[ 作者簡介 ]

朱傳清，男，山東濟(jì)南人，山東宏達(dá)科技集團(tuán)有限公司，助理工程師，本科，研究方向：熱器設(shè)計方向。

[ 摘要 ]

壓力容器作為一種在生產(chǎn)過程中需要承受較大壓力的設(shè)備，在應(yīng)用時往往都存在著較高的危險性，所以必須采取合適的設(shè)計和制造工藝，保證壓力容器整體的安全性。在壓力容器設(shè)計制造的過程中，如果可以做好熱處理工作，不僅可以使得壓力容器內(nèi)部焊接部位的整體牢固性得到極大的提升，還可以保證壓力容器整體抗壓性能的提高。所以作為壓力容器設(shè)計制作人員必須針對壓力容器設(shè)計制作過程中的熱處理問題進(jìn)行研究，不斷地提升壓力容器設(shè)計制造過程中的熱處理水平。

[ 關(guān)鍵詞 ]

壓力容器;設(shè)計制造：熱處理問題

隨著社會經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，現(xiàn)階段我國的工業(yè)已經(jīng)發(fā)展到了較高的水平，工業(yè)生產(chǎn)整體的生產(chǎn)質(zhì)量和生產(chǎn)效率都得到了充分的提升。壓力容器則是進(jìn)行工業(yè)生產(chǎn)過程中的重要設(shè)備之一，并且壓力容器的性能和工業(yè)生產(chǎn)的安全之間有著非常緊密的聯(lián)系。通過對壓力容器進(jìn)行熱處理的方式，可以極大地提升壓力容器的安全性。所以在進(jìn)行壓力容器設(shè)計和制造的過程中，就應(yīng)當(dāng)針對壓力容器做好熱處理工作，通過熱處理的方式盡可能地提高壓力容器整體的性能，確保壓力容器可以更好地滿足我國工業(yè)發(fā)展的實際需要。

1 壓力容器的特點

1.1 壓力容器的設(shè)計具有非常強(qiáng)的專業(yè)性

壓力容器在設(shè)計過程中存在的最大的特點，就是有著非常強(qiáng)的專業(yè)性。因為壓力容器的設(shè)計和制造過程相較于其他的普通工業(yè)設(shè)備來說，包含了更多學(xué)科的專業(yè)知識。例如，冶金專業(yè)知識和化學(xué)專業(yè)知識，都是壓力容器的設(shè)計和制造工作的基礎(chǔ)性專業(yè)知識。任何一方面專業(yè)知識的運(yùn)用出現(xiàn)了問題，都會使得壓力容器的設(shè)計和制造工作出現(xiàn)各種錯誤。所以從事壓力容器設(shè)計和制造的有關(guān)工作人員往往都有著非常強(qiáng)的專業(yè)知識儲備，在進(jìn)行壓力容器的設(shè)計和制造時，也都需要嚴(yán)格地按照專業(yè)的要求進(jìn)行。

1.2 壓力容器的設(shè)計和制作對安全性要求較高

壓力容器是在化學(xué)工業(yè)發(fā)展過程中，應(yīng)用于各種特殊環(huán)境下的工業(yè)設(shè)備，例如，在工業(yè)生產(chǎn)中經(jīng)常會在高溫和高壓狀態(tài)下使用壓力容器。并且在工業(yè)生產(chǎn)中使用的壓力容器，往往需要存放各種具有較強(qiáng)腐蝕性以及易燃易爆的特殊化學(xué)品。所以在進(jìn)行壓力容器的設(shè)計和制造的過程中，第一要務(wù)就是需要保證壓力容器的安全性能，確保壓力容器在完成設(shè)計和制作之后，可以保障工業(yè)生產(chǎn)過程中的安全。正因如此，進(jìn)行壓力容器的設(shè)計和制作工作，還需要嚴(yán)格地按照有關(guān)規(guī)定進(jìn)行，確保壓力容器設(shè)計和制造過程中的每一環(huán)都可以滿足有關(guān)產(chǎn)品的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，以此保證壓力容器在壽命周期內(nèi)可以安全穩(wěn)定地運(yùn)行。

1.3 壓力容器的結(jié)構(gòu)有著多樣化的特點

壓力容器在完成設(shè)計和制作后，具體的使用環(huán)境以及內(nèi)部存放的物質(zhì)，都會根據(jù)實際需求的變化而改變。特別是隨著當(dāng)前我國科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，在進(jìn)行工業(yè)生產(chǎn)的過程中，出現(xiàn)了非常多元化的特種生產(chǎn)環(huán)境。所以為了更好地滿足生產(chǎn)的實際需要，在進(jìn)行壓力容器的設(shè)計制作過程中就需要設(shè)計和制作出結(jié)構(gòu)具有多元化特點的壓力容器，從而充分地滿足工業(yè)發(fā)展的實際需要。

2 熱處理技術(shù)的概念和壓力容器熱處理的意義

熱處理指的是在金屬物件處于固體的狀態(tài)下，通過對金屬進(jìn)行加熱、保溫的手段，使得金屬內(nèi)部的整體結(jié)構(gòu)出現(xiàn)相應(yīng)的轉(zhuǎn)變，從而推動金屬的性能更加符合生產(chǎn)經(jīng)營實際需要的一種工藝類型。許多金屬在加熱的情況下，整體的結(jié)構(gòu)和金屬自身的性能都會發(fā)生巨大的變化，在這樣的情況下做好熱處理工作，可以使得金屬的性能更加符合生產(chǎn)的實際需求。

除此以外，壓力容器在完成設(shè)計和制造的過程中，往往會涉及焊接的活動。根據(jù)物理學(xué)的原理來看，完成焊接活動后，焊接的部位將會成為一個過熱的組織。在這個過熱組織內(nèi)部存在著化學(xué)成分不均勻的特點，這種過熱組織內(nèi)部由于化學(xué)成分不均勻，導(dǎo)致整體的韌性較差，如果不通過開展熱處理的手段，不僅會使得壓力容器整體的性能出現(xiàn)下降，甚至還會導(dǎo)致各類安全隱患。通過進(jìn)行焊接后的熱處理工作，可以最大限度地減少焊接過程中焊接部位的殘余應(yīng)力水平，并且推動壓力容器各部分之間實現(xiàn)結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定，有效地提高壓力容器整體的性能。同時通過對壓力容器進(jìn)行焊接后的熱處理工作，還可以使得壓力容器的本體和焊接區(qū)域之間實現(xiàn)更加充分的融合，讓焊接區(qū)域的韌性可以得到有效的提升。最后，通過對壓力容器開展熱處理工作，還可以有效地提高壓力容器整體的抗腐蝕能力，因為在熱處理的過程中，可以將壓力容器焊接部位內(nèi)部存在的具有較強(qiáng)腐蝕性的氣體進(jìn)行排除，從而防止壓力容器上各種裂縫的出現(xiàn)。

3 壓力容器設(shè)計和制造過程中的熱處理問題

3.1 通過奧氏體不銹鋼制作的壓力容器是否需要進(jìn)行熱處理

在完成焊接后進(jìn)行的熱處理工作，主要就是利用金屬在加熱之后所呈現(xiàn)出來的可塑性的特點，對金屬進(jìn)行處理使得金屬可以滿足生產(chǎn)需求的技術(shù)類型。通過熱處理就可以讓壓力容器上應(yīng)力較高的部分實現(xiàn)塑性的流變，從而有效地消除壓力容器本體和焊接部位存在的殘余應(yīng)力。這種焊接之后進(jìn)行熱處理的方法在許多工業(yè)生產(chǎn)中有著非常廣泛的應(yīng)用。而奧氏體不銹鋼，由于其自身有著非常優(yōu)秀的抗腐蝕能力，所以在很多情況下進(jìn)行壓力容器的設(shè)計和制造時，都會選擇將其作為容器的主要材料。實際上，如果是利用奧氏體不銹鋼進(jìn)行壓力容器的制作，就可以使得壓力容器整體的韌性和應(yīng)變強(qiáng)化性能得到保障，所以純粹由奧氏體不銹鋼制作出的壓力容器在常規(guī)使用情況下是無需進(jìn)行熱處理的。而如果在使用的過程中，技術(shù)人員發(fā)現(xiàn)了壓力容器因為其他外部因素的影響出現(xiàn)了被腐蝕的現(xiàn)象，技術(shù)人員就應(yīng)當(dāng)根據(jù)實際情況開展詳細(xì)的分析和研究工作，確保壓力容器可以更加穩(wěn)定地運(yùn)行。

在特殊情況下，為了更好地滿足工業(yè)生產(chǎn)的實際需求，也可以對奧氏不銹鋼壓力容器進(jìn)行熱處理。在對于奧氏體不銹鋼制作的壓力容器進(jìn)行熱處理時，所使用的熱處理方法是固溶處理。這種處理模式就是把壓力容器加熱到920攝氏度到1150攝氏度之間，然后讓壓力容器內(nèi)部的碳化物出現(xiàn)溶解之后，再將壓力容器進(jìn)行水冷處理，從而獲得單相奧氏體組織。而如果不銹鋼中含有鈦或是鈮，那么進(jìn)行固溶處理之后還應(yīng)當(dāng)進(jìn)行穩(wěn)定化的處理。

3.2 爆炸不銹鋼復(fù)合鋼板制作的壓力容器熱處理

當(dāng)前，爆炸不銹鋼復(fù)合鋼板逐漸成為我國工業(yè)發(fā)展過程中進(jìn)行壓力容器制作的主要材料。因為爆炸不銹鋼復(fù)合鋼板有著非常強(qiáng)的抗腐蝕性以及較高的強(qiáng)度，實現(xiàn)了抗腐蝕和高強(qiáng)度之間的有機(jī)結(jié)合，現(xiàn)階段我國進(jìn)行壓力容器的制作時，往往都會選擇此材料。所以在進(jìn)行壓力容器的熱處理時，也應(yīng)當(dāng)針對使用爆炸不銹鋼復(fù)合板制作的壓力容器進(jìn)行熱處理。爆炸不銹鋼復(fù)合鋼板的制作過程，從本質(zhì)上來看就是通過高速脈沖的作用，使得各種復(fù)合材料和基礎(chǔ)材料之間進(jìn)行碰撞和融合。所以通過爆炸加工之后的金屬材料整體的抗拉強(qiáng)度將會得到極大地的升，但是與此同時塑性指標(biāo)也會下降，所以復(fù)合板在經(jīng)過爆炸處理之后，就應(yīng)當(dāng)進(jìn)行消除應(yīng)力的熱處理。

3.3 鐵素體不銹鋼熱處理

鐵素體不銹鋼內(nèi)部擁有較高含量的鉻以及含量相對較低的碳，并且鐵素體的組織形式是單相的鐵素體。同時，鐵素體不銹鋼在退火的情況下進(jìn)行使用時，有著較低的強(qiáng)度和較強(qiáng)的塑性。所以這種材料主要是應(yīng)用于對于耐腐蝕性程度要求較高和對于強(qiáng)度要求不高的壓力容器的設(shè)計和制造。例如，在化工生產(chǎn)過程中使用的化工設(shè)備以及運(yùn)送化工材料的管道，就可以將鐵素體不銹鋼作為基礎(chǔ)材料。鐵素體不銹鋼在加熱和冷卻的過程中，不會出現(xiàn)相位的變化，所以不能使用熱處理的手段改變鐵素體不銹鋼的性質(zhì)。而要想對鐵素體不銹鋼的性質(zhì)進(jìn)行調(diào)整，就可以考慮在鐵素體不銹鋼中加入鈦或者是鈮兩種強(qiáng)碳化物，從而進(jìn)一步提高這種情況下制作出來的壓力容器整體的性能。

除此以外，在進(jìn)行壓力容器的設(shè)計時，還必須做好熱處理技術(shù)的實際應(yīng)用研究工作，從而更好地在合適的區(qū)間內(nèi)通過熱處理手段提升壓力容器的性能，并且更好地保障壓力容器可以滿足工業(yè)生產(chǎn)的實際需要。在這一過程中，最為重要的就是技術(shù)人員必須針對不同的壓力容器中使用的具體金屬材料進(jìn)行相應(yīng)的研究，然后以金屬材料的性能為基礎(chǔ)，探究出最合適的熱處理方法，從而不斷地提高壓力容器整體的性能。

4 壓力容器設(shè)計和制造過程中的常見問題以及解決策略

4.1 壓力容器的風(fēng)險評估工作存在一定的不足

壓力容器在使用的過程中，由于使用的環(huán)境較為特殊，所以開展壓力容器的設(shè)計和制造工作，必須要確保壓力容器的穩(wěn)定性和安全性。但是從當(dāng)前我國壓力容器數(shù)據(jù)和制造的實際情況來看，許多從事壓力容器設(shè)計和制作的設(shè)計人員缺乏足夠的風(fēng)險評估意識。在設(shè)計的過程中也沒有充分把握好壓力容器在特殊情況下出現(xiàn)的變化，以及壓力容器使用過程中存在的各項風(fēng)險。這種情況的存在不僅讓壓力容器的使用存在安全隱患，同時對于我國工業(yè)的安全生產(chǎn)也造成了一定的威脅。從事壓力容器設(shè)計和制造的設(shè)計師在進(jìn)行設(shè)計和制作的過程中，必須充分地考慮好壓力容器在不同情況下運(yùn)行的實際情況。并且以壓力容器測試過程中的有關(guān)數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，制作出壓力容器在特殊情況下的應(yīng)急預(yù)案，盡可能地保證壓力容器在不同的情況下都可以實現(xiàn)安全穩(wěn)定的運(yùn)行。

4.2 整體的設(shè)計活動缺乏足夠的創(chuàng)新

因為壓力容器的質(zhì)量和安全性能對工業(yè)生產(chǎn)的影響很大，所以在設(shè)計的過程中往往都會嚴(yán)格地遵循傳統(tǒng)的設(shè)計理念進(jìn)行設(shè)計。雖然通過這樣的理念設(shè)計出來的壓力容器在安全性能方面可以得到保證;但是實際上隨著我國社會的不斷發(fā)展進(jìn)步，工業(yè)生產(chǎn)的過程中所使用的生產(chǎn)技術(shù)和具體的生產(chǎn)材料也會發(fā)生巨大的變化，許多傳統(tǒng)的壓力容器設(shè)計理念和方案已經(jīng)無法滿足當(dāng)前的實際需要了。因此，壓力容器的設(shè)計人員在設(shè)計的過程中就應(yīng)當(dāng)以實際的情況為基礎(chǔ)，并且充分地利用好各學(xué)科的專業(yè)知識，對壓力容器的設(shè)計和制作方案進(jìn)行創(chuàng)新和優(yōu)化，從而使得壓力容器在不同的情況下，都可以更好地滿足工業(yè)生產(chǎn)的實際需要。并且完成設(shè)計方案的創(chuàng)新之后，設(shè)計人員應(yīng)當(dāng)對創(chuàng)新后的壓力容器設(shè)計方案進(jìn)行檢驗，確保壓力容器在不同的情況下都可以充分地滿足工業(yè)生產(chǎn)的實際需要，再將全新的設(shè)計方案應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn)的實際活動中。

4.3 在材料的選擇方面存在一定不足

用于制作壓力容器的材料自身的性能，對壓力容器的質(zhì)量影響也是非常巨大的，如果在進(jìn)行壓力容器的設(shè)計和制造時沒能選擇到合適的材料，那么壓力容器的質(zhì)量難以保證，并且在實際應(yīng)用的過程中往往也難以達(dá)到理想中的效果。從當(dāng)前壓力容器設(shè)計和制造的實際情況來看，在很多情況下進(jìn)行壓力設(shè)計制造時都會存在著選擇的材料不合理的情況，導(dǎo)致制作出來的壓力容器整體的性能無法滿足工業(yè)生產(chǎn)的實際需要。例如，在進(jìn)行壓力容器的材料選擇時，如果選擇的材料強(qiáng)度和韌度不符合壓力容器的實際使用要求，就會導(dǎo)致壓力容器的實際應(yīng)用的過程中出現(xiàn)一定的安全隱患。除此以外，如果制造壓力容器的材料沒有較強(qiáng)的耐熱性和耐腐蝕性，就會使得制作出的壓力容器很難充分滿足工業(yè)生產(chǎn)的需要，并且還會使得壓力容器整體的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性出現(xiàn)下滑。

所以在進(jìn)行壓力容器的設(shè)計和制造活動之前，技術(shù)人員必須選擇符合實際需求的材料。這就需要技術(shù)人員必須對于不同材料的性質(zhì)有著充分的了解，然后在此基礎(chǔ)之上，對于材料在實際工業(yè)生產(chǎn)中的應(yīng)用進(jìn)行全面的分析和評估，選擇最符合工業(yè)生產(chǎn)實際需求的材料進(jìn)行壓力容器的制造。同時，還需要把握好所使用的材料的厚度是否均勻，確保壓力容器每一部分使用的材料的厚度保持在同一水平，保證壓力容器運(yùn)行的穩(wěn)定性。

4.4 整體的使用壽命不長

許多壓力容器在投入使用后，都存在著使用壽命不長的問題，這不僅會使得壓力容器設(shè)計和制作的成本得到極大的增長，在很多情況下，還會使得壓力容器自身的安全性能受到一定的影響。這一問題的根源就在于許多設(shè)計人員在進(jìn)行設(shè)計的過程中并沒有將壓力容器的使用壽命充分考慮在內(nèi)，并且由于缺少壓力容器設(shè)計有關(guān)規(guī)范，導(dǎo)致在設(shè)計的過程中較為隨意。

設(shè)計人員必須要把壓力容器的使用壽命作為壓力容器設(shè)計的重點內(nèi)容。技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)以壓力容器實際應(yīng)用的方式為基礎(chǔ)，把握好壓力容器使用過程中的具體需求，然后結(jié)合制作壓力容器的材料的有關(guān)性質(zhì)以及結(jié)合設(shè)計人員的工作經(jīng)驗，不斷地對設(shè)計方案進(jìn)行優(yōu)化和調(diào)整，在保證壓力容器整體性能的前提下，盡量地延長壓力容器的使用壽命，并且保證壓力容器在使用壽命內(nèi)，可以實現(xiàn)穩(wěn)定安全的運(yùn)行。

5 結(jié)語

壓力容器是工業(yè)生產(chǎn)過程中非常重要的基礎(chǔ)性設(shè)備之一，因此壓力容器的設(shè)計和制作對于工業(yè)的發(fā)展來說具有非常重要的意義。所以設(shè)計和制作的技術(shù)人員必須做好壓力容器設(shè)計和制作過程涉及的熱處理的研究，探究出最合適的壓力容器熱處理策略，保證壓力容器在使用的過程的安全和穩(wěn)定。

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