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壓力容器設計中的熱處理問題研究
    發布日期:2018-09-21 

  摘要:現階(jie)段,在(zai)石(shi)油化工生產(chan)過(guo)程(cheng)(cheng)中(zhong),壓(ya)(ya)力(li)容(rong)器(qi)最為常(chang)見。而在(zai)對壓(ya)(ya)力(li)容(rong)器(qi)進(jin)行(xing)設(she)計(ji)的(de)(de)過(guo)程(cheng)(cheng)中(zhong),需要關注熱(re)處理(li)這(zhe)一工序的(de)(de)重要性。通過(guo)熱(re)處理(li)的(de)(de)方(fang)式能夠對壓(ya)(ya)力(li)容(rong)器(qi)材(cai)料(liao)本身的(de)(de)金屬性能進(jin)行(xing)有(you)效地改善,而在(zai)完成壓(ya)(ya)力(li)容(rong)器(qi)的(de)(de)焊接(jie)作(zuo)業后,展(zhan)開(kai)熱(re)處理(li),使焊接(jie)殘余應(ying)力(li)得(de)以(yi)降低,全面提升焊接(jie)接(jie)頭性能,以(yi)保證在(zai)實際(ji)使用過(guo)程(cheng)(cheng)中(zhong)壓(ya)(ya)力(li)容(rong)器(qi)更加安全。為此(ci),文章將壓(ya)(ya)力(li)容(rong)器(qi)的(de)(de)設(she)計(ji)作(zuo)為研究重點,闡述(shu)了熱(re)處理(li)的(de)(de)問題,以(yi)供參考。

  壓力容(rong)(rong)器(qi)在(zai)石油化工(gong)(gong)生(sheng)產中(zhong)被廣泛應用,特(te)別是在(zai)對(dui)(dui)帶壓氣(qi)(qi)體(ti)(ti)與(yu)液化氣(qi)(qi)體(ti)(ti)收集(ji)和存儲過(guo)程中(zhong),發揮著關鍵性(xing)的(de)作(zuo)用。受石油化工(gong)(gong)生(sheng)產介質的(de)特(te)殊性(xing)影(ying)響,其中(zhong)的(de)有毒(du)有害氣(qi)(qi)體(ti)(ti)很多,為此,危險性(xing)也(ye)隨之提高。由此可見(jian),壓力容(rong)(rong)器(qi)的(de)設(she)計(ji)(ji)與(yu)制造(zao)(zao)同化工(gong)(gong)生(sheng)產的(de)安全性(xing)聯系緊密。正是受諸(zhu)多因素(su)的(de)影(ying)響與(yu)作(zuo)用,對(dui)(dui)壓力容(rong)(rong)器(qi)材料之間的(de)縫隙要求(qiu)也(ye)不(bu)斷提高。因此在(zai)對(dui)(dui)壓力容(rong)(rong)器(qi)進行設(she)計(ji)(ji)與(yu)制造(zao)(zao)的(de)過(guo)程中(zhong),需要應用熱(re)(re)處理的(de)方式(shi)。文章對(dui)(dui)壓力容(rong)(rong)器(qi)設(she)計(ji)(ji)方面(mian)的(de)熱(re)(re)處理技術展開了研究與(yu)分析,并從奧氏不(bu)銹鋼材質、金(jin)屬復合(he)板式(shi)壓力容(rong)(rong)器(qi)焊接(jie)以及液態氨介質三個方面(mian)研究了壓力容(rong)(rong)器(qi)的(de)熱(re)(re)處理,希望能夠對(dui)(dui)壓力容(rong)(rong)器(qi)設(she)計(ji)(ji)中(zhong)的(de)熱(re)(re)處理作(zuo)業提供有價(jia)值的(de)理論依據(ju)。

  1、 對壓力容器設計熱處理技術的解構

  把金(jin)屬工件放置(zhi)與特(te)定介質(zhi)當中并加熱,在(zai)達到(dao)(dao)具體溫度以后,針對不同的速度所采取的冷卻工藝就是金(jin)屬熱處理技術。其中,熱處理具體指的就是不對工件的外形和化學性(xing)質(zhi)帶(dai)來影響,而對金(jin)屬的微觀結構進(jin)行改變,確保(bao)工件可(ke)以達到(dao)(dao)特(te)定的物(wu)理與力學性(xing)能要(yao)求。

  1.1加熱

  在熱(re)(re)(re)處(chu)(chu)理(li)(li)技術(shu)當(dang)中,加(jia)(jia)熱(re)(re)(re)是熱(re)(re)(re)處(chu)(chu)理(li)(li)工(gong)序當(dang)中的(de)(de)第(di)一步,作用(yong)(yong)不容小覷。但是加(jia)(jia)熱(re)(re)(re)的(de)(de)方式具(ju)有多(duo)樣(yang)性。其中,在熱(re)(re)(re)處(chu)(chu)理(li)(li)技術(shu)的(de)(de)應用(yong)(yong)初(chu)期,木炭與煤是主要(yao)(yao)的(de)(de)加(jia)(jia)熱(re)(re)(re)方式,而(er)后逐漸開始使用(yong)(yong)液體燃料與氣體燃料,還有電加(jia)(jia)熱(re)(re)(re)的(de)(de)方式[1]。現階段(duan),還可(ke)以(yi)使用(yong)(yong)熔(rong)融金屬進行加(jia)(jia)熱(re)(re)(re)處(chu)(chu)理(li)(li),其中,液體鈉與鉀的(de)(de)加(jia)(jia)熱(re)(re)(re)效果十分理(li)(li)想。另(ling)外(wai),在加(jia)(jia)熱(re)(re)(re)處(chu)(chu)理(li)(li)方面(mian),為保證(zheng)熱(re)(re)(re)處(chu)(chu)理(li)(li)的(de)(de)質量(liang),就(jiu)必須要(yao)(yao)重視加(jia)(jia)熱(re)(re)(re)的(de)(de)溫度。實際(ji)選擇的(de)(de)加(jia)(jia)熱(re)(re)(re)溫度一定要(yao)(yao)考慮到加(jia)(jia)熱(re)(re)(re)材質和目(mu)的(de)(de),并且跟隨其變化而(er)改變。一般情況(kuang)下,應當(dang)保證(zheng)實際(ji)阿基熱(re)(re)(re)的(de)(de)問題高于相比溫度,這樣(yang)才能夠更好(hao)地獲取高溫組織。

  1.2保溫

  在金屬材(cai)(cai)料(liao)的(de)(de)表面溫(wen)(wen)(wen)度達到標準要求以后,應當(dang)(dang)使其保持(chi)特(te)定時間,進而減小材(cai)(cai)料(liao)內外溫(wen)(wen)(wen)差,實現(xian)溫(wen)(wen)(wen)度的(de)(de)一致性。而在整個過程當(dang)(dang)中,金屬材(cai)(cai)料(liao)纖(xian)維組(zu)織會發生根本性的(de)(de)改變(bian),以保證更好地滿足材(cai)(cai)質的(de)(de)性能。除(chu)此之外,若加(jia)熱(re)速(su)度相(xiang)對(dui)較快,且(qie)金屬材(cai)(cai)料(liao)的(de)(de)內部與外部溫(wen)(wen)(wen)差相(xiang)差不大,則無需經過保溫(wen)(wen)(wen)這一過程,可以直接冷卻(que)。

  1.3冷卻

  在熱處理過程(cheng)中(zhong),冷(leng)卻(que)(que)這(zhe)一工(gong)序十分關鍵。由于(yu)采取的(de)(de)工(gong)藝存在差異,金屬材料(liao)(liao)在冷(leng)卻(que)(que)方(fang)面的(de)(de)速(su)度(du)(du)也存在極大的(de)(de)區(qu)別。通常,退火冷(leng)卻(que)(que)的(de)(de)速(su)度(du)(du)最慢,能夠(gou)在金屬材料(liao)(liao)硬度(du)(du)不(bu)斷(duan)降低的(de)(de)同(tong)時(shi),提升(sheng)材料(liao)(liao)本身(shen)塑性。冷(leng)卻(que)(que)速(su)度(du)(du)次之的(de)(de)是(shi)正(zheng)火冷(leng)卻(que)(que)的(de)(de)方(fang)式(shi),可(ke)以(yi)有效地提升(sheng)低碳鋼(gang)力學性能,合理地改善(shan)切削加工(gong)性,實現(xian)晶粒的(de)(de)細化,有效消除組(zu)織缺(que)陷。冷(leng)卻(que)(que)速(su)度(du)(du)最快的(de)(de)方(fang)式(shi)就是(shi)淬(cui)火冷(leng)卻(que)(que),不(bu)僅可(ke)以(yi)保(bao)(bao)證(zheng)鋼(gang)件具(ju)備馬氏體(ti)(ti)組(zu)織,同(tong)時(shi)還能夠(gou)增強工(gong)件的(de)(de)硬度(du)(du)、耐磨性與強度(du)(du),以(yi)保(bao)(bao)證(zheng)后續熱處理工(gong)作的(de)(de)正(zheng)常開展[2]。受不(bu)同(tong)速(su)率(lv)冷(leng)卻(que)(que)處理的(de)(de)影(ying)響,可(ke)以(yi)得到不(bu)同(tong)的(de)(de)物理性質工(gong)件,以(yi)保(bao)(bao)證(zheng)可(ke)以(yi)在具(ju)體(ti)(ti)情況(kuang)的(de)(de)作用下更靈活地應用在化工(gong)生產中(zhong)。

  2、 不同材質類型壓力容器設計的熱處理探究

  針對不同(tong)(tong)化工(gong)生產需(xu)(xu)求,所(suo)需(xu)(xu)要(yao)的(de)(de)壓力(li)容器材質類型(xing)(xing)也有所(suo)差異。不同(tong)(tong)類型(xing)(xing)材質在(zai)壓力(li)容器的(de)(de)處理方(fang)面也同(tong)(tong)樣(yang)需(xu)(xu)要(yao)給予一定的(de)(de)重(zhong)視。以下將針對材質類型(xing)(xing)不同(tong)(tong)的(de)(de)壓力(li)容器熱處理展開相應的(de)(de)分析和(he)研究。

  2.1奧氏不銹鋼材質

  由(you)于奧(ao)氏(shi)(shi)不(bu)銹(xiu)(xiu)(xiu)(xiu)鋼的(de)熱(re)(re)(re)塑(su)性(xing)效果(guo)(guo)十(shi)分理(li)(li)想,因此很(hen)容易實現(xian)軋制、擠壓與(yu)鍛造(zao)(zao)、熱(re)(re)(re)穿孔等多種(zhong)加熱(re)(re)(re)工目(mu)的(de)。與(yu)此同時,奧(ao)氏(shi)(shi)不(bu)銹(xiu)(xiu)(xiu)(xiu)鋼中包含(han)了(le)鉬與(yu)銅等多種(zhong)元(yuan)素,具有極強的(de)耐腐蝕(shi)性(xing)能與(yu)耐酸性(xing)能。基于此,在壓力容器(qi)加工及制造(zao)(zao)過程中,奧(ao)氏(shi)(shi)不(bu)銹(xiu)(xiu)(xiu)(xiu)鋼應(ying)用十(shi)分廣(guang)泛。目(mu)前階段,不(bu)銹(xiu)(xiu)(xiu)(xiu)鋼熱(re)(re)(re)處(chu)理(li)(li)的(de)技術(shu)標準并(bing)未明確(que)(que)地(di)規(gui)定出(chu)處(chu)理(li)(li)的(de)方(fang)(fang)(fang)式[3]。奧(ao)氏(shi)(shi)不(bu)銹(xiu)(xiu)(xiu)(xiu)鋼的(de)熱(re)(re)(re)塑(su)性(xing)與(yu)韌性(xing)效果(guo)(guo)理(li)(li)想,加工殘余(yu)剪(jian)應(ying)力會比(bi)較小,并(bing)不(bu)需要采取(qu)消除應(ying)力這一(yi)(yi)熱(re)(re)(re)處(chu)理(li)(li)環(huan)節(jie)。一(yi)(yi)般來講,熱(re)(re)(re)處(chu)理(li)(li)溫(wen)度(du)需要控制在600~620℃,并(bing)且經(jing)歷24h保溫(wen),隨后展開緩慢的(de)冷卻(que)處(chu)理(li)(li)。在這種(zhong)情況(kuang)下(xia),會改變奧(ao)氏(shi)(shi)不(bu)銹(xiu)(xiu)(xiu)(xiu)鋼的(de)金屬(shu)結構,即過敏(min)化。由(you)此可(ke)見,將常(chang)規(gui)熱(re)(re)(re)處(chu)理(li)(li)的(de)方(fang)(fang)(fang)法應(ying)用在奧(ao)氏(shi)(shi)不(bu)銹(xiu)(xiu)(xiu)(xiu)鋼中并(bing)不(bu)可(ke)行,一(yi)(yi)定要考慮到壓力容器(qi)實際(ji)應(ying)用的(de)環(huan)境,進而制定出(chu)明確(que)(que)的(de)熱(re)(re)(re)處(chu)理(li)(li)方(fang)(fang)(fang)案,與(yu)生產需求相吻合(he)。

  2.2金屬復合板式壓力容器焊接熱處理

  金(jin)(jin)屬復(fu)合板(ban)就(jiu)是(shi)在(zai)金(jin)(jin)屬表(biao)面覆蓋另一種(zhong)金(jin)(jin)屬的(de)(de)(de)(de)板(ban)子,在(zai)不影響(xiang)使(shi)用(yong)效(xiao)果(guo)的(de)(de)(de)(de)基礎上(shang)有效(xiao)地(di)節省資源,并(bing)適當(dang)地(di)節約成本。正(zheng)因為如此,金(jin)(jin)屬復(fu)合板(ban)在(zai)制造防腐(fu)壓力容器方面應(ying)用(yong)十(shi)分廣泛。其中,在(zai)對(dui)金(jin)(jin)屬復(fu)合板(ban)式壓力容器進行熱(re)處(chu)(chu)理(li)(li)的(de)(de)(de)(de)過程中,如果(guo)溫度(du)過高(gao),則會嚴(yan)重(zhong)影響(xiang)復(fu)合板(ban)自身的(de)(de)(de)(de)熱(re)力學性能(neng)(neng),最明(ming)顯的(de)(de)(de)(de)就(jiu)是(shi)不銹鋼復(fu)合板(ban)。如果(guo)在(zai)焊接以后(hou)采(cai)取(qu)熱(re)處(chu)(chu)理(li)(li),就(jiu)會嚴(yan)重(zhong)影響(xiang)焊頭,嚴(yan)重(zhong)的(de)(de)(de)(de)還會出現碳化(hua)的(de)(de)(de)(de)問(wen)題,對(dui)于復(fu)合板(ban)耐腐(fu)蝕性及(ji)力學性能(neng)(neng)也會產生直接的(de)(de)(de)(de)影響(xiang)[4]。但是(shi),若壓力容器材(cai)料(liao)采(cai)用(yong)的(de)(de)(de)(de)是(shi)不銹鋼復(fu)合板(ban),那(nei)么就(jiu)需要(yao)針(zhen)對(dui)熱(re)處(chu)(chu)理(li)(li)對(dui)于材(cai)料(liao)所產生的(de)(de)(de)(de)影響(xiang)進行充(chong)分考慮,而(er)且應(ying)當(dang)保證選擇(ze)與(yu)要(yao)求相吻合的(de)(de)(de)(de)復(fu)合材(cai)料(liao)。除(chu)此之外,應(ying)當(dang)針(zhen)對(dui)焊后(hou)熱(re)處(chu)(chu)理(li)(li)問(wen)題予以正(zheng)確地(di)對(dui)待,適當(dang)調整加熱(re)的(de)(de)(de)(de)溫度(du)與(yu)保溫的(de)(de)(de)(de)時間,經過長期(qi)實驗來獲取(qu)最佳熱(re)處(chu)(chu)理(li)(li)的(de)(de)(de)(de)條(tiao)件。

  2.3液態氨介質

  針對液態氨(an)壓(ya)力(li)容(rong)器(qi)而言,其自(zi)身具有(you)一定的(de)特殊性(xing),但是,并不(bu)是以液態氨(an)為介質的(de)所有(you)壓(ya)力(li)容(rong)器(qi)都要經(jing)過熱(re)處(chu)理,相反,則應(ying)當(dang)考慮到應(ying)力(li)腐蝕的(de)具體情況明確。所以,鋼(gang)制壓(ya)力(li)容(rong)器(qi)也被當(dang)作判斷的(de)具體標準。

  若介質是液(ye)態(tai)氨,那么環境的(de)(de)含水量是不能超過0.2%的(de)(de),同時容(rong)易受空氣污染的(de)(de)情(qing)(qing)況;使用的(de)(de)溫度不低于-5℃。只要(yao)與以(yi)(yi)上(shang)情(qing)(qing)況中的(de)(de)一種相吻(wen)合,就必須要(yao)采(cai)取壓力容(rong)器熱(re)處(chu)理(li)(li)(li)的(de)(de)方(fang)式。基于此,殼(ke)(ke)層介質是液(ye)氨的(de)(de)固定(ding)管板式換(huan)熱(re)器,因其結構相對特(te)殊(shu),所(suo)以(yi)(yi)是難以(yi)(yi)實現熱(re)處(chu)理(li)(li)(li)的(de)(de)。針對這一情(qing)(qing)況,應當(dang)積極運用分(fen)布多次熱(re)處(chu)理(li)(li)(li)的(de)(de)方(fang)式[5]。其中,操(cao)作(zuo)方(fang)法步驟是:①對換(huan)熱(re)器殼(ke)(ke)體采(cai)取部件熱(re)處(chu)理(li)(li)(li)方(fang)式;②在殼(ke)(ke)體和管板焊接作(zuo)業完(wan)成(cheng)以(yi)(yi)后,需要(yao)針對兩道(dao)焊縫(feng)展開局(ju)部的(de)(de)熱(re)處(chu)理(li)(li)(li)操(cao)作(zuo)。在上(shang)述步驟完(wan)成(cheng)以(yi)(yi)后,就意味著壓力容(rong)器熱(re)處(chu)理(li)(li)(li)工藝完(wan)成(cheng)。

  結束語

  綜(zong)上所述,基(ji)于科學技術(shu)(shu)的發(fa)展,壓(ya)(ya)(ya)力(li)容(rong)器(qi)被廣(guang)泛應(ying)(ying)用在(zai)能源、醫學以(yi)及化工等領域中(zhong)(zhong)。在(zai)這種情況下,也同(tong)樣使(shi)得壓(ya)(ya)(ya)力(li)容(rong)器(qi)質(zhi)量(liang)有所保(bao)障。在(zai)此(ci)過程中(zhong)(zhong),壓(ya)(ya)(ya)力(li)容(rong)器(qi)設(she)(she)計(ji)制造的熱(re)(re)處(chu)理技術(shu)(shu)應(ying)(ying)用發(fa)揮(hui)著關鍵(jian)性的作(zuo)用,能夠對(dui)(dui)金屬的性能及應(ying)(ying)力(li)消除方(fang)面進(jin)行有效地改善[6]。由此(ci)可見,在(zai)設(she)(she)計(ji)壓(ya)(ya)(ya)力(li)容(rong)器(qi)的過程中(zhong)(zhong),工作(zuo)人(ren)員一定要充分(fen)考慮材料性能,有效完善并改進(jin)熱(re)(re)處(chu)理工藝,實(shi)現壓(ya)(ya)(ya)力(li)容(rong)器(qi)質(zhi)量(liang)的全(quan)面提升(sheng)。通過對(dui)(dui)壓(ya)(ya)(ya)力(li)容(rong)器(qi)設(she)(she)計(ji)熱(re)(re)處(chu)理問題(ti)的探究,希望為(wei)其(qi)提供一定的幫助。

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