壓力容器焊后消除應(yīng)力熱處理090813

1、關(guān)于鋼制壓力容器焊后消除 應(yīng)力熱處理有關(guān)問題的討論摘要：本文對鋼制壓力容器焊后是否需要消除應(yīng)力熱處理，焊后消除應(yīng)力熱處理方法的選擇，熱處理最短保溫時(shí)間的確定進(jìn)行了分析，并針對安全技術(shù)規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)的相關(guān)內(nèi)容進(jìn)行了討論,關(guān)鍵詞: 壓力容器　焊后消除應(yīng)力熱 處理 相關(guān)安全技術(shù)1.前言有關(guān)鋼制壓力容器焊后消除應(yīng)力熱處理，至今國內(nèi)尚無專業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。目前對鋼制壓力容器焊后消除應(yīng)力熱處理要求的有關(guān)內(nèi)容僅分散在《壓力容器安全技術(shù)監(jiān)

2、察規(guī)程》、GB150“鋼制壓力容器”、 GB151“管殼式換熱器”、 JB/T4709“鋼制壓力容器焊接規(guī)程”以及JB/T10175－2000“熱處理質(zhì)量控制要求”、,GB/T9452－2003“熱處理爐有效加熱區(qū)測定方法”等安全技術(shù)規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)之中。因而在使用過程中出現(xiàn)了理解上的不一致和偏差。為了滿足鋼制壓力容器焊后消除應(yīng)力熱處理的要求，保證鋼制壓力容器的安全質(zhì)量，本文將重點(diǎn)討論鋼制壓力容器焊后消除應(yīng)力熱處理中常見的一些問題，并就此提出

3、筆者的認(rèn)識和看法。,2.哪些壓力容器及主要受壓元件需焊后消除應(yīng)力熱處理？　哪些壓力容器及主要受壓元件需焊后消除應(yīng)力熱處理？筆者認(rèn)為：應(yīng)按照GB150 10.4.1款和GB151 6.4、6.8款（指拼接管板、管箱和浮頭蓋）判定。凡符合GB150 10.4.1款和GB151 6.4、6.8款規(guī)定的壓力容器及主要受壓元件均應(yīng)進(jìn)行焊后消除應(yīng)力熱處理。,3.采用何種消除應(yīng)力熱處理方法？需進(jìn)行焊后消除應(yīng)力熱處理的壓力容器，應(yīng)按照《容規(guī)》第73

4、條、第74條規(guī)定選擇熱處理方法，進(jìn)行焊后消除應(yīng)力熱處理。按照壓力容器有關(guān)安全技術(shù)規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)，壓力容器焊后消除應(yīng)力熱處理方法可分為以下四種：,⑴爐內(nèi)整體焊后消除應(yīng)力熱處理；⑵爐內(nèi)分段焊后消除應(yīng)力熱處理；⑶焊后局部消除應(yīng)力熱處理；⑷使用現(xiàn)場整體消除應(yīng)力熱處理。　由于爐內(nèi)整體消除應(yīng)力熱處理的效果好，因此在條件具備的情況下，應(yīng)優(yōu)先選用爐內(nèi)整體熱處理方法。,對于球形儲(chǔ)罐和大型壓力容器可採取使用現(xiàn)場整體消除應(yīng)力熱處理方法。　由于焊后局部

5、消除應(yīng)力熱處理的效果較爐內(nèi)整體消除應(yīng)力熱處理差，因而《容規(guī)》和標(biāo)準(zhǔn)對局部消除應(yīng)力熱處理方法的應(yīng)用作出了較為明確的限制。目前局部消除應(yīng)力熱處理只限應(yīng)用于B、C、D類焊接接頭以及球形封頭與園筒連接的A類焊接接頭。,4.怎樣確定壓力容器焊后消除應(yīng)力熱處理最短保溫時(shí)間？筆者認(rèn)為：壓力容器焊后消除應(yīng)力熱處理最短保溫時(shí)間應(yīng)按照J(rèn)B/T4709第8章確定。值得注意的是GB150 10.4款將A、B類焊接接頭處鋼材厚度δs作為確定焊后熱處理厚度，也

6、就是說，,GB150是按照鋼材厚度δs確定焊后熱處理最短保溫時(shí)間的。而JB/T4709則將壓力容器焊后消除應(yīng)力熱處理厚度δPWHT作為確定壓力容器焊后消除應(yīng)力熱處理規(guī)范參數(shù)的依據(jù)，也就是將δPWHT作為確定焊后消除應(yīng)力熱處理最短保溫時(shí)間的厚度。,壓力容器焊后消除應(yīng)力熱處理的目的是為了消除焊件的殘余焊接應(yīng)力，以保證焊件的使用性能及穩(wěn)定尺寸，保證焊件的安全使用。因此，決定焊后消除應(yīng)力熱處理厚度的規(guī)范參數(shù)是焊縫厚度而不完全是A、B類焊接接頭處

7、鋼材厚度。顯而易見JB/T4709的規(guī)定較之GB150的規(guī)定更為具體，更為合理且符合實(shí)際。,但是JB/T4709－2000標(biāo)準(zhǔn)的8.2.2.3款有印刷錯(cuò)誤。其間將“焊縫”兩字漏掉。應(yīng)將原條文“接管、人孔與殼體組焊時(shí)，在接管頸部厚度、殼體厚度、封頭厚度、補(bǔ)強(qiáng)板厚度和連接角焊縫厚度中取較大者”的內(nèi)容，更正為：“接管、人孔與殼體組焊時(shí)，在接管頸部焊縫厚度、殼體焊縫厚度、封頭焊縫厚度、補(bǔ)強(qiáng)板焊縫厚度和連接角焊縫厚度中取較大者”。,如圖：有一臺(tái)鋼

8、制壓力容器，殼體材料為16MnR，厚度36mm，接管材料為16MnⅢ，厚度65mm，對于此結(jié)構(gòu)，焊后消除應(yīng)力熱處理需最短保溫時(shí)間t計(jì)算如下： 接管　　　　　　殼體,⑴按照J(rèn)B/T4709的8.2.2.3款修改前條文計(jì)算δPWHT＝65mmt＝（2＋1/4×（65－50）/25）h＝2.15h＝129min⑵按照J(rèn)B/T4709的8.2.2.3款更正后條文計(jì)算　δ

9、PWHT＝36mmt=36/25h=1.44h=86.4min從以上兩例可以看出，兩者之間相差42.6min。,4.壓力容器焊后消除應(yīng)力熱處理質(zhì)量控制4.1壓力容器焊后消除應(yīng)力熱處理質(zhì)量控制系統(tǒng)的控制環(huán)節(jié)和控制點(diǎn)壓力容器焊后消除應(yīng)力熱處理質(zhì)量控制系統(tǒng)共設(shè)5個(gè)控制環(huán)節(jié)9個(gè)控制點(diǎn)，見表1。,表1,,具體要求和內(nèi)容見“中國化工裝備協(xié)會(huì)”編寫的“壓力容器制造單位質(zhì)量保證人員培訓(xùn)考核教材（2008版）”第十四章“熱處理質(zhì)量控制系統(tǒng)”。其

10、中在“熱處理準(zhǔn)備”這個(gè)控制環(huán)節(jié)中，設(shè)置了熱處理設(shè)備和記錄、控溫儀表、熱電偶數(shù)量和布置兩個(gè)控制點(diǎn)。在相應(yīng)的程序文件中設(shè)有“熱處理爐有效加熱區(qū)測定方法”；在相應(yīng)的工藝文件和質(zhì)量記錄表卡中設(shè)有“熱處理爐有效加熱區(qū)測定報(bào)告和檢驗(yàn)合格證”,上述質(zhì)量控制要求保證了壓力容器焊后消除應(yīng)力熱處理是在熱處理爐有效加熱區(qū)進(jìn)行了測定并出具檢驗(yàn)合格證之后才允許進(jìn)行。帶有熱處理爐有效加熱區(qū)示意圖的檢驗(yàn)合格證應(yīng)懸掛在熱處理爐明顯位置。4.2熱處理爐有效加熱區(qū)的測定

11、　　目前國內(nèi)關(guān)于熱處理質(zhì)量控制要求的標(biāo)準(zhǔn)有兩個(gè)：一個(gè)是JB/T10175－2000“熱處理質(zhì)量控制要求”，另一個(gè)是GB/T9452 －2003“熱處理爐有效加熱區(qū)測定方法”。,另外JB/T6049－1992“熱處理爐有效加熱區(qū)測定”已經(jīng)作廢，并入到GB/T9452－2003之中?！　≡贘B/T10175－2000標(biāo)準(zhǔn)中，規(guī)定了熱處理人員、作業(yè)環(huán)境、設(shè)備及儀表、工藝材料、工藝、技術(shù)文件與資料等質(zhì)量控制的基本要求。JB/T10175標(biāo)

12、準(zhǔn)將熱處理爐按有效加熱區(qū)保溫精度（爐溫均勻性）要求分為六類，其控溫精度、儀表精度和記錄紙刻度等要求如表2所示。,表2熱處理爐按保溫精度分類及其技術(shù)要求,,JB/T10175規(guī)定：熱處理爐的每個(gè)加熱區(qū)至少有兩支熱電偶，一支接記錄儀表，另一支接控溫儀表，安放在有效加熱區(qū)內(nèi)，其中一個(gè)儀表應(yīng)具有報(bào)警功能。　每臺(tái)熱處理爐必須定期檢測有效加熱區(qū)，檢測周期見表3，檢測方法按GB/T9452的規(guī)定，其保溫精度應(yīng)符合表2要求。應(yīng)在明顯位置懸掛帶有有效加

13、熱區(qū)示意圖的檢驗(yàn)合格證。熱處理爐只能在有效加熱區(qū)檢驗(yàn)合格證規(guī)定的有效期內(nèi)使用。,表3　　熱處理爐有效加熱區(qū)檢測周期及儀表檢定周期　　月,,在GB/T9452－2003“熱處理爐有效加熱區(qū)測定方法”中同樣將熱處理爐按照保溫精度分為六類，其分類方法和技術(shù)要求與JB/T10175－2000標(biāo)準(zhǔn)完全一致?！≡贕B/T9452－2003標(biāo)準(zhǔn)中，也有熱處理爐有效加熱區(qū)的測定周期及爐溫儀表檢定周期的要求，與JB/T10175－2000標(biāo)準(zhǔn)基本一致，

14、見表4。,表4　熱處理爐有效加熱區(qū)推薦測定周期及儀表檢定周期　單位為月,,GB/T9452列出了熱處理爐凡屬下列狀況之一者，均應(yīng)測定有效加熱區(qū)：⑴.新添置的熱處理爐首次應(yīng)用于生產(chǎn)；⑵.經(jīng)過大修或技術(shù)改造的熱處理爐；⑶.熱處理爐生產(chǎn)對象或工藝變更，需要改變保溫精度時(shí)；⑷.控溫或記錄熱電偶位置變更時(shí)；⑸.定期或臨時(shí)進(jìn)行有效加熱區(qū)檢測時(shí)。熱處理爐有效加熱區(qū)是指經(jīng)過溫度測定而確定的滿足熱處理工藝規(guī)定的加熱溫度及保溫精度的工作區(qū)間。,

15、熱處理爐有效加熱區(qū)測定的目的是:工件在裝爐時(shí)，進(jìn)入到熱處理爐有效加熱區(qū)內(nèi)，然后進(jìn)行熱處理，從而保證工件在熱處理過程中達(dá)到熱處理工藝規(guī)定的加熱溫度和保溫精度，保證了工件的熱處理質(zhì)量控制要求?！毫θ萜鞯臒崽幚頎t大多屬于GB/T9452－2003標(biāo)準(zhǔn)的周期式箱式熱處理爐。GB/T9452標(biāo)準(zhǔn)在周期式箱式熱處理爐有效加熱區(qū)的檢測點(diǎn)數(shù)量及位置的布置中，將熱處理爐的寬度（b）限定為≤1.5m，而熱處理爐的長度（L）限定為≥3.5m-5m，,也就

16、是說，適用于GB/T9452標(biāo)準(zhǔn)的周期式箱式熱處理爐其最大寬度為1.5m，長度為5m，因而當(dāng)周期式箱式熱處理爐的寬度大于1.5m，或長度大于5m時(shí)則無法按此標(biāo)準(zhǔn)要求測定熱處理爐有效加熱區(qū)范圍?！?shí)際情況是，目前國內(nèi)大多數(shù)用于壓力容器焊后熱處理的周期式箱式熱處理爐在寬度（b）上大于1.5m，或長度（L）上大于5m，一般在長、寬、高尺寸方面達(dá)到15m×4m×4m左右，在長和寬方面較大的超出了GB/T9452標(biāo)準(zhǔn)的尺寸限

17、定。因此對用于壓力容器焊后消除應(yīng)力的周期式箱式熱處理爐有效加熱區(qū)的測定，GB/T9452－2003標(biāo)準(zhǔn)僅只能作為參考使用。,GB/T9452標(biāo)準(zhǔn)中未明確測定熱處理爐有效加熱區(qū)的法定單位，也就是說，擁有熱處理爐的企業(yè)可以自己測定，自行頒發(fā)熱處理爐有效加熱區(qū)檢驗(yàn)合格證?！≡贘B/T10175－2000和GB/T9452－2003標(biāo)準(zhǔn)中，對于有效加熱區(qū)保溫精度等級最低的第Ⅵ類熱處理爐，有效加熱區(qū)保溫精度為±25℃，即加熱區(qū)內(nèi)最高與

18、最低溫度之差不大于50℃。而《容規(guī)》第73條4款和JB/T4709第8章中規(guī)定“不大于65℃（球形儲(chǔ)罐除外）”,即±32.5℃。兩者間有差異，《容規(guī)》和JB/T4709對此要求放寬。,縱觀上述兩個(gè)標(biāo)準(zhǔn)（JB/T10175和GB/T9452），筆者認(rèn)為這兩個(gè)標(biāo)準(zhǔn)主要是為機(jī)械零部件（如軸類、齒輪類等）的熱處理而編制的，適用對象是中小型熱處理爐（長、寬、高為5m×1.5m×2m左右），熱處理方法屬于機(jī)械零部件的正

19、火、退火、回火、淬火、調(diào)質(zhì)和表面處理等，并不是為壓力容器焊后消除應(yīng)力熱處理編制的。如果按照上述兩個(gè)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行有效加熱區(qū)測定，必然存在不少困難，其可操作性差，甚至于不可行。,因此，有必要針對壓力容器焊后消除應(yīng)力熱處理的實(shí)際情況，制定壓力容器熱處理質(zhì)量控制要求和壓力容器熱處理爐有效加熱區(qū)測定方法的標(biāo)準(zhǔn)。5、鋼制壓力容器用封頭的熱處理5.1鋼制壓力容器用封頭的熱處理應(yīng)按JB/T4746－2002“鋼制壓力容器用封頭”的6.4款的規(guī)定進(jìn)行。

20、5.2奧氏體不銹鋼封頭的熱處理，除按JB/T4746－2002規(guī)定之外，筆者認(rèn)為：,⑴對于有應(yīng)力腐蝕要求的奧氏體不銹鋼封頭在熱沖壓成型和冷旋壓成型之后，建議進(jìn)行固溶處理，用以恢復(fù)奧氏體鋼板的供貨狀態(tài)（固溶狀態(tài)），保證封頭母材的抗應(yīng)力腐蝕能力。⑵對于有晶間腐蝕要求的奧氏體不銹鋼封頭，在熱沖壓成型之后，也應(yīng)進(jìn)行固溶處理。,6.結(jié)語6.1關(guān)于鋼制壓力容器焊后消除應(yīng)力熱處理，目前國內(nèi)尚無專業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。鋼制壓力容器焊后消除應(yīng)力熱處理要求分散在《容

21、規(guī)》、GB150、GB151、JB/T4709、JB/T10175和JB/T9452等安全技術(shù)規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)之中；6.2鋼制壓力容器是否進(jìn)行焊后消除應(yīng)力熱處理按GB150和GB151判斷；焊后消除應(yīng)力熱處理的方法按《容規(guī)》執(zhí)行；焊后消除應(yīng)力熱處理最短保溫時(shí)間由JB/T4709確定；,6.3按照壓力容器熱處理質(zhì)量控制要求，熱處理爐使用前應(yīng)按照J(rèn)B/T10175和JB/T9452標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行熱處理爐有效加熱區(qū)測定，并具有有效加熱區(qū)示意圖的檢驗(yàn)合格

22、證。檢驗(yàn)合格證應(yīng)懸掛于該爐的明顯位置；6.4壓力容器（制造）質(zhì)量保證體系中，熱處理質(zhì)量控制系統(tǒng)要求定期測定熱處理爐的有效加熱區(qū)。但目前國內(nèi)大多數(shù)用于壓力容器焊后消除應(yīng)力熱處理的熱處理爐，其幾何尺寸超出了JB/T9452－2003標(biāo)準(zhǔn)的尺寸限制，因而JB/T9452標(biāo)準(zhǔn)僅只能作為參考標(biāo)準(zhǔn)而已;,6.5有必要制定有關(guān)壓力容器的熱處理專業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。 本文刊登在中國化工裝備協(xié)會(huì)出版的《中國化工裝備》2008年第二期。 本文稿的撰寫得到戈兆