论文部分内容阅读
摘要：随着各项技术的进步，压力容器在各行各业中都有非常广泛的应用，如军事科研、能源工业、石油化学工业等。作为盛装介质为气体或者液化气体等的密闭设备，压力容器在实际应用中受到介质、压力、温度、密封等各种因素的影响，很容易引发爆炸、燃烧等事故，是影响国家财产和人民生命安全的特种设备，做好其焊接及热处理工作，保证其焊缝力学性能是非常必要的。文章针对压力容器的焊接及热处理予以分析。
关键词：焊接；热处理；压力容器；焊缝力学性能；密闭设备
中图分类号：TQ053 文献标识码：A 文章编号：1009-2374（2014）30-0059-02
压力容器在工作过程中承受着一定的压力，使用环境、外加载荷等的变化都会对压力容器的力学性能产生较大的影响，造成强度失效、脆性破坏、疲劳损伤等，如果在其焊接的过程中，其焊缝的处理工艺不当，会对其使用质量造成非常严重的影响，为其实际的使用埋下安全隐患，本文就主要针对焊接及热处理对压力容器焊缝力学性能的影响进行简单分析。
1 模拟试板的热处理实验
制作压力容器模拟试板，将其放置于热处理炉中进行热处理，将其最高温度调到600℃，起始温度低于350℃，然后逐渐升温，使其达到最高热处理温度，为了保证压力容器温度测量的准确性，需要对热处理炉进行定期的维护与保养，并要对加热元件进行定期的更换，确保加热元件时刻能够保持在最佳的状态，在温度记录仪的选择上，应该尽可能地选择比较先进的产品，为了保证其数据记录的准确性，应该将变速器调整至300毫米/小时，这样才能保证其将压力容器的热处理实际情况予以真实的反映。另外，需要对压力容器的温度进行严格的控制，以便于其能够同步均匀升温和降温，一般情况下，在微调阀门时，防止温度变化急剧导致压力容器出现焊缝变形，对温度每升高20℃～30℃时，进行温度调节一次，最大限度降低压力容器的温差，保证容器的强度与韧性等力学性能，确保压力容器的质量。其典型的热处理曲线如图1所示。
2 焊接技术对压力容器焊缝力学性能的影响
在压力容器的整个制造过程中，其中最为重要的一道工序就是焊接，焊接的质量会直接影响到压力容器的质量，在实施压力容器的焊接时，最为关键的是要控制好预热温度、电压、焊接速度、焊接电流及种类等参数，这对于整体的焊接质量具有非常重要的影响。另外，还需要对焊件与焊丝的相对位置、焊丝倾角、焊丝直径等予以控制，一般情况下，焊接的电压、速度、电流等整体上会对压力容器焊缝的塑性、延展性、硬度、强度等力学性能造成较大的影响。所以在压力容器的焊接过程中，要想形成良好的焊缝，保证这些参数的合理匹配是非常必要，这不仅能够提升压力容器的力学性能，并且对于提升压力容器的质量具有非常重要的
作用。
但是在实际的压力容器焊缝处理的时候，存在焊缝余高超标的情况，比较普遍，在焊接时，如果电流过大，焊丝熔化的速度就会加快，这就会导致焊缝的余高增加，而如果电压降低，焊丝的熔化温度会降低，焊缝的余高就会变得高而窄，而如果焊接速度减小，焊接时难以及时地将焊件与焊丝进行分析，导致压力容器的焊缝余高增加。同时，焊件的角度与焊丝伸出的长度在大电流情况下，产生高电阻热，加速了焊丝的熔化。压力容器在进行坡焊的时候，随着倾斜角度的增加，焊缝的余高也会越来越大，直接造成了压力容器焊接质量的不合格，这不仅会导致焊接材料的浪费，对于实际运行安全具有较大的影响。所以在处理压力容器焊缝的过程中，要注意将其焊缝的余高控制在小于等于1.5毫米的范围中，保证其焊缝宽度约为23毫米，这就需要相关工作人员在实施焊接的过程中，对焊接速度、焊接电压、焊接电流等予以严格控制，依据压力容器实际的特点及用途，对其相关参数进行选择，以便于改善压力容器的力学性能。焊接人员在实施焊接的过程中，应该注意对不同情况进行观察，此外，还应该做好焊接记录，要及时处理发现的各种问题，保证其质量能够满足相关
要求。
3 热处理工艺对压力容器焊缝力学性能的
影响
在制造压力容器的过程中，如果出现操作不当或过量冷卷等冷加工问题，焊接时会出现硬化的情况，在压力容器焊接过程中，相邻区域的母材中会产生大于100℃的温度差，温度值在急剧下降的时候，压力容器的材料就会发生不同程度的塑性应变，从而影响压力容器的质量。
为了保证其内应力的均匀分布，曾经出现过锤击法、爆炸法及振动法等，因为压力容器焊缝区域潜在存在冶金损伤问题，在采用以上几种方法的时候，难免会出现一些问题，所以在实际应用过程中，通常采用焊后热处理的方法，这样便于缓和焊接残余应用的问题，对焊接温度造成的硬化脆化问题能够很好地解决，并能够有效地提升压力容器焊缝的韧性与延展性等力学
性能。
在焊接以后，进行热处理的时候，主要是针对压力容器的焊缝焊接完成后，对焊接区域进行热处理的过程，消除压力容器焊缝焊接残余常用的方法是高温回火，应力较高的地方就会出现塑性流变，能够较好地消除焊接残余应力。通过焊后热处理可以改善焊接接头及热影响区的塑性和韧性，提高抗应力腐蚀的能力；消除焊接接头中的内应力和冷作硬化，提高接头抗脆断的能力；稳定焊接构件的形状，消除焊件在焊后机加工和使用过程中的变形；促使焊缝中的氢完全向外扩散。焊后热处理具有多种作用，在压力容器制造中被广泛
采用。
实践中对需要焊后热处理的压力容器予以总结，主要表现为以下五种类型：（1）焊接接头厚度超出一定标准的压力容器；（2）存在应力腐蚀开裂危险的压力容器；（3）尺寸稳定性比较高的压力容器；（4）低温下易出现脆性断裂的厚壁压力容器；（5）盛装毒性为极度或高度危害介质的容器。在压力容器制造过程中，一定要对其焊接工艺及焊后热处理工作严格要求，这有利于其内应力的均匀分布，同时能够有效地缓和残余应力，但是对其韧性具有一定的影响，所以在热处理工作中，要对焊件的高温承受能力予以综合的考虑，再对其进行科学的判断，以便于有效地提升其力学性能。
4 结语
压力容器在各个领域中都具有广泛的应用，其在工作过程中承受着一定的工作压力，对其力学性能进行严格控制是非常必要的，本文主要对焊接及热处理对压力容器焊缝力学性能的影响进行了简单分析，对于其实际的焊接工作具有一定的参考作用。
参考文献
[1] 李煜，段滋华，来诚锋.复合钢板压力容器焊缝界面高温蠕变研究[J].化工机械制造业自动化，2010，（14）.
[2] 屈念文.关于压力容器焊缝以及其附近微裂纹检测的分析[J].中国高新技术企业，2012，（30）.
作者简介：周庆伟，男，中国石油工程建设公司华东设计分公司工程师，研究方向：压力容器设计。
关键词：焊接；热处理；压力容器；焊缝力学性能；密闭设备
中图分类号：TQ053 文献标识码：A 文章编号：1009-2374（2014）30-0059-02
压力容器在工作过程中承受着一定的压力，使用环境、外加载荷等的变化都会对压力容器的力学性能产生较大的影响，造成强度失效、脆性破坏、疲劳损伤等，如果在其焊接的过程中，其焊缝的处理工艺不当，会对其使用质量造成非常严重的影响，为其实际的使用埋下安全隐患，本文就主要针对焊接及热处理对压力容器焊缝力学性能的影响进行简单分析。
1 模拟试板的热处理实验
制作压力容器模拟试板，将其放置于热处理炉中进行热处理，将其最高温度调到600℃，起始温度低于350℃，然后逐渐升温，使其达到最高热处理温度，为了保证压力容器温度测量的准确性，需要对热处理炉进行定期的维护与保养，并要对加热元件进行定期的更换，确保加热元件时刻能够保持在最佳的状态，在温度记录仪的选择上，应该尽可能地选择比较先进的产品，为了保证其数据记录的准确性，应该将变速器调整至300毫米/小时，这样才能保证其将压力容器的热处理实际情况予以真实的反映。另外，需要对压力容器的温度进行严格的控制，以便于其能够同步均匀升温和降温，一般情况下，在微调阀门时，防止温度变化急剧导致压力容器出现焊缝变形，对温度每升高20℃～30℃时，进行温度调节一次，最大限度降低压力容器的温差，保证容器的强度与韧性等力学性能，确保压力容器的质量。其典型的热处理曲线如图1所示。
2 焊接技术对压力容器焊缝力学性能的影响
在压力容器的整个制造过程中，其中最为重要的一道工序就是焊接，焊接的质量会直接影响到压力容器的质量，在实施压力容器的焊接时，最为关键的是要控制好预热温度、电压、焊接速度、焊接电流及种类等参数，这对于整体的焊接质量具有非常重要的影响。另外，还需要对焊件与焊丝的相对位置、焊丝倾角、焊丝直径等予以控制，一般情况下，焊接的电压、速度、电流等整体上会对压力容器焊缝的塑性、延展性、硬度、强度等力学性能造成较大的影响。所以在压力容器的焊接过程中，要想形成良好的焊缝，保证这些参数的合理匹配是非常必要，这不仅能够提升压力容器的力学性能，并且对于提升压力容器的质量具有非常重要的
作用。
但是在实际的压力容器焊缝处理的时候，存在焊缝余高超标的情况，比较普遍，在焊接时，如果电流过大，焊丝熔化的速度就会加快，这就会导致焊缝的余高增加，而如果电压降低，焊丝的熔化温度会降低，焊缝的余高就会变得高而窄，而如果焊接速度减小，焊接时难以及时地将焊件与焊丝进行分析，导致压力容器的焊缝余高增加。同时，焊件的角度与焊丝伸出的长度在大电流情况下，产生高电阻热，加速了焊丝的熔化。压力容器在进行坡焊的时候，随着倾斜角度的增加，焊缝的余高也会越来越大，直接造成了压力容器焊接质量的不合格，这不仅会导致焊接材料的浪费，对于实际运行安全具有较大的影响。所以在处理压力容器焊缝的过程中，要注意将其焊缝的余高控制在小于等于1.5毫米的范围中，保证其焊缝宽度约为23毫米，这就需要相关工作人员在实施焊接的过程中，对焊接速度、焊接电压、焊接电流等予以严格控制，依据压力容器实际的特点及用途，对其相关参数进行选择，以便于改善压力容器的力学性能。焊接人员在实施焊接的过程中，应该注意对不同情况进行观察，此外，还应该做好焊接记录，要及时处理发现的各种问题，保证其质量能够满足相关
要求。
3 热处理工艺对压力容器焊缝力学性能的
影响
在制造压力容器的过程中，如果出现操作不当或过量冷卷等冷加工问题，焊接时会出现硬化的情况，在压力容器焊接过程中，相邻区域的母材中会产生大于100℃的温度差，温度值在急剧下降的时候，压力容器的材料就会发生不同程度的塑性应变，从而影响压力容器的质量。
为了保证其内应力的均匀分布，曾经出现过锤击法、爆炸法及振动法等，因为压力容器焊缝区域潜在存在冶金损伤问题，在采用以上几种方法的时候，难免会出现一些问题，所以在实际应用过程中，通常采用焊后热处理的方法，这样便于缓和焊接残余应用的问题，对焊接温度造成的硬化脆化问题能够很好地解决，并能够有效地提升压力容器焊缝的韧性与延展性等力学
性能。
在焊接以后，进行热处理的时候，主要是针对压力容器的焊缝焊接完成后，对焊接区域进行热处理的过程，消除压力容器焊缝焊接残余常用的方法是高温回火，应力较高的地方就会出现塑性流变，能够较好地消除焊接残余应力。通过焊后热处理可以改善焊接接头及热影响区的塑性和韧性，提高抗应力腐蚀的能力；消除焊接接头中的内应力和冷作硬化，提高接头抗脆断的能力；稳定焊接构件的形状，消除焊件在焊后机加工和使用过程中的变形；促使焊缝中的氢完全向外扩散。焊后热处理具有多种作用，在压力容器制造中被广泛
采用。
实践中对需要焊后热处理的压力容器予以总结，主要表现为以下五种类型：（1）焊接接头厚度超出一定标准的压力容器；（2）存在应力腐蚀开裂危险的压力容器；（3）尺寸稳定性比较高的压力容器；（4）低温下易出现脆性断裂的厚壁压力容器；（5）盛装毒性为极度或高度危害介质的容器。在压力容器制造过程中，一定要对其焊接工艺及焊后热处理工作严格要求，这有利于其内应力的均匀分布，同时能够有效地缓和残余应力，但是对其韧性具有一定的影响，所以在热处理工作中，要对焊件的高温承受能力予以综合的考虑，再对其进行科学的判断，以便于有效地提升其力学性能。
4 结语
压力容器在各个领域中都具有广泛的应用，其在工作过程中承受着一定的工作压力，对其力学性能进行严格控制是非常必要的，本文主要对焊接及热处理对压力容器焊缝力学性能的影响进行了简单分析，对于其实际的焊接工作具有一定的参考作用。
参考文献
[1] 李煜，段滋华，来诚锋.复合钢板压力容器焊缝界面高温蠕变研究[J].化工机械制造业自动化，2010，（14）.
[2] 屈念文.关于压力容器焊缝以及其附近微裂纹检测的分析[J].中国高新技术企业，2012，（30）.
作者简介：周庆伟，男，中国石油工程建设公司华东设计分公司工程师，研究方向：压力容器设计。