（山东华凯特化工技术装备有限公司山东临沂276000）
摘要：在压力容器的设计与制作过程中，为了能够满足压力容器强度等指标的需求，在容器成型之后就需要进行热处理技术的预处理。因此，热处理就成为压力容器设计不可忽视的一项关键技术。
关键词：压力容器；设计；热处理
1压力容器热处理技术综述
在压力容器的设计中，热处理技术主要包括从加热到保温再到冷却的三个阶段。这三个阶段互相独立又互相配合。
1.1加热阶段
这是热处理技术的第一个步骤，也是热处理技术的关键，这一技术能否达到最终目的与加热过程有十分密切的关系。因为压力容器的材料多变复杂，必须设置精准的加热温度参数，加热的方式有多种，在热处理技术出现的早期，煤与木炭构成加热的主要方式，之后逐渐使用气体、液体燃料或者电加热。目前，使用熔融金属的加热处理方式，液体钾与钠的加热效果比较理想。此外，为了保证热处理的效果，必须严格控制加热温度。在加热温度的选择上，一定要根据加热的目的和加热材质具体问题具体分析。通常，相比温度低于实际加热能够获取更优的高温组织。
1.2保温阶段
当金属或者复合材料的温度达到目标要求后，应该让其保持一段时间，减小材料的表面与内里的温度差，实现内外温度一致。在这个过程中，材料的化学成分和纤维组织会发生变化，以便更适合满足压力容器材质的性能。如果加热的速度比较快，材料的内外温度差别不大，则不需要经过保温的过程，直接可以进入冷却阶段
1.3冷却
压力容器设计工序和工艺的多样性，造成金属或者复合材料的冷却速度问题。一般情况下，淬火冷却速度最快，既能够使钢件的马氏体组织得到有效保证，也可以增加工件的强度、耐磨性及硬度，使热处理的后续工作得以正常进行。正火冷却的速度次之，不仅可以改善材料的加工、切削性能，细化材料晶粒，清除组织的缺陷，而且可以使低碳钢的力学性能得以有效提升。冷却速度最慢的是退火冷却，伴随着金属或复合材料硬度的持续降低，材料本身的可塑性大大加强。不同速度的冷却处理能够获得不同的处理效果，以便在化工生产中根据具体情况灵活应用。
2压力容器热处理的前提条件
对于压力容器来说，还需要注意合理的设置在焊接之后的热处理这一个环节。此外，在焊接之后，其热处理条件较高，如针对大型处理设备，其消耗能量偏多，所以，就需要综合的分析其安全性和经济性。目前，相关人员已经可以确定焊接盈利较大会出现安全隐患，但是考虑其本身的复杂性，还无法确保其焊接应力可以控制在一定的水平内。因此，通过运行条件、厚度、材质等相关因素来判断其热处理，其标准主要包含了两个方面：
第一，通用条件，其焊接应力大小包含：首先，材质。一般来说，钢材强度以及合金含量偏高，其焊接性能较差，在工艺条件相同的前提下，就可能面临焊接缺陷。其次，钢材厚度。钢材厚度越大，就会出现越深的焊缝，档期冷却之后，会增强其收缩倾向，再加上刚性变大，就会进一步增大抗收缩能力，这样就会有残余应力出现。最后，预热温度。在焊接之前，通过预热能够实现焊缝部位以及对应部位温度梯度的减缓，从而防范高峰值焊接盈利的出现。基于上述几个方面，就需要按照对应的厚度、材质等来进行设定。
第二，特殊条件。一般来说，不会考虑到材质以及预热温度。其特殊条件包含：首先，将存在应力腐蚀的容器明确。其次，注明用于高度危害介质或者是极度危害介质的低合金钢制容器、碳素钢。不过特殊条件是在事故发生之后，基于其后果的严重性来分析的。
3不同材质类型压力容器设计的热处理探究
3.1奥氏不锈钢材质
由于奥氏不锈钢的热塑性效果十分理想，因此很容易实现轧制、挤压与锻造、热穿孔等多种加热工目的。与此同时，奥氏不锈钢中包含了钼与铜等多种元素，具有极强的耐腐蚀性能与耐酸性能。基于此，在压力容器加工及制造过程中，奥氏不锈钢应用十分广泛。目前阶段，不锈钢热处理的技术标准并未明确地规定出处理的方式。奥氏不锈钢的热塑性与韧性效果理想，加工残余剪应力会比较小，并不需要采取消除应力这一热处理环节。一般来讲，热处理温度需要控制在600～620℃，并且经历24h保温，随后展开缓慢的冷却处理。在这种情况下，会改变奥氏不锈钢的金属结构，即过敏化。由此可见，将常规热处理的方法应用在奥氏不锈钢中并不可行，一定要考虑到压力容器实际应用的环境，进而制定出明确的热处理方案，与生产需求相吻合。
3.2金属复合板式压力容器焊接热处理
金属复合板就是在金属表面覆盖另一种金属的板子，在不影响使用效果的基础上有效地节省资源，并适当地节约成本。正因为如此，金属复合板在制造防腐压力容器方面应用十分广泛。其中，在对金属复合板式压力容器进行热处理的过程中，如果温度过高，则会严重影响复合板自身的热力学性能，最明显的就是不锈钢复合板。如果在焊接以后采取热处理，就会严重影响焊头，严重的还会出现碳化的问题，对于复合板耐腐蚀性及力学性能也会产生直接的影响。但是，若压力容器材料采用的是不锈钢复合板，那么就需要针对热处理对于材料所产生的影響进行充分考虑，而且应当保证选择与要求相吻合的复合材料。除此之外，应当针对焊后热处理问题予以正确地对待，适当调整加热的温度与保温的时间，经过长期实验来获取最佳热处理的条件。
3.3液态氨介质
针对液态氨压力容器而言，其自身具有一定的特殊性，但是，并不是以液态氨为介质的所有压力容器都要经过热处理，相反，则应当考虑到应力腐蚀的具体情况明确。所以，钢制压力容器也被当作判断的具体标准。若介质是液态氨，那么环境的含水量是不能超过0.2%的，同时容易受空气污染的情况；使用的温度不低于-5℃。只要与以上情况中的一种相吻合，就必须要采取压力容器热处理的方式。基于此，壳层介质是液氨的固定管板式换热器，因其结构相对特殊，所以是难以实现热处理的。针对这一情况，应当积极运用分布多次热处理的方式。其中，操作方法步骤是：①对换热器壳体采取部件热处理方式；②在壳体和管板焊接作业完成以后，需要针对两道焊缝展开局部的热处理操作。在上述步骤完成以后，就意味着压力容器热处理工艺完成。
3.4焊接完成后热处理的方式
焊接完成后还需进行热处理，根据不同的分类方法其可采用的方式可以是如下几类，可以根据整体热处理的差异分为炉内整体热处理和整体热处理两类，根据处理部位的差别分为分段热处理和局部热处理。在众多方法中受压元件优先选用的是炉内整体热处理，而在一些压力偏高的压力容器和盛放液化石油气的卧式或者移动式容器则优先选用的是整体热处理的方式。
结束语
综上所述，在进行压力容器设计时，采用热处理手段能够有效改善金属的性能，提升金属的抗腐蚀性、抗压性。但并不是所有金属都要进行热处理，设计人员要根据实际的设计需求进行相应的处理，确保压力容器满足生产需求，保证压力容器的使用寿命。
参考文献：
[1]满静懿.探讨压力容器设计中的热处理问题[J].化工管理，2018（29）.
[2]张树勇.压力容器设计中的热处理问题分析[J].科技创新与应用，2018（21）.
[3]熊杰.压力容器设计中的热处理问题探究[J].电子测试，2018（11）.