处理反而会产生不良影响,但是如果采用奥氏体不锈钢制作的压力容器要使用在较高的腐蚀环境下,而且温度也相对较高,此时就需要采用合适的热处理方案来综合改变奥氏体不锈钢的金属性能,从而满足具体的使用需求。
2.2 需要进行热处理的液氨容器应该满足的条件
液氮压力容器在内部应力的作用下非常容易出现变形与裂痕等现象,时间久了,液氮压力容器的裂痕到一定程度了就会发生断裂,最后导致非常严重的工业事故,如液氮泄露等。为了防止以上事故的发生,并将应力的影响彻底去除,我们应该对容器进行热处理。对于液压容器必须要进行热处理的条件主要有以下几种情形:一是液氨浓度较高的情况。液氮本身具有非常强的腐蚀性,一旦触碰到金属就会对金属造成非常大的影响,液氮的浓度越高这也就代表着它的腐蚀性就越高,所以将金属的热处理准备做好是多么重要的一个步骤;第二种情况是,液氮中的含水量非常的低,只有仅仅的零点二,所以进行热处理也是非常重要的;第三液氮发生意外的原因大部分来自于容器储存的环境温度太高。
2.3 力容器材料为代用材料时的热处理方法
在生产压力容器的过程中,制造商有时不能购买到符合设计的材料,有时制造商就会用其他材料替代,比如没有厚材料时用薄材料替代,或者,没有薄材料时用厚材料替代。在厚材料替代薄材料的时候一定要将是否能符合热处理的要求考虑到位,除此之外还需要将GB150.4-2011第8.1.1条融入进去,钢板冷成型受压元件,当符合下列任意条件之一,应于成型后进行相应热处理恢复材料的性能。
2.4 焊后热处理的相关方法
热处理大概分为以下几个处理方式:整体热处理和炉内整体热处理与分段热处理,当我们在进行炉内热处理的时候,他的方法是把压力容器全部放入炉内进行热处理。若在对容器等元件进行热处理的情况下,我们应该将炉内整体热处理方法用于其中。由此可见,作为设计人员需要考虑到的东西有很多,不仅要考虑材料与实际的情况,还要在编制图纸时对使用热处理时进行相对的标注,除此之外,热处理也需要进行提升与改善,提出建议也是有必要的。
3 结束语
根据上文所述,在这个科学技术横飞的时代中,很多化工领域都将压力容器广泛地应用到工作中去。将热处理技术融入压力容器设计当中,不仅能够将金属的性能进行有效提高,并且还可以进行应力的消除,效果非常显著。所以,考虑材料的性能与有效地将热处理工艺进行完善,就是工作人员最为重要的任务,除此之外压力容器的质量也就因此而提升许多。
参考文献
[1]姜凯.压力容器设计中的热处理问题研究[J].工程技术研究,2017,(2).
[2]张浩.热处理技术在石油压力容器中的应用探析[J].化工管理,2017,(3).
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