劉 磊

（山西省化工設(shè)計(jì)院，山西 太原 030024）

在化工設(shè)備設(shè)計(jì)過程中，為了最大程度地改善金屬自身特性，使得化工設(shè)備的生產(chǎn)和使用壽命有所增加，提高金屬的使用價值，就必須涉及熱處理的有關(guān)問題。焊后熱處理是一種壓力容器處理方法，目的是消除應(yīng)力，這種熱處理在化工設(shè)備設(shè)計(jì)中應(yīng)用比較廣泛［1］。本文主要對化工設(shè)備設(shè)計(jì)中焊后熱處理的方法進(jìn)行討論和研究。

1 化工設(shè)備設(shè)計(jì)中焊后熱處理的操作過程

在化工設(shè)備設(shè)計(jì)過程中，焊后熱處理有其固定的操作過程。其操作的原理在于，金屬的應(yīng)力會隨著環(huán)境溫度的變化而發(fā)生相應(yīng)的改變，在設(shè)備的設(shè)計(jì)過程中根據(jù)金屬這一特性，在設(shè)備金屬的應(yīng)力相對比較高的部分會發(fā)生一定程度的變形，金屬的塑性發(fā)生改變，這樣即可有效消除金屬在焊接時的殘余應(yīng)力。在消除應(yīng)力的同時，還可以改善焊接接頭對金屬產(chǎn)生的一系列不良影響，能夠在化工設(shè)備金屬的塑性和韌性兩方面發(fā)揮意想不到的作用?；ぴO(shè)備設(shè)計(jì)中焊后熱處理除了能夠有效地解決金屬抗應(yīng)力腐蝕的問題外，還可以消除化工設(shè)備金屬應(yīng)力。焊后熱處理在化工企業(yè)生產(chǎn)中的具體應(yīng)用主要有二：一是具有體心立方晶體結(jié)構(gòu)的碳素鋼；二是低合金鋼制的壓力容器［2-3］。

2 化工設(shè)備設(shè)計(jì)中焊后熱處理的特點(diǎn)

2.1 奧氏體不銹鋼制壓力容器焊后熱處理

在化工設(shè)備中，面心立方體是奧氏體的微觀結(jié)構(gòu)特征，這種特殊的結(jié)構(gòu)具有一定的優(yōu)勢。但從結(jié)構(gòu)上來說，由面心立方晶體結(jié)構(gòu)組成的化工設(shè)備具有更強(qiáng)的柔韌性和應(yīng)變性能，因?yàn)閵W氏體不銹鋼有更多的滑移面。而由體心立方結(jié)構(gòu)組成的金屬材料則更加堅(jiān)固［4］。在化工企業(yè)中，生產(chǎn)設(shè)備需要更多的烤爐儀器設(shè)備的防腐蝕性和能承受的最高工作溫度，因此需要利用有著優(yōu)秀的耐高溫性能的不銹鋼設(shè)備。

2.2 固定管板式換熱器的焊后熱處理

化工生產(chǎn)中一種具有獨(dú)特結(jié)構(gòu)特點(diǎn)的設(shè)備就是固定管板式換熱器。其特殊的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，可能會影響和限制焊后熱處理的具體操作。在固定板式換熱器的使用過程中，因?yàn)槠渫鈿咏橘|(zhì)具有的特殊毒性以及其應(yīng)力腐蝕的特性，在熱處理時必須采取一些特殊的方法，選擇性地進(jìn)行熱處理。首先，要對換熱器殼體進(jìn)行簡單的處理，使得換熱器的殼體和管板組相互接觸，并保證兩者緊密連接，這樣才能夠繼續(xù)下一步的局部處理，保證設(shè)備的安全。

2.3 帶夾套容器的焊后熱處理

帶夾套容器外表有夾套，可以有效隔熱，在熱處理時需要進(jìn)行水壓實(shí)驗(yàn)。由于壓力容器內(nèi)存在焊在殼體上的接口，所以在熱處理時需要一起進(jìn)行。當(dāng)處理筒體夾套包覆的設(shè)備機(jī)器時，若不能保證夾套與接管的適應(yīng)度，就必須采取特殊處理手段。比如，分瓣組焊夾套。實(shí)際的操作過程是，在內(nèi)筒焊接夾套之處進(jìn)行初步處理，然后將預(yù)焊件進(jìn)行焊接處理，保證預(yù)件和設(shè)備筒體的同步熱處理；之后，將分瓣的夾套與預(yù)焊件作進(jìn)一步的焊接處理；最后，形成相互鏈接的組焊結(jié)構(gòu)。實(shí)際中，這種方法比較復(fù)雜，會增加制造難度，所以必須注意焊后熱處理的具體操作過程。

3 化工設(shè)備設(shè)計(jì)中焊后熱處理存在的問題

3.1 具體操作過程不規(guī)范

在設(shè)備設(shè)計(jì)中，大多數(shù)都不考慮奧氏體的焊后熱處理問題，并因?yàn)椴讳P鋼設(shè)備的造價相對較高，沒有碳素鋼以及低合金鋼在價格上的優(yōu)勢，因此為了降低成本，通常都會將不銹鋼設(shè)備的壁厚設(shè)計(jì)得很薄。但這會引發(fā)其他一些問題，如，化工設(shè)備可能在長時間的使用過程中因各種原因而發(fā)生設(shè)備腐蝕，造成設(shè)備材料極端不穩(wěn)定，發(fā)生疲勞以及過度沖擊載荷等問題。

3.2 設(shè)計(jì)不符合規(guī)范

一些不正確操作可能造成設(shè)備出現(xiàn)問題。在化工設(shè)備的初始設(shè)計(jì)中是不能完全預(yù)料到一些問題的產(chǎn)生的，在實(shí)際的生產(chǎn)過程中面臨此類問題時需要有經(jīng)驗(yàn)的工作人員采取正確的辦法和補(bǔ)救措施，改善化工設(shè)備設(shè)計(jì)中焊后熱處理問題產(chǎn)生的不良影響，保障不銹鋼奧氏體化工設(shè)備壓力容器能夠進(jìn)行多次重復(fù)使用，并且具有良好的性能。

4 化工設(shè)備設(shè)計(jì)中焊后熱處理具體對策

針對不同類型的化工設(shè)備進(jìn)行獨(dú)特的焊后熱處理的設(shè)計(jì)。

在實(shí)際設(shè)計(jì)中，必須根據(jù)奧氏體不銹鋼的特征和具體要求進(jìn)行設(shè)計(jì)，針對現(xiàn)行國家使用標(biāo)準(zhǔn)，奧氏體不銹鋼制的壓力容器設(shè)備的各種標(biāo)準(zhǔn)還不夠規(guī)范，沒有明確的管理和維修程序說明，因此在焊后熱處理過程中不能給予良好的指導(dǎo)。

針對不同的方案采取不同的手段。在面對管殼式換熱器的壓力容器設(shè)計(jì)時需要考慮更多可能出現(xiàn)的問題，在注意成本的同時還要注意安全性和可操作性；針對金屬容器的焊后熱處理必須要從金屬結(jié)構(gòu)方面入手，最大程度地降低應(yīng)力對金屬組織所造成的影響；針對金屬材料本身對材料的強(qiáng)度和硬度進(jìn)行不同的調(diào)節(jié)，減少容器中液氨應(yīng)力對金屬組織材料所造成的腐蝕問題和金屬組織的開裂問題。

5 結(jié)束語

在化工設(shè)備設(shè)計(jì)過程中，焊后熱處理是一個非常需要注意的問題，必須要充分考慮各方面的影響，更好地進(jìn)行焊后熱處理，滿足行業(yè)要求和設(shè)備需求。

［1］ 鮑春風(fēng)，王孝秋.壓力容器設(shè)計(jì)中的熱處理問題分析［J］.科技創(chuàng)新與應(yīng)用，2014（10）：96-97.

［2］ 鄭秀芳，范聞捷.壓力容器設(shè)計(jì)中的熱處理問題［J］.遼寧化工，2011，40（1）：13-16.

［3］ 劉磊.淺談化工設(shè)備設(shè)計(jì)中焊后熱處理問題［J］.山西化工，2014，34（2）：43-44.

［4］ 姜亮亮，鞏建鳴，耿魯陽，等.焊后熱處理對13MnNiMoR鋼焊接接頭在服役環(huán)境下SCC敏感性的影響［J］.壓力容器，2012，29（4）：54-55.