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(jì)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(jìn)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(gè)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(shí)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(dāng)前提高石油化工壓力容器性能時(shí)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(shí)做到安全生產(chǎn)對于我國經(jīng)濟(jì)發(fā)展而言尤為重要，而如何確保壓力容器在運(yùn)行時(shí)的運(yùn)行安全也是當(dāng)前石油化工行業(yè)在發(fā)展中的重點(diǎn)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(shí)現(xiàn)金屬性能的提高。按照不同的標(biāo)準(zhǔn)以及石油化工熱壓力容器加工時(shí)的加工要求，技術(shù)分為多種不同的類型。比如說，以目標(biāo)作為分類的標(biāo)準(zhǔn)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(biāo)準(zhǔn)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(shí)，處理的效果也有著一定的區(qū)別，在選擇金屬進(jìn)行熱處理時(shí)，首先要考慮到金屬自身的性能，進(jìn)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(gè)不同的環(huán)節(jié)，確保這三個(gè)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(yán)格的控制保溫時(shí)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(shí)，升溫到一個(gè)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(qiáng)度，改善金屬材料在焊接時(shí)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(gè)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(shí)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(shí)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(shí)也能逐步減小焊接時(shí)所消耗的焊接應(yīng)力。預(yù)熱的同時(shí)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(jī)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(shí)，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(shí)的焊接剛性，以及焊接結(jié)構(gòu)，選擇最佳的焊接方式，同時(shí)在預(yù)熱時(shí)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(jìn)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(dāng)焊接區(qū)域溫度高于100℃時(shí)，該材料需要低溫?zé)崽幚?，目的是為了加速焊接區(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(shí)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(shí)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(gè)不同的方面，一個(gè)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(gè)方面則是由于在焊接石油化工壓力容器時(shí)，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(jìn)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(jī)械性能，要求在焊接后熱處理時(shí)，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(shí)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(jìn)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(bǔ)焊件進(jìn)行管理，在面對這種基體材料時(shí)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(gè)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(shí)的側(cè)重點(diǎn)也不同，比如說，機(jī)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(dá)hrc60以上。第二，部分零件在使用時(shí)要求具有較高的抗疲勞強(qiáng)度，在面對這種要求時(shí)，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(jìn)而促使零件在使用時(shí)，自身的疲勞強(qiáng)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(shí)，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(qiáng)，能夠保證零件在使用時(shí)的使用效果?；瘜W(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(shí)自身的高韌性可以得到保證，確保表面的機(jī)械性能不改變，進(jìn)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(cái)產(chǎn)危機(jī)，同時(shí)也會導(dǎo)致工作人員在日常工作時(shí)工作的安全性無法得到保證。當(dāng)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(diǎn)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(jī)械性能增強(qiáng)，所有容器在使用時(shí)的安全性以及容器使用時(shí)的可靠性。

參考文獻(xiàn)：

[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