[ 作者简介 ]

朱传清，男，山东济南人，山东宏达科技集团有限公司，助理工程师，本科，研究方向：热器设计方向。

[ 摘要 ]

压力容器作为一种在生产过程中需要承受较大压力的设备，在应用时往往都存在着较高的危险性，所以必须采取合适的设计和制造工艺，保证压力容器整体的安全性。在压力容器设计制造的过程中，如果可以做好热处理工作，不仅可以使得压力容器内部焊接部位的整体牢固性得到极大的提升，还可以保证压力容器整体抗压性能的提高。所以作为压力容器设计制作人员必须针对压力容器设计制作过程中的热处理问题进行研究，不断地提升压力容器设计制造过程中的热处理水平。

[ 关键词 ]

压力容器;设计制造：热处理问题

随着社会经济的发展，现阶段我国的工业已经发展到了较高的水平，工业生产整体的生产质量和生产效率都得到了充分的提升。压力容器则是进行工业生产过程中的重要设备之一，并且压力容器的性能和工业生产的安全之间有着非常紧密的联系。通过对压力容器进行热处理的方式，可以极大地提升压力容器的安全性。所以在进行压力容器设计和制造的过程中，就应当针对压力容器做好热处理工作，通过热处理的方式尽可能地提高压力容器整体的性能，确保压力容器可以更好地满足我国工业发展的实际需要。

1 压力容器的特点

1.1 压力容器的设计具有非常强的专业性

压力容器在设计过程中存在的最大的特点，就是有着非常强的专业性。因为压力容器的设计和制造过程相较于其他的普通工业设备来说，包含了更多学科的专业知识。例如，冶金专业知识和化学专业知识，都是压力容器的设计和制造工作的基础性专业知识。任何一方面专业知识的运用出现了问题，都会使得压力容器的设计和制造工作出现各种错误。所以从事压力容器设计和制造的有关工作人员往往都有着非常强的专业知识储备，在进行压力容器的设计和制造时，也都需要严格地按照专业的要求进行。

1.2 压力容器的设计和制作对安全性要求较高

压力容器是在化学工业发展过程中，应用于各种特殊环境下的工业设备，例如，在工业生产中经常会在高温和高压状态下使用压力容器。并且在工业生产中使用的压力容器，往往需要存放各种具有较强腐蚀性以及易燃易爆的特殊化学品。所以在进行压力容器的设计和制造的过程中，第一要务就是需要保证压力容器的安全性能，确保压力容器在完成设计和制作之后，可以保障工业生产过程中的安全。正因如此，进行压力容器的设计和制作工作，还需要严格地按照有关规定进行，确保压力容器设计和制造过程中的每一环都可以满足有关产品的标准规定，以此保证压力容器在寿命周期内可以安全稳定地运行。

1.3 压力容器的结构有着多样化的特点

压力容器在完成设计和制作后，具体的使用环境以及内部存放的物质，都会根据实际需求的变化而改变。特别是随着当前我国科学技术的进步，在进行工业生产的过程中，出现了非常多元化的特种生产环境。所以为了更好地满足生产的实际需要，在进行压力容器的设计制作过程中就需要设计和制作出结构具有多元化特点的压力容器，从而充分地满足工业发展的实际需要。

2 热处理技术的概念和压力容器热处理的意义

热处理指的是在金属物件处于固体的状态下，通过对金属进行加热、保温的手段，使得金属内部的整体结构出现相应的转变，从而推动金属的性能更加符合生产经营实际需要的一种工艺类型。许多金属在加热的情况下，整体的结构和金属自身的性能都会发生巨大的变化，在这样的情况下做好热处理工作，可以使得金属的性能更加符合生产的实际需求。

除此以外，压力容器在完成设计和制造的过程中，往往会涉及焊接的活动。根据物理学的原理来看，完成焊接活动后，焊接的部位将会成为一个过热的组织。在这个过热组织内部存在着化学成分不均匀的特点，这种过热组织内部由于化学成分不均匀，导致整体的韧性较差，如果不通过开展热处理的手段，不仅会使得压力容器整体的性能出现下降，甚至还会导致各类安全隐患。通过进行焊接后的热处理工作，可以最大限度地減少焊接过程中焊接部位的残余应力水平，并且推动压力容器各部分之间实现结构的稳定，有效地提高压力容器整体的性能。同时通过对压力容器进行焊接后的热处理工作，还可以使得压力容器的本体和焊接区域之间实现更加充分的融合，让焊接区域的韧性可以得到有效的提升。最后，通过对压力容器开展热处理工作，还可以有效地提高压力容器整体的抗腐蚀能力，因为在热处理的过程中，可以将压力容器焊接部位内部存在的具有较强腐蚀性的气体进行排除，从而防止压力容器上各种裂缝的出现。

3 压力容器设计和制造过程中的热处理问题

3.1 通过奥氏体不锈钢制作的压力容器是否需要进行热处理

在完成焊接后进行的热处理工作，主要就是利用金属在加热之后所呈现出来的可塑性的特点，对金属进行处理使得金属可以满足生产需求的技术类型。通过热处理就可以让压力容器上应力较高的部分实现塑性的流变，从而有效地消除压力容器本体和焊接部位存在的残余应力。这种焊接之后进行热处理的方法在许多工业生产中有着非常广泛的应用。而奥氏体不锈钢，由于其自身有着非常优秀的抗腐蚀能力，所以在很多情况下进行压力容器的设计和制造时，都会选择将其作为容器的主要材料。实际上，如果是利用奥氏体不锈钢进行压力容器的制作，就可以使得压力容器整体的韧性和应变强化性能得到保障，所以纯粹由奥氏体不锈钢制作出的压力容器在常规使用情况下是无需进行热处理的。而如果在使用的过程中，技术人员发现了压力容器因为其他外部因素的影响出现了被腐蚀的现象，技术人员就应当根据实际情况开展详细的分析和研究工作，确保压力容器可以更加稳定地运行。

在特殊情况下，为了更好地满足工业生产的实际需求，也可以对奥氏不锈钢压力容器进行热处理。在对于奥氏体不锈钢制作的压力容器进行热处理时，所使用的热处理方法是固溶处理。这种处理模式就是把压力容器加热到920摄氏度到1150摄氏度之间，然后让压力容器内部的碳化物出现溶解之后，再将压力容器进行水冷处理，从而获得单相奥氏体组织。而如果不锈钢中含有钛或是铌，那么进行固溶处理之后还应当进行稳定化的处理。

3.2 爆炸不锈钢复合钢板制作的压力容器热处理

当前，爆炸不锈钢复合钢板逐渐成为我国工业发展過程中进行压力容器制作的主要材料。因为爆炸不锈钢复合钢板有着非常强的抗腐蚀性以及较高的强度，实现了抗腐蚀和高强度之间的有机结合，现阶段我国进行压力容器的制作时，往往都会选择此材料。所以在进行压力容器的热处理时，也应当针对使用爆炸不锈钢复合板制作的压力容器进行热处理。爆炸不锈钢复合钢板的制作过程，从本质上来看就是通过高速脉冲的作用，使得各种复合材料和基础材料之间进行碰撞和融合。所以通过爆炸加工之后的金属材料整体的抗拉强度将会得到极大地的升，但是与此同时塑性指标也会下降，所以复合板在经过爆炸处理之后，就应当进行消除应力的热处理。

3.3 铁素体不锈钢热处理

铁素体不锈钢内部拥有较高含量的铬以及含量相对较低的碳，并且铁素体的组织形式是单相的铁素体。同时，铁素体不锈钢在退火的情况下进行使用时，有着较低的强度和较强的塑性。所以这种材料主要是应用于对于耐腐蚀性程度要求较高和对于强度要求不高的压力容器的设计和制造。例如，在化工生产过程中使用的化工设备以及运送化工材料的管道，就可以将铁素体不锈钢作为基础材料。铁素体不锈钢在加热和冷却的过程中，不会出现相位的变化，所以不能使用热处理的手段改变铁素体不锈钢的性质。而要想对铁素体不锈钢的性质进行调整，就可以考虑在铁素体不锈钢中加入钛或者是铌两种强碳化物，从而进一步提高这种情况下制作出来的压力容器整体的性能。

除此以外，在进行压力容器的设计时，还必须做好热处理技术的实际应用研究工作，从而更好地在合适的区间内通过热处理手段提升压力容器的性能，并且更好地保障压力容器可以满足工业生产的实际需要。在这一过程中，最为重要的就是技术人员必须针对不同的压力容器中使用的具体金属材料进行相应的研究，然后以金属材料的性能为基础，探究出最合适的热处理方法，从而不断地提高压力容器整体的性能。

4 压力容器设计和制造过程中的常见问题以及解决策略

4.1 压力容器的风险评估工作存在一定的不足

压力容器在使用的过程中，由于使用的环境较为特殊，所以开展压力容器的设计和制造工作，必须要确保压力容器的稳定性和安全性。但是从当前我国压力容器数据和制造的实际情况来看，许多从事压力容器设计和制作的设计人员缺乏足够的风险评估意识。在设计的过程中也没有充分把握好压力容器在特殊情况下出现的变化，以及压力容器使用过程中存在的各项风险。这种情况的存在不仅让压力容器的使用存在安全隐患，同时对于我国工业的安全生产也造成了一定的威胁。从事压力容器设计和制造的设计师在进行设计和制作的过程中，必须充分地考虑好压力容器在不同情况下运行的实际情况。并且以压力容器测试过程中的有关数据为基础，制作出压力容器在特殊情况下的应急预案，尽可能地保证压力容器在不同的情况下都可以实现安全稳定的运行。

4.2 整体的设计活动缺乏足够的创新

因为压力容器的质量和安全性能对工业生产的影响很大，所以在设计的过程中往往都会严格地遵循传统的设计理念进行设计。虽然通过这样的理念设计出来的压力容器在安全性能方面可以得到保证;但是实际上随着我国社会的不断发展进步，工业生产的过程中所使用的生产技术和具体的生产材料也会发生巨大的变化，许多传统的压力容器设计理念和方案已经无法满足当前的实际需要了。因此，压力容器的设计人员在设计的过程中就应当以实际的情况为基础，并且充分地利用好各学科的专业知识，对压力容器的设计和制作方案进行创新和优化，从而使得压力容器在不同的情况下，都可以更好地满足工业生产的实际需要。并且完成设计方案的创新之后，设计人员应当对创新后的压力容器设计方案进行检验，确保压力容器在不同的情况下都可以充分地满足工业生产的实际需要，再将全新的设计方案应用于工业生产的实际活动中。

4.3 在材料的选择方面存在一定不足

用于制作压力容器的材料自身的性能，对压力容器的质量影响也是非常巨大的，如果在进行压力容器的设计和制造时没能选择到合适的材料，那么压力容器的质量难以保证，并且在实际应用的过程中往往也难以达到理想中的效果。从当前压力容器设计和制造的实际情况来看，在很多情况下进行压力设计制造时都会存在着选择的材料不合理的情况，导致制作出来的压力容器整体的性能无法满足工业生产的实际需要。例如，在进行压力容器的材料选择时，如果选择的材料强度和韧度不符合压力容器的实际使用要求，就会导致压力容器的实际应用的过程中出现一定的安全隐患。除此以外，如果制造压力容器的材料没有较强的耐热性和耐腐蚀性，就会使得制作出的压力容器很难充分满足工业生产的需要，并且还会使得压力容器整体的结构稳定性出现下滑。

所以在进行压力容器的设计和制造活动之前，技术人员必须选择符合实际需求的材料。这就需要技术人员必须对于不同材料的性质有着充分的了解，然后在此基础之上，对于材料在实际工业生产中的应用进行全面的分析和评估，选择最符合工业生产实际需求的材料进行压力容器的制造。同时，还需要把握好所使用的材料的厚度是否均匀，确保压力容器每一部分使用的材料的厚度保持在同一水平，保证压力容器运行的稳定性。

4.4 整体的使用寿命不长

许多压力容器在投入使用后，都存在着使用寿命不长的问题，这不仅会使得压力容器设计和制作的成本得到极大的增长，在很多情况下，还会使得压力容器自身的安全性能受到一定的影响。这一问题的根源就在于许多设计人员在进行设计的过程中并没有将压力容器的使用寿命充分考虑在内，并且由于缺少压力容器设计有关规范，导致在设计的过程中较为随意。

设计人员必须要把压力容器的使用寿命作为压力容器设计的重点内容。技术人员应当以压力容器实际应用的方式为基础，把握好压力容器使用过程中的具体需求，然后结合制作压力容器的材料的有关性质以及结合设计人员的工作经验，不断地对设计方案进行优化和调整，在保证压力容器整体性能的前提下，尽量地延长压力容器的使用寿命，并且保证压力容器在使用寿命内，可以实现稳定安全的运行。

5 结语

压力容器是工业生产过程中非常重要的基础性设备之一，因此压力容器的设计和制作对于工业的发展来说具有非常重要的意义。所以设计和制作的技术人员必须做好压力容器设计和制作过程涉及的热处理的研究，探究出最合适的压力容器热处理策略，保证压力容器在使用的过程的安全和稳定。

参考文献

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