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壓力容器是石油工業中的特種設備,在石油工業的發展中占據了十分重要的地位,其自身的安全系數關系到石油日常生產的安全性。因此,壓力容器的設計需要較高的專業技能以及成熟的實踐經驗,而且壓力容器的組成金屬和焊縫容易受到環境的影響。熱處理技術可以通過控制溫度來改變石油壓力容器的金屬和焊縫性能,避免在生產過程中出現不確定因素,在很大程度上提高了石油壓力容器的性能,同時也有利于減少石油安全事故的發生。
1熱處理技術的概念及重要性
1.1熱處理技術的概念熱處理技術是一種能夠提高金屬性能的技術,主要通過對金屬材料進行加熱、保溫、冷卻來改變金屬原有的性質,它是石油壓力容器設計中的基礎性應用技術,在設計過程中有著很大的應用空間。根據處理的目的以及性質可以將熱處理技術分為不同的種類,按照目的可分為中間熱處理和最終熱處理,按照性質可分為普通、形變和化學熱處理。所以,不同種類的熱處理對金屬材料性能改變的程度都不相同。
1.2熱處理技術的重要性設計壓力容器時,需要考慮很多綜合性的因素,需要根據它的使用功能以及載荷情況來為其制定科學合理的設計結構。在加工壓力容器的過程中會產生不同程度的殘余應力,容易導致壓力容器發生斷裂等現象,再加上石油壓力容器中盛放的都是高危介質,一旦發生事故不僅會造成經濟損失還會造成人員的大量傷亡。為了應對類似情況的發生,采取熱處理技術是必不可少的,將其落實到壓力容器的設計、加工中,不僅能夠提高產品的可靠性,同時也有利于企業的安全生產以及社會的穩定發展。
2熱處理技術的加工工藝
加熱、保溫及冷卻是熱處理過程中不可缺少的三個環節,這三個環節的有序進行是提高壓力容器性能的基礎保障。其中,內燃法、電熱法是加熱金屬材料時常采用的方法,當金屬材料加熱到一定程度時就需要用保溫技術將達到的溫度保持一段時間,在此過程中,金屬材料的內部結構、物理以及化學等性能就會發生相應地改變。冷卻就是要通過特定的技術來將壓力容器的溫度降到普通的室溫,以保持它的良好性能。
3熱處理技術在石油壓力容器中的具體應用
熱處理技術應用在石油壓力容器中,主要有以下三大重要步驟:焊接前的預熱、焊接后的熱處理和特殊的化學熱處理。
3.1焊接前的預熱壓力容器的重要部件、厚部件等在焊接之前都要進行預熱工作,主要是為了提高壓力容器的基礎性能。預熱可以適當地降低金屬部件的硬度,這是因為高溫能夠改變金屬材料的內部結構,從而使其更加穩定,具有更高的使用價值。有關的實踐證明,含碳量越高的不銹鋼材料越容易出現冷裂的情況,因此焊接前進行預熱工作是必要的。
3.2焊接后的熱處理由于焊接時會存在一定的問題,因此需要用熱處理技術進行最后的完善工作。首先,當焊縫溫度還沒有降到100℃以下時,就應該進行低溫熱處理從而達到除氫的目的,這是為了提高焊縫金屬的塑性,防止金屬焊接時出現裂縫。其次,熱處理技術還可以消除焊接應力,在焊接之后進行熱處理可以降低金屬材料的硬度,使壓力容器的內部結構更加穩定。這樣可以有效固定壓力容器的形狀和尺寸,防止在使用的過程中出現外體變形的情況。最后,采用熱處理技術能夠提高石油壓力容器的抗疲勞參數和斷裂的韌性參數,進而提高石油壓力容器在使用過程中的綜合性能。
3.3特殊的化學熱處理在石油的日常生產過程中,安全始終是工作的重點。因此在制造壓力容器時,往往會有很多的特殊要求。比如,要求壓力容器構件的耐磨損性、高硬度性與高韌性,針對以上問題,就需要對壓力容器采取特殊的化學熱處理。這種技術往往要采取滲碳、滲氮、滲硫以及滲硼之類的化學熱處理加工,能夠確實有效地將高韌性的工體基件與高硬度、耐磨損的滲層相結合,進而提高工件的耐用程度。
4結語
壓力容器的性能對于石油行業的發展具有深遠的意義,隨著科技的日益進步,壓力容器被廣泛地應用于各行各業中。而熱處理技術對于提高壓力容器的性能有著不可替代的作用,也是壓力容器成型過程中不可缺少的處理手段。在當今時代,石油行業的競爭越來越激烈,對于壓力容器的質量要求也在不斷提高,因此相關的研究人員應結合具體的實踐經驗,創新原有的熱處理技術,這樣才能夠保證壓力容器的可靠性與安全性。
作者:郝慧 王營 單位:中國石油集團渤海石油裝備制造有限公司石化設備廠