熱處理技術在石油化工壓力容器中的應用

陳琳

摘 要：壓力容器作為石化工業(yè)的重要組成部分，其性能的好壞直接影響到石化企業(yè)的生產安全和生產穩(wěn)定，并最終影響到企業(yè)的經濟效益。熱處理是提高石化壓力容器性能的一種有效的工藝手段。基于此，本文對熱處理技術在石油化工壓力容器中的應用進行了探討，并對其合理應用提出了建議。

關鍵詞：熱處理技術;石油化工;壓力容器;應用

壓力容器是石化工業(yè)中的一種特殊設備，也是壓力容器的關鍵設備。在石油化工企業(yè)中，壓力容器的安全性能是一個重要因素。石油化工壓力容器原材料易受環(huán)境腐蝕，容器的焊接部位易發(fā)生斷裂等故障。石油化工壓力容器應根據(jù)原料、生產環(huán)境和實際操作條件選擇合適的熱處理工藝。降低或消除石油化工壓力容器原材料中的殘余應力，改善材料力學性能，提高容器的耐久性和穩(wěn)定性，可以減少事故的發(fā)生。

1熱處理技術的類型及工藝環(huán)節(jié)

熱處理技術是提高金屬性能的綜合性技術措施，它包括一系列的加熱、保溫、冷卻過程，這些過程在一定程度上改變了金屬的原有性能，最終達到提高金屬性能的目的。根據(jù)石油化工熱壓容器加工的不同標準和要求，可以采用不同的加工方法。與金屬工藝相比，熱處理工藝也有很大的區(qū)別，在選擇熱處理工藝時，首先要考慮金屬本身的性能，而最適合金屬工藝的熱處理工藝，則是在加熱、熱維護的熱處理過程中，保證三種不同混合物的冷卻，有效實現(xiàn)三次聯(lián)接，這也是提高石化壓力容器性能的基礎和前提。常用的加熱方式有兩種：燃燒加熱和電加熱。因金屬材料內部結構在保溫過程中有一定變化，嚴格控制保溫時間，保證了保溫效果，冷卻時金屬材料仍保持室溫狀態(tài)。

2熱處理技術在石油化工壓力容器中的應用

2.1焊接前預熱

經處理后，加熱到一定高度進行預熱，在焊接過程中，高溫會改變金屬的基體結構，使金屬變軟，硬度、強度降低，焊接性能得到改善。

在石化壓力容器的焊接過程中，焊接前的預熱至關重要。預熱作用主要表現(xiàn)在三個方面：

第一，預熱所有材料后，可有效降低金屬材料焊接后的冷卻速度，保證焊接區(qū)內所有金屬混合物的氫分離，減少氫分離導致斷裂的可能性;其次，預熱后，可使焊接區(qū)整體冷卻速度逐漸減緩，甚至焊后溫度下降，保證焊接質量，并可通過氫分離，降低焊接區(qū)硬度，提高抗裂性能。

第二，焊前預熱可通過局部預熱或全均勻預加熱進行，可以減少焊接部位與其他部位之間的溫差，逐漸降低罐內焊接張力，預熱可使焊接負荷同時遞減，防止焊接產生裂紋。

第三，預熱可以直接降低焊接體的回彈，即在一定范圍內提高預熱溫度，減少石化壓力容器焊接時產生裂紋的可能性，需要母材和焊絲的具體化學成分，考慮焊接剛度，對不同材料的焊接組織進行選擇，以選擇最佳的焊接方法。但是還必須考慮到，不同材料在預熱過程中，不同的預熱溫度和中間儲存溫度是不一樣的。

2.2焊接后熱處理

石化壓力容器的焊接處理完畢，必須進行熱處理。主要部件及熱處理如下：

第一，金屬材料焊接后，由于焊接區(qū)域溫度較高，特別是在100℃以上，需要進行低溫熱處理，以加快焊接區(qū)與受受焊接區(qū)影響的區(qū)域的分離，以及因漏氫而降低容器質量的區(qū)域，因此，在脫水過程中，常常因溫度問題而導致脫水效果不好。運行過程中，容器可能出現(xiàn)氫擴散現(xiàn)象，焊點有裂紋，不符合石化壓力容器的要求。

第二，消除內部焊接殘余電壓。材料在焊接過程中加熱、冷卻快;無論是快熱型還是快冷型，都能輕易實現(xiàn)金屬材料電壓的不均勻變化。在焊接壓力容器時，壓力容器本身容易受到內外壓力的影響，通過分析局部焊接或一般焊接情況，高溫回火能有效地消除金屬材料的焊接殘余應力。

第三，提高材料本身的力學性能。石化壓力容器一般采用合金鋼焊接的方法。焊接容易成型，一旦焊縫出現(xiàn)，整個材料的結構將發(fā)生一定程度的變化，部分零件會產生硬脆結構，直接破壞金屬材料的力學性能。在焊接過程中，如何降低材料的硬度，提高焊接區(qū)的塑性和韌性，提高抗彎強度是一個值得研究的問題。這種材料的綜合力學性能很好。并且逐步完善石化容器內部結構和穩(wěn)定性，確保容器整體尺寸穩(wěn)定準確。對石油化工壓力容器各接頭的特點進行了分析，即：采用常規(guī)材料焊接時，只需分壓;采用中、高碳鋼焊接時，應考慮多種材料的組合和焊縫管理，要有效地消除熱處理后產生的內應力，就必須保證基材組織和成分的整體均勻度。

2.3特殊化學熱處理

石化壓力容器在石化工業(yè)中多種多樣，而且零件與零件在生產中的重點是不同的，例如，在制造過程中，往往對零件的機械性能有特殊的技術要求。

第一，有些零件需要有自己的表面以達到高耐磨性。采用滲碳冷卻的方法解決了這一問題，即在普通鋼件表面形成高碳型馬氏體硬化層，提高了耐磨性。對耐磨性能要求較高的工件，采用硝化工藝在其表面形成合金截面，在擴散表面放置合金截面，使其耐磨性能優(yōu)于普通鋼件，大部分工件表面硬度可達hrc60以上。

第二，部分部件必須具有良好的抗疲勞性能才能使用。為達到這一要求，多數(shù)情況下采用汽化或硝化處理，以保證各部件表面能產生一定的剩余張力，使部件在使用過程中，逐漸提高其抗疲勞性能。

第三，某些元件必須具有良好的抗腐蝕和抗高溫氧化性能，這在石油化工壓力容器中也很常見。采用化學熱處理，可提高各副表面的耐蝕性能，并按要求進行硝化處理，在零件表面形成硅化、鋁化、鉻化、穩(wěn)定的涂層。所制漆膜抗氧化能力強，耐腐蝕性能好，確保工件使用壽命。本發(fā)明還可以保證所有石油化工壓力容器的高強度、表面機械性能不會發(fā)生變化，零件非常完美。

結語

綜上所述，石油化工企業(yè)對安全生產的要求越來越高。化工人員缺乏安全意識不僅會造成企業(yè)的財產危機，而且會使員工的安全意識淡薄。目前，越來越多的石油化工企業(yè)把安全生產作為重要工作來抓。其中，熱處理技術的應用是壓力容器性能提高的關鍵。采用該熱處理工藝，可以優(yōu)化材料結構，消除殘余應力，改善壓力容器的整體性能和部分力學性能，確保使用中所有容器和設備的安全、容量、可靠性。

參考文獻：

[1]曹法洲，丁一. 熱處理技術在石油化工壓力容器中的應用研究[J]. 中國石油和化工標準與質量，2020，40（13）：219-220.

[2]楊曉東. 熱處理技術在石油化工壓力容器中的應用[J]. 山西化工，2018，38（6）：162-164.

[3]潘志鋒. 化工壓力容器設計中的熱處理問題分析[J]. 化工設計通訊，2018，44（10）：97.

（無錫昶誠石化裝備科技有限公司，江蘇 無錫 214000）