王超悌 胡洋 尚英军

摘要：以热处理基础为研究对象，阐述了热处理技术在压力容器设计中应用的相关问题。先介绍了热处理基本工艺的技术内容，再从压力容器设计的角度入手，对热处理技术的应用进行了阐述。总体而言，热处理技术要能够满足压力容器设计的基本要求，会对压力容器性能产生直接影响，因此应得到相关人员的关注。

关键词：热处理技术；压力容器设计；化工设备

前言：压力容器是化工企业的常见设备，常被用来储存具有腐蚀性、易燃易爆的介质。正是因为压力容器本身具有应用的特殊性，所以其安全性、稳定性一直受到社会的普遍关注。热处理技术是压力容器设计应用中的常见技术，这是因为在高温、高压、腐蚀性气液环境下，采用热处理技术能够显著提高和改善焊接部位的力学性能和机械性能，进而保证压力容器的安全性和可靠性。所以，必须要进一步了解热处理技术在压力容器中設计中的相关内容，全面提高设计质量。

1.热处理技术的基本内容

热处理技术是一种需要在加热、保持温度、冷却三个阶段进行协调并且处理的工艺技术，在热处理技术中，热处理技术主要包括以下几点重要的工艺内容：

（1）加热方式直接影响热处理技术的质量。常见的热处理加热方式主要分为直接加热与间接加热两种方法，其中，直接加热主要包括电加热、液体加热、气体加热等；间接加热主要是指通过液态金属等进行间接加热[1]。

（2）热处理技术中的温度控制与选择也是整个技术的重要内容，这就要求相关人员在采用热处理技术时，必须要将热处理的工艺要求，将温度变化控制在合理的区间内，这样才能保证金属材料金相组织能够在热处理作用下发生改变，最终确保按热处理工艺和程序进行，进而保证压力容器加工质量。

（3）在对金属材料进行加热之后，随着加热的结束，需要及时对其进行冷却。此时，金属材料冷却必须要充分考虑到原材料之间的差异，再结合压力容器的不同用途，选择不同的冷却方法。

2.热处理技术在压力容器设计中的应用思路

2.1在成型件设计中的应用

在压力容器成型件设计中，考虑到成型件处理是整个压力容器制作的关键点，也是整个设计的关键环节。因此在应用热处理技术中，必须要充分了解外力作用与热力作用对成型件的影响，在成型件产生一定的形状变化之后，就需要对热处理技术进行严格控制，确保其外观形状等符合最初的设计要求。因此在应用阶段，必须要严格按照成型件的实际情况进行控制。一般认为，压力容器用料的热处理主要是通过改变材料组织结构的方法来获得最终成品的。因此在成型件设计阶段，应用热处理技术时，必须要充分了解材料组织结构本身所具有的特征，保证其材料性能具有良好的韧性与塑性，通过正火、调质、回火等多种方法对成型件进行处理，这样才能达到预期的设计目的。例如，按奥氏体不锈钢本身的结构特点和性能，对该材料进行成型件设计时，如果加工过程破坏了其金属组织状态和机械性能，就需要通过固溶的处理方法来恢复材料的本身的原始状态和性能。

2.2热处理技术在消除焊接残余应力中的应用

在压力容器设计阶段，采用热处理技术充分消除焊接残余应力也是该技术的重要应用途径。很多研究证实，焊接的残余应力是导致压力容器出现裂纹、再热裂纹的重要因素，正是因为焊接的残余应力长时间得不到控制，最终导致压力容器出现延迟变形裂纹，不利于保证结构尺寸的稳定性。所以在当前压力容器设计阶段，必须要采用有效的手段来消除残余应力，而热处理技术就是实现这一目标的突破口[2]。

在焊接之后，常见的处理方法主要分为炉内整体热处理、分段炉内热处理、局部热处理等几种，其中炉内整体热处理是相关人员的首选，这是因为炉内整体热处理具有受热均匀的优点，相关人员能够通过温控仪器有效控制其温度变化，因此有助于保证设计质量。但如果压力容器的体积较大，而导致加热炉无法对其进行有效的加热，则可以采用分段加热的方法。在分段加热阶段，应该保证重复加热的温度长度不大于1500mm，并且加热重复部位的相邻位置还应该做好保温，避免加热导致压力容器上出现明显的温度梯度。对于超大尺寸设备无法进行整体热处理时，还可采用现场模块组装、分片组合的方式搭建拼装式处理设备，满足炉内整体热处理要求。

2.3焊接后的热处理技术应用

焊接节点和焊接方法的选用是压力容器设计阶段的重要内容，在焊接结束后，为了保证质量需要对压力容器做热处理。从设计角度来看，此阶段热处理技术的应用主要集中在以下几方面：

（1）重视热处理管理。在热处理技术中，不用温度与时间的控制都会造成不同的加热效果，所以在这种情况下，对压力容器进行焊接操作后，需要围绕后续的热处理技术进行工艺管理和控制，制定有效的热处理工艺流程，避免因为热处理流程不同导致误用、误操作而影响容器焊接质量。

（2）充分了解不同设备的要求。不同压力容器对热处理技术的需求存在明显的差异，所以针对这种情况，在热处理阶段应该根据这些内容进行有效的质量控制，尤其是一些具有特殊要求的压力容器，在对其进行热处理之前需要做好准备工作，最大程度上保证压力容器性能。

2.4热处理技术的注意事项

在压力容器设计阶段，采用热处理技术已经成为控制质量的突破口，但是在技术应用过程中，为了保证质量还应关注以下几方面工作：

（1）热处理之后能施焊，所以必须要在热处理之间对预焊件进行焊接处理。

（2）压力容器焊接工作全部结束并且检验合格之后，需要对设备进行耐压试验，试验合格后才能进行热处理；

（3）除了不锈钢材料外，拼接管板也需要采用热处理，来充分消除材料存在的焊接压力。

同时，压力容器的制作是一个十分复杂的工艺过程，因此在应用热处理技术时，必须要采用多种有效的质量控制方法，这样才能切实提高压力容器的性能。例如，在压力容器设计阶段，必须要确定压力容器的具体制造流程，了解热处理技术对整个压力容器的影响，对热处理工艺流程进行优化。一般情况下，往往会在焊接结束后应用热处理技术。同时，还应该严格按照流程操作手册，将制造过程中的注意事项进行明确，进行技术交底和生产交底工作，确保工艺手册能够指导压力容器生产过程，为全面提高生产质量奠定基础。

结论：热处理技术在压力容器设计中占据着重要位置，所以对相关人员而言，在压力容器设计阶段必须要充分了解热处理技术的应用方向和环节，能够在满足压力容器的性能、使用要求等方面进行提升和改进，最终全面提高压力容器质量。

参考文献：

[1]赵芬香.压力容器设计中的热处理问题分析[J].化工管理，2014（14）：97-98.

[2]徐维普，杨金富.热处理技术在特种设备生产及检验中的应用[J].金属热处理，2016（S1）：169-172.