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   壓力容器涉及四種熱處理：焊后熱處理（消除應(yīng)力熱處理）；改善材料性能熱處理；恢復(fù)材料性能熱處理；焊后消氫處理。

基本概念

       焊后熱處理（消除應(yīng)力熱處理）：廣義地說(shuō)，焊后熱處理就是在工件焊完之后對(duì)焊接區(qū)域或焊接構(gòu)件進(jìn)行的熱處理。其內(nèi)容包括消除應(yīng)力退火、完全退火、固熔、正火、正火加回火、回火、低溫消除應(yīng)力、析出熱處理等。狹義地說(shuō)，焊后熱處理僅指消除應(yīng)力退火，即為了改善焊接區(qū)的性能和消除焊接殘余應(yīng)力等有害影響，從而對(duì)焊接區(qū)及有關(guān)部位在金屬相變溫度點(diǎn)以下均勻而有充分地加熱，然后又均勻冷卻的過(guò)程。許多情況下所討論的焊后熱處理實(shí)質(zhì)上就是焊后消除應(yīng)力熱處理。

       改善材料性能熱處理：需要通過(guò)熱處理來(lái)達(dá)到材料的設(shè)計(jì)強(qiáng)度、韌性指標(biāo)的，如螺栓材料35CrMoA，原材料為熱軋狀態(tài)，圖樣要求使用狀態(tài)為調(diào)質(zhì)，調(diào)質(zhì)處理提高了材料的性能。

      恢復(fù)材料性能熱處理：制造中因冷加工成形使材料發(fā)生較大變形或組織發(fā)生較大變化而影響材料微觀組織和力學(xué)性能時(shí)，或當(dāng)要求材料的使用熱處理狀態(tài)與供貨狀態(tài)一致，但在制造過(guò)程中破壞了材料的供貨熱處理狀態(tài)時(shí)，應(yīng)對(duì)受壓元件進(jìn)行恢復(fù)材料性能熱處理。

        焊后消氫處理：是指在焊接完成以后，焊縫尚未冷卻至100℃以下時(shí)，進(jìn)行的低溫?zé)崽幚怼Ｒ话阋?guī)范為加熱到200~350℃，保溫2-6小時(shí)。焊后消氫處理的主要作用是加快焊縫及熱影響區(qū)中氫的逸出，對(duì)于防止低合金鋼焊接時(shí)產(chǎn)生焊接裂紋的效果極為顯著。

實(shí)施要求

      （1）制造單位應(yīng)編制熱處理工藝文件并嚴(yán)格實(shí)施，需進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)熱處理的，還應(yīng)單獨(dú)提出現(xiàn)場(chǎng)熱處理的具體要求。

      （2）焊接工作全部結(jié)束并經(jīng)過(guò)檢驗(yàn)合格后，方可進(jìn)行焊后熱處理，所有種類的熱處理均應(yīng)在耐壓實(shí)驗(yàn)前進(jìn)行。

      （3）熱處理（裝置）爐配有自動(dòng)記錄曲線的測(cè)溫儀表，并且繪制熱處理的時(shí)間與溫度的曲線。

奧氏體不銹鋼熱處理

        焊后熱處理是利用金屬材料在高溫下屈服極限的降低，使應(yīng)力高的地方產(chǎn)生塑性流變，從而達(dá)到消除焊接殘余應(yīng)力的目的，同時(shí)可以改善焊接接頭及熱影響區(qū)的塑性和韌性，提高抗應(yīng)力腐蝕的能力。這種消除應(yīng)力的方法在具有體心立方晶體結(jié)構(gòu)的碳素鋼、低合金鋼制壓力容器中被廣泛采用。奧氏體不銹鋼的晶體結(jié)構(gòu)是面心立方，由于面心立方晶體結(jié)構(gòu)的金屬材料比體心立方具有更多的滑移面，因而表現(xiàn)出良好的韌性和應(yīng)變強(qiáng)化性能。另外，在壓力容器設(shè)計(jì)中，選用不銹鋼往往是為了防腐蝕和滿足溫度的特殊要求這兩個(gè)目的，加上不銹鋼與碳素鋼和低合金鋼相比價(jià)格昂貴，所以其壁厚都不會(huì)很厚。因此，從正常操作的安全性考慮，沒(méi)有必要對(duì)奧氏體不銹鋼制壓力容器提出焊后熱處理的要求。至于因使用而出現(xiàn)的腐蝕，材料不穩(wěn)定，如：疲勞，沖擊載荷等不正常操作條件而帶來(lái)的惡化情況，在常規(guī)設(shè)計(jì)中是難以考慮的。如果存在這些情況，需要由有關(guān)的科技人員（如：設(shè)計(jì)、使用、科研等有關(guān)單位）經(jīng)過(guò)深入研究，對(duì)比實(shí)驗(yàn)，拿出切實(shí)可行的熱處理方案并確保壓力容器的綜合使用性能不受影響。否則，如果沒(méi)有充分考慮熱處理對(duì)于奧氏體不銹鋼制壓力容器的需要與可能，簡(jiǎn)單地類比碳素鋼與低合金鋼的情況而對(duì)奧氏體不銹鋼提出熱處理要求，往往是行不通的。

        在現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)中，對(duì)奧氏體不銹鋼制壓力容器是否進(jìn)行焊后熱處理的沒(méi)有明確要求。在GB150.4《壓力容器》第8.2.4條中規(guī)定：“當(dāng)需要對(duì)奧氏體型不銹鋼、奧氏體-鐵素體型不銹鋼進(jìn)行焊后熱處理時(shí)，按設(shè)計(jì)文件規(guī)定”。在GB150.4《壓力容器》第8.2.5條中規(guī)定： “除設(shè)計(jì)文件另有規(guī)定，奧氏體型不銹鋼、奧氏體-鐵素體型不銹鋼的焊接接頭可不進(jìn)行熱處理”。 TSG21-2016 “容規(guī)”的第3.2.11條規(guī)定：“奧氏體不銹鋼和有色金屬制壓力容器焊接后一般不要求做焊后熱處理，如有特殊要求需進(jìn)行熱處理時(shí)，應(yīng)當(dāng)在設(shè)計(jì)圖樣上注明?！?/p>

整體熱處理

        由于受制造廠條件限制，及經(jīng)濟(jì)利益的考慮，許多人曾探索用其他方式代替壓力容器的整體熱處理，雖然這些探索是有益和可貴的，但是目前還不能替代壓力容器的整體熱處理。在目前有效的標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)程中，還沒(méi)有放寬對(duì)整體熱處理的要求。在各種代替整體熱處理的方案中比較典型的有：局部熱處理，錘擊法消除焊接殘余應(yīng)力，爆炸法消除焊接殘余應(yīng)力及振動(dòng)法，熱水浴法等。

       局部熱處理：在GB150.4《壓力容器》8.2.6.5中規(guī)定：“B、C、D、E類焊接接頭，球形封頭與圓筒連接接頭以及缺陷焊補(bǔ)部位，允許采用局部熱處理方法?！边@條規(guī)定意味著筒體上的A類焊縫不允許采用局部熱處理方法，即：整臺(tái)設(shè)備不允許采用局部熱處理方法，原因之一是焊接殘余應(yīng)力不能夠?qū)ΨQ消除。

       錘擊法消除焊接殘余應(yīng)力：即通過(guò)人工錘擊，在焊接接頭的表面迭加一層壓應(yīng)力，從而部分抵消殘余拉應(yīng)力的不利作用。這種方法從原理上講對(duì)防止應(yīng)力腐蝕開(kāi)裂是會(huì)有一定抑制作用的。但是由于在實(shí)踐操作過(guò)程中沒(méi)有量化指標(biāo)和較嚴(yán)格的操作規(guī)程，加上對(duì)比使用的驗(yàn)證工作不夠，而未被現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)所采用。 

        爆炸法消除焊接殘余應(yīng)力：是將炸藥特制成膠帶狀，在設(shè)備的內(nèi)壁粘在焊接接頭表面上，其機(jī)理與錘擊法消除焊接殘余應(yīng)力相同。據(jù)說(shuō)此法可以彌補(bǔ)錘擊法消除焊接殘余應(yīng)力的一些不足之處，但是，有單位在兩個(gè)條件相同的液化石油汽儲(chǔ)罐上分別采用整體熱處理和爆炸法消除焊接殘余應(yīng)力進(jìn)行對(duì)比試驗(yàn)，一年后開(kāi)罐檢查發(fā)現(xiàn)前者焊接接頭完好如初，而經(jīng)爆炸法消除焊接殘余應(yīng)力儲(chǔ)罐的焊接接頭則出現(xiàn)許多裂紋。這樣，曾風(fēng)行一時(shí)的爆炸法消除焊接殘余應(yīng)力方法也就無(wú)聲無(wú)息了。還有一些其他的消除焊接殘余應(yīng)力的方法，由于種種原因都沒(méi)有被壓力容器行業(yè)所接受。

         總之，壓力容器焊后整體熱處理（含爐內(nèi)分段熱處理）雖然具有能耗大，周期長(zhǎng)的不足，且在實(shí)際操作中因壓力容器結(jié)構(gòu)等因素面臨種種困難，但它仍是目前壓力容器行業(yè)中唯一被各方面都能接受的消除焊接殘余應(yīng)力的方法。