石油化工壓力容器熱處理技術(shù)應(yīng)用研究

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摘要：隨著社會經(jīng)濟的飛速發(fā)展，近幾年我國石油化工行業(yè)在不斷的向前進步，石油化工行業(yè)在生產(chǎn)過程中本身是不可或缺的一個設(shè)備。制作石油壓力容器也受到了越來越多人們的關(guān)注與重視，在制作時如何提高石油化工壓力容器的效果，對工作原理、性能等逐一地分析，并且取得最佳的研究成果。

關(guān)鍵詞：熱處理技術(shù)；石油化工；壓力容器

引言

熱處理技術(shù)是當前提高石油化工壓力容器性能時最常見的技術(shù)之一。本文簡要分析熱處理技術(shù)如何在石油化工壓力容器制作過程中提高整體的使用效果。壓力容器是石油化工企業(yè)中的一種特殊設(shè)備，能夠確保石油化工行業(yè)的發(fā)展更加穩(wěn)定，同時做到安全生產(chǎn)對于我國經(jīng)濟發(fā)展而言尤為重要，而如何確保壓力容器在運行時的運行安全也是當前石油化工行業(yè)在發(fā)展中的重點內(nèi)容，確保發(fā)展的質(zhì)量得到提升，從而減少安全隱患的出現(xiàn)。

1熱處理技術(shù)的類型及工藝環(huán)節(jié)

熱處理技術(shù)是常見的一種提高金屬性能的技術(shù)措施，包括了加熱、保溫、冷卻等一系列工藝，使得金屬原本的性質(zhì)發(fā)生一定的改變，最終的目的是實現(xiàn)金屬性能的提高。按照不同的標準以及石油化工熱壓力容器加工時的加工要求，技術(shù)分為多種不同的類型。比如說，以目標作為分類的標準熱處理技術(shù)，可以將其分為中間熱處理、最終熱處理兩種不同的熱處理方式。然而以性質(zhì)作為分類的標準則可以將熱處理技術(shù)簡要分為化學(xué)熱處理、形變熱處理以及普通熱處理這三種，熱處理的方法不同類型也不同。熱處理技術(shù)在面對不同的金屬時，處理的效果也有著一定的區(qū)別，在選擇金屬進行熱處理時，首先要考慮到金屬自身的性能，進而選擇最適合該金屬使用的熱處理技術(shù)。在熱處理過程中，由于經(jīng)過了加熱、保溫、冷卻三個不同的環(huán)節(jié)，確保這三個環(huán)節(jié)都能有效地開展，這也是石油化工壓力容器性能得以提高的基礎(chǔ)與前提。在加熱的環(huán)節(jié)中最常見的加熱方法是內(nèi)燃法以及電熱法，而在保溫的環(huán)節(jié)則由于金屬材料內(nèi)部結(jié)構(gòu)已經(jīng)發(fā)生了一定的改變，嚴格的控制保溫時間才能確保保溫的效果，而在冷卻環(huán)節(jié)則讓金屬材料處于室溫的環(huán)境下。

2熱處理技術(shù)在石油化工壓力容器中的應(yīng)用

2.1焊接前預(yù)熱

在對金屬材料處理時，升溫到一個特定的高度開展預(yù)熱處理。高溫可以改變金屬材料的基體組織結(jié)構(gòu)，并且在一定程度上軟化金屬材料，能降低金屬材料本身的硬度和強度，改善金屬材料在焊接時其焊接效果較差這一問題。在石油化工壓力容器的焊接作業(yè)中，更需要考慮到在焊接之前預(yù)熱，預(yù)熱的作用主要體現(xiàn)在了以下三個不同的方面：第一，在對所有的材料基本的預(yù)熱后，能夠有效的降低焊接過后金屬材料冷卻時的冷卻速度，確保所有的金屬基體材料在焊接區(qū)域中的氫脫離，減少由于氫脫離而導(dǎo)致的斷裂可能性，同時預(yù)熱也可以逐步減緩在焊接完成后整體的冷卻速度，確保焊接的質(zhì)量，防止由于氫的溢出而導(dǎo)致裂紋，降低焊接區(qū)域的淬硬程度，增加焊接后的抗裂性。第二，在焊接前預(yù)熱，可以通過局部預(yù)熱或者整體均勻預(yù)熱兩種不同的預(yù)熱方式，其直接縮小了焊接位置與其他區(qū)域之間的溫度差，同時也能逐步減小焊接時所消耗的焊接應(yīng)力。預(yù)熱的同時能夠讓焊接的應(yīng)變速率逐步減小，防止在焊接過程中出現(xiàn)裂紋的情況。第三，通過預(yù)熱可以直接減小焊接機體的拘束度，也就是說，在一定范圍內(nèi)能提高預(yù)熱溫度，并且降低裂紋可能出現(xiàn)的幾率。在焊接石油化工壓力容器制作時，一定要考慮到本次焊接所面對的基體材料以及焊條的具體化學(xué)成分，考慮到不同材料在焊接時的焊接剛性，以及焊接結(jié)構(gòu)，選擇最佳的焊接方式，同時在預(yù)熱時也需要考慮到不同的材料其自身的預(yù)熱溫度以及層間溫度都有著一定的區(qū)別[1]。

2.2焊接后熱處理

在處理石油化工壓力容器后，一旦焊接工作完成，應(yīng)考慮到如何熱處理，熱處理的操作內(nèi)容主要操作目的主要有以下三類：第一，為了進一步的除氫。在金屬材料焊接后，由于其焊接區(qū)域的溫度較高，特別是當焊接區(qū)域溫度高于100℃時，該材料需要低溫?zé)崽幚恚康氖菫榱思铀俸附訁^(qū)域內(nèi)以及焊接區(qū)域所影響到地方的脫離，防止由于氫脆現(xiàn)象的出現(xiàn)導(dǎo)致容器使用質(zhì)量不佳。在低合金鋼等石油化工壓力容器中經(jīng)常由于溫度的問題而導(dǎo)致脫氫效果不佳，在使用該容器時出現(xiàn)氫脆的現(xiàn)象，或者是焊接的區(qū)域出現(xiàn)了裂紋的可能性，不滿足石油化工壓力容器在使用時的使用要求。第二，消除焊接產(chǎn)生的殘余內(nèi)應(yīng)力。殘余內(nèi)應(yīng)力主要來源于兩個不同的方面，一個方面是由于在焊接的過程中，其材料處在快速的升溫以及快速的冷卻過程，無論是快速升溫或者是快速冷卻，都很容易導(dǎo)致金屬材料內(nèi)部出現(xiàn)了不均勻的內(nèi)應(yīng)力變化。另外一個方面則是由于在焊接石油化工壓力容器時，應(yīng)考慮到壓力容器本身很容易受外界的拘束，產(chǎn)生一定的內(nèi)應(yīng)力。在焊接后對局部或者是整體的狀態(tài)進行分析，高溫回火處理可以有效的消除金屬材料在焊接后的殘余內(nèi)應(yīng)力。第三，改善材料自身的力學(xué)性能。材料石油化工壓力容器最常使用的一種方式就是合金鋼材料焊接。在焊接后很容易形成焊接接頭，一旦焊接接頭出現(xiàn)，整體材料的組織結(jié)構(gòu)就會發(fā)生一定改變，并且部分會產(chǎn)生硬脆組織，從而直接破壞金屬材料應(yīng)有的機械性能，要求在焊接后熱處理時，一定要考慮到如何降低材料本身的硬度，改善焊接區(qū)域的塑性以及韌勁，讓材料本身具有相對良好的綜合力學(xué)性能，同時也需要逐步提高石油化工容器內(nèi)部的組織結(jié)構(gòu)及穩(wěn)定性，確保外形尺寸的穩(wěn)定性以及精度。對所有的石油化工壓力容器結(jié)構(gòu)件進行分析，如果該石油化工容器結(jié)構(gòu)件所使用的材料是普通材料，在焊接后只需要去應(yīng)力退火熱處理就可以，而如果石油化工壓力容器其自身的材料是中碳鋼或者是高碳鋼，則考慮到使用不同的材料或者是補焊件進行管理，在面對這種基體材料時確保其組織結(jié)構(gòu)整體均勻化、成分均勻化，才能有效地消除在焊接后內(nèi)應(yīng)力的正火熱處理[2]。

2.3特殊化學(xué)熱處理

在石油化工壓力容器中，包括的組成零件較多，而每一個不同的類型零件在石油化工壓力容器中的具體作用有著一定的區(qū)別。零件與零件在制作時的側(cè)重點也不同，比如說，機械性能的零件在制作的過程中經(jīng)常會有一些特殊的技術(shù)要求。第一，有一些零件要求自身的表面具有非常高的耐磨性。而在面對這種情況下，普通鋼零件可以采用的是滲碳淬火法，即在零件表面形成高碳馬氏體硬化表層，這種方式能提高普通零件的耐磨性。然而對于耐磨性要求更高的零件，則需要采用滲氮法，讓零件表面形成合金氮化物，并且在彌散硬化表層。這種方式相比于普通鋼零件而言其耐磨性更高，兩種方式都可以提高零件表面本身的硬度，多數(shù)情況下零件表面的硬度可以高達hrc60以上。第二，部分零件在使用時要求具有較高的抗疲勞強度，在面對這種要求時，多數(shù)情況下所選擇的是滲碳或者是滲氮化學(xué)方式處理，確保所有的零件表面都能產(chǎn)生一定的殘余應(yīng)壓力，進而促使零件在使用時，自身的疲勞強度能逐步的提升。第三，部分零件要求具有較好的抗腐蝕性以及抗高溫氧化性，這也是石油化工壓力容器中常見的一種要求，在面對這種要求時，選擇的是滲氮化學(xué)熱處理，其目的是為了增加所有零件表面的抗腐蝕性能，并且在零件表面可以通過滲硅、滲鋁、滲鉻后形成一層穩(wěn)定的、致密的二氧化硅、三氧化二鋁、三氧化二鉻的膜層，形成后零件自身的抗高溫氧化性以及抗腐蝕性都非常強，能夠保證零件在使用時的使用效果。化學(xué)熱處理的方式也能讓所有的石油化工壓力容器零件在使用時自身的高韌性可以得到保證，確保表面的機械性能不改變，進而讓零件本身具有非常高的綜合性能。

3結(jié)語

綜上所述，在石油化工行業(yè)對生產(chǎn)安全性的要求較高。如果缺乏安全性，不僅很有可能造成石油化工企業(yè)出現(xiàn)財產(chǎn)危機，同時也會導(dǎo)致工作人員在日常工作時工作的安全性無法得到保證。當前越來越多的石油化工企業(yè)，在日常工作中都將安全性作為了工作的重點內(nèi)容。無論是通過熱處理或者是焊接處理等不同的處理方式，都能讓石油化工壓氣壓力容器的材料性能得到提升，滿足石油化工壓力容器的生產(chǎn)需求，而通過熱處理也可以優(yōu)化所有材料的組織結(jié)構(gòu)，保證材料的綜合性能、機械性能增強，所有容器在使用時的安全性以及容器使用時的可靠性。

參考文獻：

[1]楊曉東.熱處理技術(shù)在石油化工壓力容器中的應(yīng)用[J].山西化工，2018,38(06):162-164.

[2]田豐.熱處理技術(shù)在石油壓力容器中的應(yīng)用[J].化工管理，2018(15):59.

作者：曹法洲 丁一 單位：溧陽市龍德化工設(shè)備制造有限公司