肖军 王晓磊
新疆维吾尔自治区特种设备检验研究院 新疆 830000
摘要：随着时代的进步，科技的发展，我国各项领域有着突飞猛进的发展，石油化工产业更有着很大的进步，同时在石油工业化产业的发展中也会出现各种技术方面的问题以及缺陷从而进行改良。本文就以热处理技术方面所出现的问题进行简要的分析及概述。热处理技术最主要的工作器械是压力容器，压力容器在我国的使用范围相对广泛并且用途很多，而压力容器主要用于运输危险的易燃易爆液体及气体，同时随着时代的发展压力容器对所使用的金属材质有着很大要求，所以压力容器的质量不合格会对工作人员的生命带来严重的危险，本文主要是对热处理技术中所出现的问题以及注意事项做出的简要阐述及分析。
关键词：压力容器设计制造；热处理问题
引言
在压力容器生产制造过程中，热处理能有效改善材料性能，同时可有效减少压力容器在焊接过程中产生的残余应力，提高压力容器各类焊缝处的性能。随着化工等行业的发展，压力容器的应用场景越来越多，结构日益复杂，并且在工业中的应用地位越来越高。为了保障设备使用安全，延长其使用寿命，降低行业发展的成本消耗，在压力容器设计时要关注热处理问题。
1.简述热处理技术原理
热处理的使用范围相对比较广泛，普遍用于金属铁器制造和锻炼上。热处理技术的主要工作原理是将所需要使用的固态材料进行热处理的技术使材料进行型体上，但是不去改变内部质量的变化。有效地使所制成的金属器械在使用，质量及性能各方面进行优化。由此看来金属热处理技术是对制造金属器械上的一个重要环节。热处理技术的主要有三个重要环节，分别有所使用器械的加热，保温，和热处理工艺品的冷却。在对于金属热处理技术的进行中，对器械所产生的温度有着相对较高的要求，所使用不同的金属材料制品在进行金属热处理技术的冷却方法和冷却时间有着很大的不同。在进行金属热处理技术保温环节时，操作人员要保证金属工艺制品在器械内和室外的温度保持一致，从而保证所加工的金属
器械内部质量不会产生变化。在进行金属热处理技术过程中每一个环节都是至关重要的，同时每一个环节都是不能出现纰漏的，保证产品的质量和消费者的体验感。
2.热处理技术以及压力容器热处理的重要性
当今石化行业已成为我国经济发展的支柱产业，石化行业中有许多高温高压反应的生产工艺，压力容器在其中得到了广泛应用。压力容器作为承载受压器件，内部工艺介质多为高压、高温和具有腐蚀性的气体或液体。运行必须可靠和安全，压力容器一旦失效损毁，其破坏力和泄露的介质将产生可怕的后果。压力容器的可靠性与制造用的钢材有着要的关系。在进行压力容器设计选材时，不仅要考虑其强度、韧性、塑性和耐腐蚀性，也要考虑加工焊接性能等。正确选材和采用合理热处理方式，能保证压力容器安全运行。热处理是通过在固态范围内对金属进行加热、保温和冷却的方法，改变金属内部组织结构，改善金属性能的工艺。多数金属材料在加热、保温和冷却时内部组织结构会发生变化，从而引起性能的变化。金属材料要做到有良好的使用性能，仅靠单纯调整其化学成分也无法到达要求，为满足加工和使用上的要求，热处理成为必要工序。压力容器的使用环境比较复杂和危险，所以要高度保障其运行的安全性和稳定性，否则容易产生工业事故，造成财产损失和人身危害。
因此，压力容器设计过程中，性能以及材料都要进行严格检验。压力容器热处理的质量效果，直接影响着压力容器本身的质量效果和工作效率，因此，设计人员要掌握一定的专业知识和技能，选取合理的热处理方式，保障压力容器的使用性能。
3.压力容器设计制造中的热处理问题
3.1不锈钢及其热处理
不锈钢作为压力容器设计制造常用材料，具有耐腐蚀的优点。目前，将含Cr量大于10．5%且具有不锈性和耐酸性能的一系列铁基合金定义为不锈钢。
不锈钢的分类方法很多，目前常用的是按照钢的组织状态分类，即马氏体不锈钢、铁素体不锈钢、奥氏体不锈钢、奥氏体—铁素体双相不锈钢、沉淀硬化不锈钢五类，压力容器设计制造中常用到下面三种不锈钢。
（1）铁素体不锈钢
铁素体不锈钢的成分特点是高铬低碳，组织为单相铁素体。铁素体不锈钢在退火或正火状态下使用，强度较低、塑性很好。主要应用于对耐蚀性要求高而强度不高的工况，例如化工设备、容器和管道等。铁素体不锈钢在加热冷却过程中不发生相变，因而不能进行热处理强化，可通过加入Ti、Nb等强碳化物形成元素或经冷塑性变形及再结晶来细化晶粒。这类钢广泛应用于硝酸和氮肥工业的耐蚀件。
（2）奥氏体不锈钢
奥氏体不锈钢的成分特点是低碳高铬镍，C含量大多在0.10%以下，组织为单相奥氏体。奥氏体不锈钢具有良好的耐蚀性、冷热加工性及焊接性，高的韧性和塑性。典型钢号如Cr18Ni9型（即18－8型不锈钢），钢中常加入Ti或Nb以防止晶间腐蚀。其强度、硬度很低，塑性、韧性和耐蚀性均较马氏体型不锈钢更好。奥氏体不锈钢较适宜作冷成型，其焊接性能也较好。与马氏体型不锈钢比较，其机械加工(如切削)性能较差，当碳化物在晶界析出时，还会产生晶间腐蚀现象，应力腐蚀倾向也较大。奥氏体不锈钢常用的热处理为固溶处理，即加热到920℃～1150℃使碳化物溶解后水冷，获得单相奥氏体组织。对于含Ti或Nb的钢，在固溶处理后还要进行稳定化处理，即加热到850℃～880℃，使钢中Cr的碳化物完全溶解，而Ti或Nh的碳化物不完全溶解，然后缓慢冷却，使TiC充分析出，以防止发生晶间腐蚀。
（3）铁素体—奥氏体双相不锈钢
铁素体—奥氏体双相不锈钢是指金相组织由铁素体和奥氏体两相组成的不锈钢，其固溶组织中铁素体和奥氏体各占一半，一般较少相的含量至少在30%以上。这类钢提高了Cr含量或加入其它铁素体形成元素，其晶间腐蚀和应力腐蚀破坏倾向较小，强度、韧性和焊接性能较好。
铁素体—奥氏体双相不锈钢兼有奥氏体和铁素体不锈钢的特性，与铁素体不锈钢相比，它的韧性高、脆性转变温度低、耐晶间腐蚀和焊接性能显著提高，但仍能保留470℃脆性、σ相脆性等。与奥氏体不锈钢相比，其强度水平高，其屈服强度是奥氏体不锈钢的2倍，此外耐晶间腐蚀、耐应力腐蚀破裂、耐腐蚀疲劳性能显著提高。因为具有以上特点，铁素体—奥氏体双相不锈钢的应用场景更加广泛。
3.2压力容器焊后热处理
压力容器在经过焊接后，为消除残余应力，需要进行焊后热处理。其方式可分为整理热处理、局部热处理和分段热处理。如条件允许，优先采用炉内整体加热的方式；当条件不具备时，可采用分段热处理，但应控制重复加热长度不小于1.5m，且相邻部分应进行保温，从而避免产生温度梯度影响材料的组织性能。B、C、D、E类焊接接头允许采用局部热处理，在做局部热处理时，为避免产生有害变形，可扩大加热范围，同时也要注意控制温度梯度。
结语
压力容器作为工业生产的常用设备，压力容器的安全性和稳定性对行业生产效率有着直接影响，不管是任何形式的危险，都可能对工业生产造成严重的破坏。为了进行更加稳定高效地生产发展，压力容器的热处理必须落实到位，相关人员仔细区分金属材料性质，选择最佳处理方案，实现压力容器应用的最大效果，有效保障压力容器在各种工作环境下使用的安全性。
参考文献
[1]GB/T24511－2017，承压设备用不锈钢和耐热钢钢板和钢带[S]．
[2]李爱秋，刘莹，赵鑫．钢制压力容器焊后热处理[J]．辽宁化工，2012
，41(5):465－467．
[3]刘亚楠．低温压力容器设计探究[J]．盐科学与化工，2020，49(12):46－48．
[4]程京山，夏德富．不锈钢复合板在井矿盐蒸发设备上的应用[J]．盐科学与化工，2020，49(4):43－45．