1、过程设备设计第三章3 压力容器材料及环境和时间对其性能的影响 应力分析是压力容器选材和确定结构尺寸的基础，但应力分析本身并不能提高其安全性。决定压力容器安全性的内在因素是结构和材料性能，外在因素是载荷、时间和环境条件，材料是构成设备的物质基础，压力容器设计师必须掌握材料知识。合理选材是压力容器设计的基本任务之一，影响材料性能的因素很多，合理选材更依赖于定性分析和经验积累，往往是压力容器设计的难点。为使压力容器在全寿命周期内安全可靠地运行，设计师不但要了解原材料性能，而且要了解制造工艺、使用环境和时间对材料性能的影响规律。3.1 压力容器材料 3.1.1 压力容器常用钢材 （1）钢材分类钢材的形
2、状包括板、管、棒、丝、锻件、铸件等。压力容器本体主要采用板材、管材和锻件，其紧固件采用棒材。钢板 钢板是压力容器最常用的材料，如圆筒一般由钢板卷焊而成，封头一般由钢板通过冲压或旋压制成。在制造过程中，钢板要经过各种冷热加工，如下料、卷板、焊接、热处理等，因此，钢板应具有良好的加工工艺性能。钢管 压力容器的接管、换热管等常用无缝钢管制造。当压力容器直径较小时，可采用无缝钢管作为容器的筒体。 锻件 高压容器的平盖、端部法兰、中（低）压设备法兰、接管法兰等常用锻件制造。根据锻件检验项目和数量的不同，中国压力容器锻件标准将锻件分为I、II、III、IV四个级别。例如，I级锻件只需逐件检验硬度，而IV级
3、锻件却要逐件进行超声检测，并进行拉伸和冲击试验。由于检验项目的不同，同一材料锻件的价格随级别的提高而升高。钢材及锻件的本质质量并不因检验项目的增加而改变。 （2） 钢材类型压力容器用钢可分为碳素钢、低合金钢和高合金钢。碳素钢 又称碳钢，是含碳量0.02%2.11%（一般低于1.35%）的铁碳合金。压力容器用碳素钢主要有三类：第一类是碳素结构钢，如Q235-B和Q235-C钢板；第二类是优质碳素结构钢，如10,20钢钢管，20、35钢锻件；第三类是压力容器专用钢板，如Q245R（R读音为容，表示压力容器专用钢板）、20G（G读音为高，表示高压无缝钢管）。Q245R是在20钢基础上发展起来的，主要
4、是对硫、磷等有害元素的控制更加严格，对钢材的表面质量和内部缺陷控制的要求也较高。碳素钢强度较低，塑性和可焊性较好，价格低廉，故常用于常压或中、低压容器的制造，也用作支座、垫板等零部件的材料。低合金钢 低合金钢是在碳素钢基础上加入少量合金元素的合金钢。合金元素的加入使其在热轧或热处理状态下除具有高的强度外，还具有优良的韧性、焊接性能、成形性能和耐腐蚀性能。采用低合金钢，不仅可以减小容器的厚度，减轻重量，节约钢材，而且能解决大型压力容器在制造、检验、运输、安装中因厚度太大所带来的各种困难。压力容器常用的低合金钢，包括专用钢板Q345R、15CrMoR、16MnDR、15MnNiDR、09MnNiD
5、R、07MnCrMoNbR、07MnCrMoNbDR；钢管16Mn、09MnD；锻件16Mn、20MnMo、16MnD、09MnNiD、12Cr2Mo。符号D表示低温用钢。i.Q345R是屈服强度为340MPa级的压力容器专用钢板，也是中国压力容器行业使用量最大的钢板，它具有良好的综合力学性能和制造工艺性能，主要用于制造中低压压力容器和多层高压容器。ii.16MnDR、15MnNiDR和09MnNiDR三种钢板是使用温度低于等于-20的压力容器专用钢板。16MnDR是制造-40压力容器的经济而成熟的钢板，可用于制造液氨储罐等设备。在16MnDR的基础上，降低碳含量并加镍和微量钒而研制成功的15
6、MnNiDR,提高了低温韧性，常用于制造-40级低温球形容器。09MnNiDR是一种-70级低温压力容器用钢，用于制造液丙烯储罐（- 47.7）、液硫化氢储罐（-61）等设备。iii.15CrMoR属低合金珠光体热强钢，是中温抗氢钢板，常用于设计温度不超过550的压力容器。iv.20MnMo锻件有良好的热加工和焊接工艺性能，常用于设计温度为-19470的重要大中型锻件。09MnNiD锻件有优良的低温韧性，用于设计温度为-7045的低温容器。12Cr2Mo1锻件及其加钒的改进型锻件（如2. 25Cr-1Mo-0.25V）具有较高的热强性、抗氧化性和良好的焊接性能，常用于制造高温（350480）,
7、高压（约25MPa），临氢压力容器，如大型煤液化装置和热壁加氢反应器。中国已将此钢用于制造直径达4800mm 、重达2100t的煤液化加氢反应器。高合金钢 压力容器中采用的低碳或超低碳高合金钢大多是耐腐蚀、耐高温钢，主要有铬钢、铬镍钢和铬镍钼钢。除铬钢外，高合金钢具有良好的低温性能。铬钢0Cr13（S11306）是常用的铁素体不锈钢，有较高的强度、塑性、韧性和良好的切削加工性能，在室温的稀硝酸以及弱有机酸中有一定的耐腐蚀性，但不耐硫酸、盐酸、热磷酸等介质的腐蚀。0Cr18Ni9（S30408）、0Cr18Ni10Ti（S32168）、00Cr19Ni10（S30403）这三种钢均属于奥氏体不锈
8、钢。0Cr18Ni9在固溶态下具有良好的塑性、韧性、冷加工性，在氧化性酸和大气、水、蒸汽等介质中耐腐蚀性亦佳。但长期在高温水及蒸汽环境下，0Cr18Ni9有晶间腐蚀倾向，并且在氯化物溶液中易发生应力腐蚀开裂。0Cr18Ni10Ti具有较高的抗晶间腐蚀能力。 0Cr18Ni10Ti与0Cr18Ni9可在-196600温度范围内长期使用。00Cr19Ni10为超低碳不锈钢，具有更好的耐蚀性和低温性能。00Cr18Ni5Mo3Si2(S21953) 是奥氏体一铁素体双相不锈钢，兼有铁素体不锈钢的强度与耐氯化物应力腐蚀能力和奥氏体不锈钢的韧性与焊接性。除上述钢材外，耐腐蚀压力容器还采用复合板。复合板由
9、复层和基层组成。复层与介质直接接触，要求与介质有良好的相容性，通常为不锈钢、有色金属等耐腐蚀材料，其厚度一般为基层厚度的1/101/3。基层与介质不接触，主要起承载作用，通常为碳素钢和低合金钢。采用复合板制造耐腐蚀压力容器，可节省大量昂贵的耐腐蚀材料，从而降低压力容器的制造成本。但复合钢板的冷热加工及焊接通常比单层钢板复杂。压力容器零部件间焊接还需要焊条、焊丝、焊剂、电极和衬垫等焊接材料。一般应根据待连接件的化学成分、力学性能、焊接性能，结合压力容器的结构特点和使用条件综合考虑选用焊接材料，必要时还应通过试验确定。压力容器用钢的焊接材料可参阅有关标准。3. 1.2有色金属和非金属（1）有色金属
10、有色金属在退火状态下塑性好，综合指标均衡且性能稳定，所以一般都在退火状态下使用，选用时应注意选择同类有色金属中的合适牌号。中国固定式压力容器安全技术监察规程中的有色金属主要有以下几种。铜和铜合金 纯铜和黄铜的设计温度不高于200。纯铜的导热率是压力容器用各种金属材料中最高的。在没有氧存在的情况下，铜在许多非氧化性酸中都是比较耐腐蚀的。但铜最有价值的性能是在低温下保持较高的塑性及冲击韧性，是制造深冷设备的良好材料。铝和铝合金 含镁量大于或者等于3%的铝合金（如5083、5086），其设计温度范围为-26965；其他牌号的铝和铝合金，其设计温度范围为-269200。设计压力应不大于16MPa。铝很
11、轻（密度约为钢的1/3），耐浓硝酸、醋酸、碳酸、氢铵、尿素等，不耐碱，在低温下具有良好的塑性和韧性，有良好的成型和焊接性能，可用来制作压力较低的储罐、塔、热交换器，防止铁污染产品的设备及深冷设备。镍和镍合金 设计温度范围为-268900。在强腐蚀介质中比不锈钢有更好的耐腐蚀性，比耐热钢有更好的抗高温强度，由于价格高，一般只用于制造特殊要求的压力容器。钛和钛合金 设计温度不高于315。对中性、氧化性、弱还原性介质耐腐蚀，如湿氯气、氯化钠和次氯酸盐等氯化物溶液。具有密度小（4510kg/m3）,强度高（相当于Q245R）、低温性能好、黏附力小等优点。在介质腐蚀性强、寿命长的设备中应用，可获得较好的
12、综合经济效果。 （2）非金属材料非金属材料具有耐蚀性好、品种多、资源丰富的优点，在容器上也有着广阔的应用前景。它既可以单独用作结构材料，也可用作金属材料保护衬里或涂层，还可以用作设备的密封材料、保温材料和耐火材料。非金属材料用于压力容器，除要求有良好的耐腐蚀性外，还应有一定的强度、抗老化性和良好的加工制造性能。其缺点一般是:大多数非金属材料耐高温性能不佳，对温度波动比较敏感，与金属相比强度较低(除玻璃钢外)。压力容器中常用的非金属材料有以下几种。涂料 涂料是一种有机高分子胶体的混合物，将其均匀地涂在容器表面上能形成完整而坚韧的薄膜，起耐腐蚀和保护作用。工程塑料 工程塑料可分为热塑性塑料和热固性
13、塑料。热塑性塑料的特点是加热软化，冷却硬化，过程可逆，可反复进行。如聚乙烯(PE),聚氯乙烯PVC)、聚四氟乙烯(PTFE)、改性聚苯乙烯(ABS)等，可用作制造低压容器的壳体、管道，也可用作密封元件、衬里等的材料。热固性塑料在第一次加热可以软化流动且为不可逆过程。不透性石墨 具有良好的化学稳定性、导电性和导热性，可用于制造热交换器。陶瓷 具有良好的耐腐蚀性能，且有一定的强度，被用来制造塔、储槽、反应器和管件。搪瓷 搪瓷设备是由含硅量高的瓷釉通过900左右的高温锻烧，使瓷釉密着于金属胎表面而制成的。它具有优良的耐蚀性，较好的耐磨性，广泛用作耐腐蚀、不挂料的反应罐、储罐、塔和反应器等。需要指出，
14、由于复合材料具有重量轻、强度高、耐腐蚀性好等优点，是一种很有发展前途的压力容器材料，已被用于制造天然气瓶、液化石油气储罐等产品。3.2 压力容器制造工艺对钢材性能的影响 在压力容器制造中。往往先将钢板进行冷或热压力加工，使它变成所要求的零件形状，再通过焊接等方法将各零部件连接在一起，必要时还应进行热处理。因此，需要了解冷或热压力加工产生的塑性变形及焊接和热处理对钢材性能的影响规律。3.2.1 塑性变形在载荷作用下，材料将发生变形。当载荷卸除后能够恢复的变形为弹性变形，载荷卸除后不能够恢复的变形称为塑性变形或永久变形。 （1）应变强化 金属在常温或者低温下发生塑性变形后，随塑性变形量增加，其强度
15、、硬度提高，塑性、韧性下降的现象称为应变强化或加工硬化。奥氏体不锈钢具有优良的塑性，在室温下进行应变强化处理，可以显著提高其屈服强度。在深冷下强化时，效果尤为显著。奥氏体不锈钢的屈强比低，其许用应力由屈服强度决定。采用应变强化技术，可以显著提高奥氏体不锈钢的许用应力，降低容器重量。这种强化技术特别适合于以薄膜应力为主、结构简单的容器。中国、德国、美国、澳大利亚等国家已成功地将应变强化技术用于低温容器产品制造中。 （2）热加工和冷加工按照金属材料塑性加工时是否完全消除加工硬化，可分为冷加工和热加工。冷、热加工的分界限是金属的再结晶温度，高于再结晶温度的加工为热加工或热变形，低于再结晶温度的加工为
16、冷加工或冷变形。例如，纯Fe的再结晶温度为451，其在400进行的加工属于冷加工。热变形时加工硬化和再结晶现象同时出现.但加工硬化很快被再结晶软化所抵消，变形后具有再结晶组织，因而无加工硬化现象。冷变形中无再结晶出现，因而有加工硬化现象。冷变形时的加工硬化使塑性降低，每次的冷变形程序不宜过大。如冷加工工件的变形率过大，应于成形后进行退火或固溶处理，以恢复材料的性能。钢板冲压成各种封头后，由于塑性变形，厚度会发生变化。例如，钢板冲压成半球形封头后。底部变薄，边缘增厚。在压力容器设计时，应注意这种厚度的变化。爆炸加工不锈钢复合钢板在压力容器的使用逐渐增多。爆炸加工金属复合板的过程，是在金属表面施加
17、能量的过程。在爆炸高速脉冲作用下，复材向基材倾斜碰撞，在金属射流状态下，复层金属与基层金属间形成锯齿状的复合界面，达到原子间的结合。经过爆炸加工后的基材碳素钢或低合金钢，经受了一次应变硬化的加工过程，使抗拉强度上升(屈服强度变化不明显)，塑性指标下降，经过爆炸加工的复层不锈钢的耐蚀性能会受到削弱。爆炸复合不锈钢需要经过校平、剪边或切割，通常经热处理后供货。热处理对改善基材力学性能有利，但会削弱复层不锈钢的耐腐蚀性能。此外，当压力容器用爆炸不锈钢复合钢板的基材厚度超过一定值时，需要对其产品进行焊后热处理以改善焊接接头性能，这不可避免地又会削弱复层不锈钢的耐腐蚀性能。为缓解上述问题，可以选择含有较
18、多镍元素(扩大奥氏体区域)的奥氏体不锈钢，并选择低碳或超低碳奥氏体不锈钢或含钛或铌稳定化元素的奥氏体不锈钢作为复层材料。 （3）各向异性金属发生塑性变形时，不仅外形发生变化，内部的晶粒也相应地被沿着变形方向拉长或压扁，很大的变形量使晶粒被拉长为纤维状，晶界变得模糊不清。通常沿着纤维方向的强度及塑性大于垂直方向的强度及塑性。当金属塑性变形达到一定程度（70%以上）时，晶粒沿着变形方向发生转动，使各晶粒的位向与外力方向趋于一致，这种现象称为形变织构或择优取向，形变织构使金属性能产生各向异性。压力容器设计时，应尽可能使零件在工作时产生的最大正应力与纤维方向重合，最大切应力方向与纤维方向垂直。 （4）
19、应变时效冷加工在压力容器制造中的应用很广。例如，筒节的冷卷、封头的冷旋压等。这些经冷加工塑性变形的碳素钢、低合金钢，在室温下停留较长时间，或在较高温度一下停留一定时间后，会出现强度和硬度提高，塑性和韧性降低的现象，称为应变时效。冷加工的应变量越大，应变时效越明显。通常塑性变形大于3%时就会产生明显的应变时效。例如，某24mm厚的Q345R钢板，经5%冷塑性变形后再在250下加热1h，-20时的冲击吸收功从原来的36J下降到10J ，应变时效十分明显。发生应变时效的钢材，不但冲击吸收功大幅度下降，而且韧脆转变温度大幅度上升，表现出常温下的脆化。一般认为，合金元素中，碳、氮会增加钢的应变时效敏感性
20、。减少碳、氮含量，加入铝、钛、钒等元素，使它们与碳、氮形成稳定化合物，可显著减弱钢的应变时效敏感性。3.2.2 焊接焊接是通过加热或（和）加压，使工件达到结合的一种方法。根据焊接过程的特点不同，一般将焊接方法分为熔焊、压焊和钎焊口在压力容器制造中应用最广的是熔焊。熔焊时采用局部加热的方法，将焊接接头部位加热至熔化状态，熔化的母材金属和填充金属共同构成熔池，熔池经冷却结晶后，形成牢固的原子间结合，使待连接件成为一体。 （1）焊接接头的组织和性能焊接接头是指用焊接方法连接的接头。焊接接头包括焊缝、熔合区和热影响区，各区有不同的组织和性能。焊缝 由熔池的液态金属凝固结晶而成，通常由填充金属和部分母材
21、金属组成。因结晶是从熔池边缘的半熔化区开始的，低熔点的硫磷杂质和氧化铁等易偏析集中在焊缝中心区，影响焊缝的力学性能。熔合区 焊接接头中，焊缝向热影响区过渡的区域。熔合区的加热温度在合金的固相和液相线之间，其化学成分和组织性能有很大的不均匀性，因而塑性、韧性差，硬度高，脆性大，易产生焊接裂纹，是焊接接头中最薄弱的环节之一。热影响区 是焊缝两侧母材因焊接热作用(但未熔化)而发生金相组织和力学性能变化的区域。在热影响区内，各处离开焊缝金属距离不同，材料被加热和冷却速度也不同，从而形成了名种金相组织区，使其力学性能也不同。焊缝金属在焊接过程中相当于经历了一次特殊的冶炼、铸造（凝固）过程，热影响区相当于
22、经历了一次特殊的热处理过程。其特点是温度高，温差大，偏析严重，组织差别大。焊接接头区域产生各种缺陷是不可避免的，但可将缺陷控制到最低限度。通常消除这些缺陷和减少内应力及变形的主要方法有制定合理的焊接工艺，选择合适的焊接材料，焊前预热和焊后热处理等。 （2）焊接应力与变形焊接过程的局部加热导致焊接件产生较大的温度梯度，除引起焊接接头组织和性能不均匀外，还会产生焊接应力和变形。焊接应力是焊接构件因焊接而产生的内应力。焊接变形是焊件因焊接而产生的变形。焊接残余应力是焊后残留在焊件内的焊接应力。焊接残余应力与外载荷产生的应力相叠加，会造成局部区域应力过高，使结构承载能力下降，引起裂纹，甚至导致结构失效
23、。焊接变形使焊件形状和尺寸发生变化，需要进行矫形。变形过大会因无法矫形而报废。平板对接焊缝焊接残余应力分布如图3-1所示。高温对应拉应力，低温对应压应力。焊接时，焊缝和近焊缝区的金属处于高温状态；焊接后，金属冷却沿焊缝纵向收缩时，受到焊件低温部分的阻碍，因此，焊缝和近焊缝区纵向受拉应力，远离焊缝区受压应力，整个工件纵向和横向尺寸有一定量的缩短。由于焊缝和近焊缝区的热变形受到约束，会产生焊接残余变形。如果在焊接过程中，焊件能较自由伸缩，则焊后的变形较大而焊接应力小;反之，变形小，焊接应力大。 （a）纵向应力 （b）横向应力 图3-1 对接焊缝焊接残余应力分布此外，焊接前压力容器成形不符合要求或强
24、行组装，例如筒体的不圆度、棱角度、对口错边量也会产生焊接装配应力，使局部区域应力升高。 （3）减少焊接应力和变形的措施 为减少焊接应力和变形，应从结构设计和焊接工艺两个方面采取措施，如尽量减少焊接接头数量，相邻焊缝间应保持足够的间距.尽可能避免交叉，焊缝不要布置在高应力区，避免出现十字焊缝，焊前预热等。当焊接造成的残余应力会影响结构安全运行时，还需设法消除焊接残余应力。 （4）焊接接头常见缺陷 焊接会使压力容器产生各种缺陷，较为常见的有裂纹、夹渣、未熔透、未熔合、焊瘤、气孔和咬边，如图3-2所示。 裂纹 在焊接应力及其他致脆因素共同作用下，焊接接头中局部区域的金属原子结合力遭到破坏而形成的缝隙
25、，它具有尖锐的缺口和大的长宽比。裂纹多数发生在焊缝中，也有的产生在焊缝热影响区。裂纹是焊接接头中最危险的缺陷，压力容器的破坏事故多数是由裂纹引起的。根据裂纹的形成条件、时间和温度的不同，焊接裂纹一般可分为热裂纹、冷裂纹、再热裂纹、层状撕裂四类。夹渣 残留在焊缝金属中的熔渣称为夹渣。因夹渣的几何形状不规则，存在棱角或尖角，易造成应力集中，它往往是裂纹的起源，过长和密集的夹渣是不允许存在的。未熔透 焊接接头根部未完全熔透而留下空隙的现象称为未熔透。它减少了焊缝的有效承载面积，在根部处产生应力集中，容易引起裂纹，导致结构破坏。未熔合 焊道与母材之间，或焊道路鱼焊道之间，未能完全熔化结合的部分称为未熔
26、合。它类似于裂纹，易产生应力集中，是危险缺陷。焊瘤 是焊接过程中，熔化金属流到焊缝以外未熔化的母材上所形成的金属堆积。焊瘤的危害在于它易造成应力集中，并伴随着未熔合、未熔透等缺陷。气孔 气孔是焊接过程中，熔池金属中的气体在金属凝固时未能逸出而残留下来所形成的孔穴。它在一定程度上减少了焊缝的承载面积，但由于没有尖锐的边缘，危害性相对较小。咬边 沿着焊趾的母材部位产生的凹陷或沟槽，称为咬边。它不仅会减少母材的承载面积，还会产生应力集中，危害较为严重，较深时应予消除。（5）焊接接头检验焊接接头的检验方法有破坏性检验和非破坏性检验两类。破坏性 检验从焊件或焊接试板上切取试样，或以产品的整体破坏做试验，
27、以检验焊缝金属的化学成分及金相组织、焊接接头的力学性能。非破坏性检验 利用不同的物理方法，在不破坏焊接结构使用性能的前提下，检测焊接结构的内部或表面缺陷，并判断其位置、大小、形状和类型。压力容器中常用的非破坏性检验方法主要有外观检查、密封性检验和无损检测。.外观检查： 包括直观检验和量具检验，其目的是检查压力容器的结构是否合理；有无禁用的焊接接头形式；焊缝两侧的错边量、棱角度是否超标，焊缝有无未熔合、咬边等。.密封性检验：通常采用液体或气体来检查焊缝区有无漏水、漏气和渗油、漏油等现象的检验。.无损检测：常用的无损检测方法有射线透照检测、超声检测、表面检测（包括磁粉检测、渗透检测和涡流检测等）。
28、前两种方法主要用于探测被检物的内部缺陷。表面检测用于探测被检物的表面和近表面缺陷。详见有关压力容器无损检测标准。利用射线在穿透一定厚度物体时有衰减的特性，用强度均匀的X射线、y射线和中子射线等照射焊接接头，使透过的射线在工业胶片上感光，感光后的胶片经过显影、定影、水洗、干燥等过程后，得到与被检物体内部结构和缺陷相对应的灰度不同的图像，即射线底片，在被检物完好部位的黑度小，在缺陷部位的黑度较大，从而检查内部缺陷的种类、大小和分布状况。这种无损检测方法称为射线透照检测。超声波在被检工件中传播时，若遇到夹渣、气孔、裂纹等缺陷，则有一部分超声波在缺陷处被反射。根据反射波探测内部缺陷位置和相对尺寸的无损
29、检测方法称为超声检测。超声检测主要包括衍射时差超声检测（TOFD）、可记录的脉冲发射法超声检测和不可记录的脉冲发射法超声检测。TOFD是一种基于超声衍射信号实施检测的技术，其原理是当超声波遇到诸如裂纹等缺陷时，将在缺陷尖端发生叠加到正常反射波上的衍射波，探头探测到衍射波，可以判定缺陷的大小和深度。超声衍射时差检测技术是一种具有发展前途的无损检测技术。可记录的脉冲发射法超声检测是指记录全部检测过程的脉冲发射法超声检测，其检测设备应当记录检测焊接接头的全部超声波形并可回放。不可记录的脉冲发射法超声检测是指仅局部记录检测数据或者不记录检测数据的脉冲发射法超声检测。磁粉检测是利用在强磁场中，铁磁性材料
30、表面缺陷产生的漏磁场吸引磁粉的现象而进行的无损检测方法。通过磁场使焊接接头磁化，在工件表面均匀撒上磁粉，有缺陷的位置会出现磁粉聚集现象，从而找到缺陷的位置。利用带有荧光染料（荧光法）或红色染料（着色法）的渗透剂的渗透作用，经过渗透、清洗、显示处理后，用目视法观察，对表面缺陷的性质和尺寸作出适当的判断，这种方法称为渗透检测。一般探测出的缺陷深度约0.02mm，宽度约0.01mm。涡流检测的原理是电磁感应。当工件接近一个带有交变磁场的测量线圈时，这个磁场在工件中产生涡流状的感应电流，工件中缺陷的存在会影响涡流磁场的变化，因而通过涡流磁场的变化量的测试可检测工件中存在的缺陷。3.2.3 热处理压力容
31、器热处理是专业性与实践性都很强的一项工作。按热处理目的可以分为焊后热处理、恢复或改善性能（力学性能、耐腐蚀性能、加工性能）热处理两类；按热处理对象可分为原材料热处理、零部件热处理、产品热处理等三种。（1）焊后热处理焊后热处理 利用金属在高温下屈服强度的降低，使内应力高的地方产生塑性流变，从而达到消除或者降低焊接残余应力目的一种热处理，属去应力退火。对碳素钢和低合金钢制压力容器是将产品缓慢加热到500650，保温一定时间，然后随炉均匀冷却。焊后热处理的作用主要有：消除或者降低焊接残余应力和冷作硬化，提高接头抗脆断能力；改善焊接接头的塑性和韧性，提高抗应力腐蚀能力；稳定焊接构件形状，避免或者减少在
32、焊后机加工和使用过程中的变形；促使焊缝中的氢向外扩散。对那些安全性能有较高要求的压力容器，进行焊后热处理可以提高其安全性。有时，焊后热处理可以与消氢处理、恢复及改善性能热处理合并进行。消氢处理 焊后立即将焊件加热到较高温度，提高氢在钢中的扩散系数，使焊缝金属中过饱和状态的氢原子加速扩散逸出，以降低容器产生延迟裂纹可能性的一种热处理。通常加热到200350，保温时间一般应不少于0.5h。需要消氢处理的容器，如焊后随即进行焊后消除应力热处理，可免做焊后消氢处理，但保温时间要控制在1624h以内。并不是所有金属材料焊接时都会产生延迟裂纹。延迟裂纹的产生与材料的强度级别和化学成分有关，只有强度级别较高的低合金钢才可能发生这一现象。一般需要进行消氢处理的压力容器需要进行焊后热处理，而需要焊后热处理的设备不一定都需要消氢处理。（1）恢复或改善性能热处理
