“壓力容器焊后熱處理”初探

1、 4 ／ j f轡 茹，彳 妊，“ 壓力容器焊后熱處理”初探武 漢 水 利 電 力 學(xué) 院 焊 接 教 研 究 洪淳一 7 ，彳 7— — — ‘ 。 ?！?‘一，摘 要 本 文 結(jié) 臺(tái) 不 同使 用 目的 、 使 用 及環(huán) 境 條件 下 壓 力 容 器 等 焊接 結(jié) 構(gòu) · 在 設(shè) 計(jì) 上 所要 求 的安 壘 性 ． 改材 料 的 進(jìn) 步 、焊 接 性 的改 善 等 方 面 、討論 1壓 力容 器 焊 后熱處 理 的必 要

2、性 及 問(wèn)題 ．初 步提 出 了在壓 力客囂 焊 后 熱處 理 范 疇 內(nèi) ．有 待 解 決 的 某 些 課 題 關(guān) 鍵詞 壓 力 吝囂 、 焊 接 、 熱 處理 臟 性 破壞 、 疲勞 破 壞 。應(yīng) 力腐 性 裂毀 機(jī) 械 性 能 、 韌 性 。壓 力 容 器 在 石 油 、化工 、冶 金 、原 子能 、國(guó) 防．以及城市煤氣等 工業(yè)部 門(mén)中餉 應(yīng)用B益廣 泛 ．成 為這 些 工業(yè) 部 門(mén) 不 可 缺 少 的 重要 裝 備之 一 ，隨

3、 著這 些工 業(yè) 部 門(mén) 生 產(chǎn) 技 術(shù) 的進(jìn) 步 ． 不斷 向壓 力 容 器 提 出高 參 數(shù) 、 大 存 量 、 耐 高 溫 、低 溫 、耐腐 蝕等 更嚴(yán) 格 的 求 這 就 意 味 著 不 斷 向 壓 力 容器 的設(shè) 計(jì) 、選 材 和 制造 提 出新 的挑 戰(zhàn) 。 當(dāng)前 ．絕 大部 門(mén) 壓 力容 器 是 采 用焊 接 工 藝 制 造 的 ．因 此 ，可 ~ 兌也 不 斷 向焊 接 技 術(shù) 提 出翱 的 挑 戰(zhàn) 焊 接 時(shí) ．在 熱

4、 源作 用下 ． 局部 嘩村 和 填 充村 料 經(jīng)過(guò) 熔 化、 冶 金 反 應(yīng) 、結(jié) 品 等 過(guò) 程 形 成 永 久性 連 接 ?～ 焊 縫 的 同 時(shí) ．也 使 靠 近 焊 縫兩 刪的 母 村 上 經(jīng) 受 了 復(fù) 泉 的 熱 循 環(huán) ．形成 了熱 影響 區(qū) 。對(duì) 低 碳 鋼 焊接 結(jié) 構(gòu) ． 足 要焊縫 冶 金 質(zhì) 量 得以 保 證 ，熱 影 l 制醫(yī) 一般 會(huì) 出 現(xiàn) 冶 金 問(wèn)題 。 但是 ．大 的 焊 接 結(jié) 構(gòu) 會(huì) 由于 焊

5、接 的局部 加熱 ，慢速冷卻 、較 凡的 外拘束等 產(chǎn) 生較 大 的 殘 余 應(yīng) 力 。當(dāng)前 ．低 碳 鋼 已滿(mǎn) 足 下 了 一些 壓 力 杏 器 的特 殊 要 求 ． 因而 ． 某些 高 強(qiáng) 鋼 ． 低 溫 鋼 、 9 N [鋼 、 不銹 鋼 、鋁 臺(tái) 金 等 已被 用 來(lái) 制 造 滿(mǎn) 足 不 同性能要求的壓力容器 這些 材料的焊 接熱 影響 區(qū)存 在 著 許 多 冶 金難 題 ． 無(wú)法 像焊 縫 那 3 I 1樣 可 以通 過(guò)化學(xué)

6、冶金改變其成 分而 改 善之 焊 接殘 余應(yīng)力對(duì)大型壓 力容器也是個(gè)不 容忽 視的 問(wèn)題 。對(duì) 焊接熱影 響區(qū)的不 良組 織和焊 接 結(jié) 構(gòu) 的 殘 余 應(yīng) 力 若掉 以輕 心 ．不 僅 會(huì)使 壓 力 容 器 早 期 失 效， 而 且 還 會(huì) 引起 災(zāi) 難 性 事 故 。固然 ，焊 接 熱 影響 區(qū)的 冶金 問(wèn)題 ，焊 接 結(jié)枸的殘余應(yīng) 力與焊接熱循環(huán)有關(guān) ，調(diào)整焊 接 熱 循 環(huán) ， 可 望 使 之 得 以 改 善 。因 而 ．焊接

7、熱循環(huán) 的測(cè)示 ，熱循 環(huán)模 型的建立 ．一直是 焊 接 界一 太 課 題 。但 是 ，并 非 所 有 焊接 結(jié)構(gòu) 的熱影響 區(qū)問(wèn)題和殘余應(yīng)力都可 以通過(guò)調(diào)整 焊接熱循環(huán)解決 之。故而 ．焊 后熱 處理 作為 保證 壓力 容器制造 質(zhì)量的一項(xiàng)關(guān) 鍵措施 ．已引起 人們?cè)絹?lái)越多的關(guān) 注 。世界上焊 接技術(shù) 發(fā) 達(dá) 國(guó)家 ，都 高度 重 視焊 后熱 處 理 問(wèn) 題 ．并 把 它 作為壓 力 容器 制造 中 的專(zhuān) 門(mén)課 題來(lái) 研 究 。所 謂

8、 焊 后 熱 處理 ，就 是 為 了改 善焊 接 區(qū) 的性能 ，消除焊接 殘余應(yīng)力等 有害影響 ，將 焊 接 區(qū) 或 其 局 門(mén) 在金 屬 相 變 點(diǎn) 以下 均 勻 加熱 到 足夠 高 的 溫 度 ，并 保 持 一 定 時(shí) 間 ．然 后 均 勻凈 卻的 過(guò) 程 。隨 著 我 國(guó) 壓 力 容器 制造 技術(shù) 的 發(fā) 展 ，焊 后 熱處 理 日益 受 到 廣 泛重 視 ．在 研 究 和 應(yīng) 用 維普資訊 http://www.cqvip.co

9、m 布 等 ． 盟 在 取 得 充 分 依 據(jù) 的 基 礎(chǔ) 上 采 用之 ， 特 別 是 要 注 意 降低 硬 度 和 防 止再 熱裂 紋 。在 此 基 礎(chǔ) 上 慎 重 地選 擇 后 熱 景件 、 包括 方 法 、范 圍 和 管 理 手 段 四 、機(jī) 械 性 能 埠 后 熱 處 理 具 有 消 除 焊 接 醫(yī) 淬 硬 、 睫性 和 提 高 延性 等 效 果 ， 當(dāng)前 對(duì) 許 多 村 料 仍然 需 要 ．但其重要性卻隨著柑料的進(jìn)步 、焊接

10、性 的提高而降低 ，有時(shí)焊 后熱處理還會(huì)使母村 或 焊縫 性 能 劣化 上 升 為主 要 矛 盾 +如 調(diào) 質(zhì) 鋼 焊 后熱 處 理 溫 度 超 過(guò) 回 火溫 度 ，會(huì) 導(dǎo) 致 失 去 調(diào) 質(zhì) 效 果 而降 低 韌 性 ； C? Mo 鋇 高 溫 長(zhǎng) 時(shí) 間 保 溫 ，會(huì) 使 焊 縫 產(chǎn)生 粗 晶 鐵 素 體 而 降 低 強(qiáng) 度 ； 低溫用 N ‘ 鋼焊后熱處理會(huì)使其斷裂韌性 下 降 含 有 沉 淀強(qiáng) 化 之 素 嶼 鋼 ．焊 后熱 處

11、 理 可 能 導(dǎo)致 再熱 裂 紋 等 對(duì) 焊后 熱 處 理 必須 具有 辯 汪的 +發(fā)展 的 眼光 針對(duì)具體情況作縣件分析并慎重 對(duì)待 在 必 須施 行 焊 后熱 處 理 的 場(chǎng) 合 ．要 認(rèn) 真 、仔 細(xì) 地 分 析 材 料 特 覷，嚴(yán) 格 掌 握 焊接 施工 條件 和管理情況 ，并根據(jù)結(jié)構(gòu) 的使 用條件選擇最 佳 的 加 熱溫 度 、 保溫 時(shí) 間 、加熱 速 度 、冷 卻 速 度 、 入 爐 、 出爐 溫 度 等 參數(shù) ．并 在

12、施 工 中 要 有 具體 措 施 使之 得 切 實(shí) 的實(shí) 旆 對(duì)于 可 不 進(jìn) 行 熱 處 理 的 場(chǎng) 音 ．露 玨 認(rèn)真 分 忻 、試 驗(yàn) 取 得 充 分 依 據(jù) 的 基 礎(chǔ) j并 有 相 配 套措 箍 的 情 況 下而 取 消 之 ． 磊 酶國(guó) 『外都 有 人從 事 這 ‘ 面 的 研 究 。焊 接 ，熱 處理 作 為 ～種熱 加工 工 藝 ．在 企 業(yè) 內(nèi) 部挖 潛方 面是 大 有 可 的 ．有 時(shí) 可 以 不加 財(cái) 力 ，物 力

13、 ． 翅要 對(duì) 蘗 些 工 藝 參數(shù) 和工 藝程序作一些改動(dòng) ，就會(huì)收到節(jié)省燃料 、電 力 等能 源 消耗 和 人 力 的效 果 坦是 需 要 注 意 的 是 ．像 焊接 、熱 處理 等熱 加 工 工 藝 ．由于 外在 影響 因 素多 ， 內(nèi)在 澈觀 變 化復(fù) 雜 ．在 當(dāng) 前 還 不 能 完 全 作 到 定 量 、適 時(shí) 測(cè) 示 ．所 以要 進(jìn)行 某些 改進(jìn) + 不 能 _ J 靠理 論 舒析 和 嚳 芑 字 計(jì) 算 +還 必 須深

14、入 實(shí) 際 ．作 艱 苦 細(xì) 微 的 實(shí)際 工 作 ， 取得 可靠的第一手資料作為像據(jù) 。 但是 +我 們 也 不能 不 看 到 ．在微 電腦 已進(jìn) 入社 會(huì)各 個(gè)領(lǐng)域的今天 ，對(duì) 像焊 接 ．熱處理等 熱加工 過(guò) 程 的熱 循 環(huán) ，組 織 性 能 變 化 、應(yīng) 力 變 化 等 的適 時(shí) 測(cè) 示 不 僅 是 必 要 的 而 且是 可能 的 。 固 為 只有 能 準(zhǔn) 確 、適 時(shí) 的 測(cè) 示 ，才 能 可 靠 ．適 時(shí) 地 控 制 ．

15、如 果 我 們 能 對(duì) 焊 接 過(guò) 程 中的 熱 循 環(huán) 、組織變 t 匕 、應(yīng) 力變化跟蹤準(zhǔn) 確鍘示 ．那 就 可 以通 過(guò) 調(diào) 整 焊 接 參數(shù) 而 調(diào) 整之 ． 從 而就 可以在 保證焊縫可靠 的同時(shí) ．把 熱影響 冶金 問(wèn)題 ，焊 接 殘 余 應(yīng)力 減 到最 小 乃 至 無(wú) 害 的 程 度 ， 就 可 以 把 許 多焊 后 熱 處 理 因 此 而 取 清 當(dāng) 然 以往使 甩的常規(guī)儀器 儀表在測(cè)量焊接熱 循 環(huán) 測(cè) 量 組 織性

16、能變 化 ，應(yīng) 力 變 化方 面 起 到 一 定作 用 但受 其 精 度 和 速度 所 限 ，還 難 以 測(cè) 示 焊接 的 動(dòng)態(tài) 過(guò) 程 ． 往 往 只能 測(cè) 示 結(jié) 果 ．而 產(chǎn) 品 質(zhì)量 的控 制 實(shí) 際是 個(gè)過(guò) 程 的 控 制 。 所 以 在研 究是 否需 要 焊 后 熱 處理 及 采 用 怎 樣熱 處 理 條 件 這 一 課 題 的 同 時(shí) ，也 需 要 研 究 解 決 焊接及焊后熱處理過(guò) 程熱 循環(huán)、組織性 能變 化 、 應(yīng)

17、力 變 化 的 監(jiān)控 問(wèn)題 。微 電 腦 的普 及 為 這 些 問(wèn)題 的 解 決提 供 了 物 質(zhì) 基礎(chǔ) 、而 這 些 問(wèn) 題的解決也必將為壓力 容器 制造 帶來(lái) 一個(gè) 全 新 的 局面 。參 考 資 料 [ 1 j 壓 力 客 器 悼 后 熱 處 理 ． 臼表 高 壓 娃 術(shù) 協(xié) 臺(tái) 應(yīng) 力退 火 委 菀臺(tái) ． 機(jī) 誡 工 業(yè)出 版 社 ． 19 8I ．( 2 ： 罔振 豐 、張 文 域 ． 懈 接 冶 金 與 壘 蜃 l焊 接 性