热处理技术在压力容器设计的应用 摘要:热处理技术是一种现代化的技术,加工统一,其能在改变材料表面或内部的金相组织结构的基础上,提升金属材料性能。文章在阐述热处理工艺的基本原理的基础上,就其在压力容器设计中的具体应用进行分析,并指出热处理工艺在压力容器设计中的控制要点。期望能提升热处理技术的应用水平,继而实现压力容器设计质量的有效保证。

关键词:热处理技术;压力容器;设计

压力容器是机械设备不可或缺的构件单元,其能在保证机械设备性能的同时,保证工厂生产经营的稳定运行。在压力容器设计生产阶段,热处理技术的应用极为关键,其通过材料加热、保温和冷却技术的控制,有效提升了压力容器的加工质量,确保了工业生产的有序进行。新时期,人们对于压力容器的应用质量提出了较高要求,这要求在压力容器加工生产中必须加强热处理技术的深层次应用。

1热处理工艺的基本原理

作为一项基础性的机械加工生产技术,热处理技术在金属部件及设备生产中的应用极为普遍。就压力容器生产而言,热处理技术的应用空间尤为巨大。具体而言,压力容器是机械设备的重要单元,其以金属光泽良好、延展性能突出的金属物质进行加工,实际生产中,这些金属物质内部原子具有规律性排列的晶体离子,这使得加工过程较为困难。热处理工艺的应用较为灵活,在金属构件加工过程中,热处理工艺不改变工件的形状和整体的化学成分;仅在材料热处理、材料保温和材料冷却工艺控制下,对金属构件内部的显微组织或表面化学成分进行优化。在其控制下,工件的使用性能得以有效提升。现阶段,钢铁、铝、铜、镁、钛等合金都是热处理工艺应用的主要材料。从材料施工过程来看,热处理工艺在改变材料物理性能和化学性能的基础上,有效提升了材料的力学性能,这使得热处理构件或设备在使用过程中具有较高的稳定性和耐久性,设备整体安全性能突出。

2热处理技术在压力容器设计中的具体应用

2.1热处理技术在成型件中应用

成型件是压力容器设计生产的重要单元。成型件加工时,生产人员会对构件施加热力及外在作用力,使得材料构件发生一定的形变,以此来满足机械设备的应用要求。然而在实践过程中,热力及外在作用力的控制极为关键,一旦施加的作用力不足或超出设计要求,则成型件的形状、规格就会发生变化,影响设备使用的安全性。基于此,在实际加工中,人们会通过热处理技术对成型件的形变过程进行控制,使其重新符合压力容器的制作需要。在压力容器生产过程中,成型件形变超标的现象时有发生,为提升热处理技术的应用水平,需对成型件的加工过程进行严格监测,然后以记录并分析成型件的形变趋势,并采取热处理技术进行规范防治,以此来保证成型件加工工作的顺利进行。

2.2热处理技术在容器及受压件中应用

构件焊接是容器及受压件制作的重要环节。通常,在容器及受压件焊接完成后,人们会对焊缝及一些特殊部位进行特殊处理,该环节中,热处理技术使其进行焊接处理的主要方式。从应用过程来看,利用热处理技术进行容器及受压件处理时,需进行热处理技术应用特征的严格分析,并挑选出符合工艺标准的加工材料。这是由于在实际处理中,容器及受压元件会产生强烈的化学反应,一旦容器及受压件的质量与热加工工艺不匹配,就容易造成容器及受压件受损,不仅影响设备使用的安全性,更会对工业生产过程造成较大阻碍;因此,利用热处理技术加工容器及受压件过程中,控制加工材料的质量是确保压力容器设备安全使用的内在需要。

2.3热处理技术在加工材料中的应用

利用热处理技术对材料进行预加工是压力容器制作生产的重要环节。实际处理中,容器设计图纸是材料预加工的基本指导。从材料加工过程来看,通过热处理技术的应用,一些质地较硬的金属材料会发生性状变化,从而使得材料达到压力容器的应用标准,满足工业生产需要。同时,在加工材料预处理过程中,人们应进行材料加工温度和时间控制,避免温度过高,时间过长引起材料化学性能变化,影响材料的使用效果。具体而言,当材料处理时间过长或温度过高时,金属材料的化学性能会发生较大变化,不仅影响材料的塑性效果,更会对材料使用安全产生一定影响。由此可见,一旦热处理温度和时间达到工程设计要求,需立即材料处理加工。此外,为确保热处理工艺与材料属性的高度匹配,在材料加工前,应进行材料属性的检测和确认,从而为预处理技术的应用提供有效参考。

2.4热处理技术在压力容器焊接后的应用

压力容器焊接完成后,应注重热处理技术的规范应用。具体而言,热处理技术在压力容器焊接后的控制要点:(1)容器热处理效果会随着处理温度和时间的变化而改变,在实际处理中,应加强热处理工艺的严格控制,即在实际加工中应深化热处理工艺研究,实现其应用流程的规范化控制。(2)热处理工艺应用具有较高的专业性,在实际加工中,应加大热处理装置的革新力度,一方面,应对现有装置的精确度进行校正控制;另一方面,需利用现代科学技术,进行热处理装置的智能化、自动化设计,保障热处理装置具有良好的应用性能。(3)实际加工设备是影响热处理技术应用质量的重要因素。在加工过程中,应对压力容器的材料、用途进行分析,尤其在一些特殊部位的构件加工中,应系统把控构件的功能需要,有针对性地进行热处理工艺控制,确保压力容器使用的稳定性、安全性。

3热处理技术压力容器设计中的应用要点

3.1分析应用范围,强化材料选择

现阶段,压力容器在工业生产中的应用不断普遍,尤其在化工领域,压力容器的应用极为普遍,其达到了压力容器使用总量的50%以上。从应用过程来看,压力容器能在盛装气体及液体的同时,承载一定的压力,具有密闭性能好,安全性能突出的特征。实际加工中,容器应用领域不同,其对加工材料的要求也就不同。现阶段,无锈钢、碳质钢材等都是压力容器加工的主要材料,在实际加工中,材料属性不同,热处理技术的应用程度也有所差异。通常,热处理技术在大部分的压力容器制作中均可应用;然而无锈钢压力容器的材质具有一定的特殊性,即在具体加工中,其并不需要进行材料热处理。在实际处理中,应先对材料的属性进行区分,针对性地选择处理方式。此外,采用不同材料加工压力容器时,材料的差异会引发处理步骤的变化。就碳质钢材加工过程而言,人们需要在考虑热处理标准的基础上,就热处理后的密封问题进行设计规划,以此来满足设备使用的安全需要。

3.2结合生产实际,遵守操作要领

压力容器设计生产中,一旦完成焊接工艺,加工人员需在热处理技术的应用下对加工的容器进行修正处理。需要注意的是,在部分压力容器生产中,焊接点的位置和属性具有一定的特殊性,并不需要进行热处理应用。在实际处理中,生产人员应结合压力容器的应用需要,进行处理技术的合理变更,以此来确保热处理技术应用的灵活性。一方面,在热处理过程中,加工人员注重加热、保温、冷却三个阶段的全面控制。就热处理加热过程而言,应注重热源的严格控制,进而在保证加热时间和温度的基础上,实现零件表面化学性能及内部显微组织的转变。而在保温控制中,应注重保温材料的合理选择,且保温过程不会对热处理应用造成干扰。此外,热处理工艺冷却控制环节中,加工人员应注重容器冷却温度的严格控制,确保退火、正火及淬火环节中,冷却温度控制标准符合钢种的加工需要。另一方面,进行压力容器较高的全过程控制,确保材料预处理、材料形变控制、构件焊接及容器热处理均满足工程设计标准,确保热处理技术应用的规范性,保证压力容器的加工质量。

3.3优化加工顺序,保证生产质量

压力容器加工生产须具有较高的专业性。具体而言,压力容器的应用环境较为复杂,一旦加工质量不规范,就会引发安全事故的发生。在实际加工中,需进行加工工序的合理优化,确保容器加工质量。一方面,设计人员应明确压力容器的加工顺序,进行各个节点工艺要点的全面控制,确保容器加工顺序的控制合理。在实际加工中,热处理技术往往在焊接技术应用之后进行。另一方面,在实际加工中,应构建压力容器生产的检验制度,对各个生产环节的容器进行质量监管,尤其在焊接过程中,应在确保焊缝严密、平整的基础上,进行热处理技术应用,提升整体的加工质量。此外,为进一步优化压力容器的控制质量,应在实际加工中,进行热处理工艺流程的严格编制,并将其作为技术控制要点,在实际生产前进行技术交底,从而为生产人员的实际加工提供有效指导。

3.4加强结构设计,确保构件安全

现阶段,压力容器在工业生活中的应用愈发普遍。比如,在石油化工领域,压力容器可用来贮存、运输有压力的气体或液化气体,确保传热、传质、反应等工艺的顺利进行;而在其他工业与民用领域,空气压缩机、专用压缩机及制冷压缩机等系统都有压力容器的应用。实际生产中,压力容器的应用范围不同,其整体结构和控制要求也就存在差异。实际生产中,单腔压力容器和多腔压力容器是压力容器应用的两种重要形式,尤其在多腔压力容器应用中,其极有可能在一个压力腔内含有多种介质,这对于压力容器的安全性提出了较高要求。实际加工中,结构不同,压力强的压力也会存在一定差异,生产人员应结合低压、中压、高压和超高压的具体要求,进行压力容器结构重点部位的加工处理,以此来提升容器整体的安全性,促进企业经济效益获得。压力容器压力等级划分如表1所示。

4结束语

规范化地使用热处理将技术,能够有效提升压力容器的加工质量。现代工业生产中,人们只有充分掌握热处理技术的应用原理,并在成形件、容器及受压件加工,材料预处理和焊接后处理中,进行热处理技术要点的全面控制,才能有效提升热处理技术应用水平,进而在保证压力容器设计加工质量的同时,推动现代加工产业的进一步发展。

参考文献:

[1]胡艳兴.压力容器设计中热处理技术的应用探析[J].化工管理,2018(19):189.

[2]臧洪正.热处理技术在压力容器设计阶段的应用[J].化工设计通讯,2018,44(3):247.

[3]孙霄飞.热处理技术在石油压力容器中的应用[J].化工中间体,2015,11(11):69-70.

[4]曹野,赵明.热处理技术在压力容器设计中的应用[J].石化技术,2016,23(10):129.

[5]魏瑞,刘克强,孙健.压力容器设计中的热处理问题研究[J].中国石油和化工标准与质量,2013,33(18):95.

作者:李进 单位:宁夏特种设备检验检测院吴忠分院