压力容器焊后消除应力热处理(2009年8月13日)

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2.哪些压力容器及主要受压元件需焊 后消除应力热处理？ 哪些压力容器及主要受压元件需焊 后消除应力热处理？笔者认为：应按 照GB150 10.4.1款和GB151 6.4、6.8 款（指拼接管板、管箱和浮头盖）判 定。凡符合GB150 10.4.1款和GB151 6.4、6.8款规定的压力容器及主要受 压元件均应进行焊后消除应力热处理。
果好，因此在条件具备的情况下，应 优先选用炉内整体热处理方法。
� 对于球形储罐和大型压力容器可 採
取使用现场整体消除应力热处理方法。 � 由于焊后局部消除应力热处理的效 果较炉内整体消除应力热处理差，因 而《容规》和标准对局部消除应力热 处理方法的应用作出了较为明确的限 制。目前局部消除应力热处理只限应 用于B、C、D类焊接接头以及球形封头 与园筒连接的A类焊接接头。
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� GB/T9452－2003“热处理炉有效加热区
测定方法”等安全技术规范和标准之中。 因而在使用过程中出现了理解上的不 一致和偏差。为了满足钢制压力容器 焊后消除应力热处理的要求，保证钢 制压力容器的安全质量，本文将重点 讨论钢制压力容器焊后消除应力热处 理中常见的一些问题，并就此提出笔 者的认识和看法。
Ⅰ Ⅱ Ⅲ Ⅳ Ⅴ Ⅵபைடு நூலகம்
≤2 ≤4 ≤5 ≤6 ≤8 ≤10
（1）允许用修改量程的方法提高分辨力。
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JB/T10175规定：热处理炉的每个加热区至 少有两支热电偶，一支接记录仪表，另一 支接控温仪表，安放在有效加热区内，其 中一个仪表应具有报警功能。 每台热处理炉必须定期检测有效加热 区，检测周期见表3，检测方法按GB/T9452 的规定，其保温精度应符合表2要求。应在 明显位置悬挂带有有效加热区示意图的检 验合格证。热处理炉只能在有效加热区检 验合格证规定的有效期内使用。
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上述质量控制要求保证了压力容器焊后消 除应力热处理是在热处理炉有效加热区进 行了测定并出具检验合格证之后才允许进 行。带有热处理炉有效加热区示意图的检 验合格证应悬挂在热处理炉明显位置。 4.2热处理炉有效加热区的测定 目前国内关于热处理质量控制要求的 标准有两个：一个是JB/T10175－2000“热处 理质量控制要求”，另一个是GB/T9452 － 2003“热处理炉有效加热区测定方法”。
表4 热处理炉有效加热区推荐测定周期及仪表检定周期 单位为月 热处理炉类别 Ⅰ Ⅱ Ⅲ Ⅳ Ⅴ Ⅵ 有效加热区测定周期 1 6 6 6 12 12 仪表检定周期 3 6 6 6 12 12
注1：利用率较低的热处理炉，其测定周期可适当延长。 注2.仅用作退火、正火和消除应力等预备热处理的加热炉，以及经连续 三个周期检测合格，使用正常的热处理炉，其测定周期可延长一年。
� 关于钢制压力容器焊后消除
应力热处理有关问题的讨论
� 摘要：本文对钢制压力容器焊后是否
需要消除应力热处理，焊后消除应力 热处理方法的选择，热处理最短保温 时间的确定进行了分析，并针对安全 技术规范和标准的相关内容进行了讨 论
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关键詞: 压力容器 焊后消除应力热 处理 相关安全技术 1.前言 有关钢制压力容器焊后消除应力热处理， 至今国内尚无专业标准。目前对钢制压力 容器焊后消除应力热处理要求的有关内容 仅分散在《压力容器安全技术监察规程》、 GB150“钢制压力容器”、 GB151“管壳式换热 器”、 JB/T4709“钢制压力容器焊接规程”以 及JB/T10175－2000“热处理质量控制要求”、
� 如图：有一台钢制压力容器，壳体
材料为16MnR，厚度36mm，接管材料为 16MnⅢ，厚度65mm，对于此结构，焊 后消除应力热处理需最短保温时间t计 算如下： � 接管 壳体
� ⑴按照JB/T4709的8.2.2.3款修改前条
文计算 � δPWHT＝65mm � t＝（2＋1/4×（65－50）/25）h＝ 2.15h＝129min � ⑵按照JB/T4709的8.2.2.3款更正后条 文计算 � δPWHT＝36mm � t=36/25h=1.44h=86.4min � 从以上两例可以看出，两者之间相差 42.6min。
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因此，有必要针对压力容器焊后消除应 力热处理的实际情况，制定压力容器热处 理质量控制要求和压力容器热处理炉有效 加热区测定方法的标准。 5、钢制压力容器用封头的热处理 5.1钢制压力容器用封头的热处理应按 JB/T4746－2002“钢制压力容器用封头”的 6.4款的规定进行。 5.2奥氏体不锈钢封头的热处理，除按 JB/T4746－2002规定之外，笔者认为：
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4.怎样确定压力容器焊后消除应力热 处理最短保温时间？ 笔者认为：压力容器焊后消除应力热 处理最短保温时间应按照JB/T4709第 8章确定。 值得注意的是GB150 10.4款将A、B类 焊接接头处钢材厚度δs作为确定焊 后热处理厚度，也就是说，
GB150是按照钢材厚度δs确定焊后热 处理最短保温时间的。而JB/T4709则 将压力容器焊后消除应力热处理厚度 δPWHT作为确定压力容器焊后消除应 力热处理规范参数的依据，也就是将 δPWHT作为确定焊后消除应力热处理 最短保温时间的厚度。
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GB/T9452列出了热处理炉凡属下列状况之 一者，均应测定有效加热区： ⑴.新添置的热处理炉首次应用于生产； ⑵.经过大修或技术改造的热处理炉； ⑶.热处理炉生产对象或工艺变更，需要改 变保温精度时； ⑷.控温或记录热电偶位置变更时； ⑸.定期或临时进行有效加热区检测时。 热处理炉有效加热区是指经过温度测定而 确定的满足热处理工艺规定的加热温度及 保温精度的工作区间。
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也就是说，适用于GB/T9452标准的周期式箱式热 处理炉其最大宽度为1.5m，长度为5m，因而当周 期式箱式热处理炉的宽度大于1.5m，或长度大于 5m时则无法按此标准要求测定热处理炉有效加热 区范围。 实际情况是，目前国内大多数用于压力容器焊 后热处理的周期式箱式热处理炉在宽度（b）上大 于1.5m，或长度（L）上大于5m，一般在长、宽、 高尺寸方面达到15m×4m×4m左右，在长和宽方面 较大的超出了GB/T9452标准的尺寸限定。因此对 用于压力容器焊后消除应力的周期式箱式热处理 炉有效加热区的测定，GB/T9452－2003标准仅只 能作为参考使用。
� ⑴对于有应力腐蚀要求的奥氏体不锈
钢封头在热冲压成型和冷旋压成型之 后，建议进行固溶处理，用以恢复奥 氏体钢板的供货状态（固溶状态）， 保证封头母材的抗应力腐蚀能力。 � ⑵对于有晶间腐蚀要求的奥氏体不锈 钢封头，在热冲压成型之后，也应进 行固溶处理。
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另外JB/T6049－1992“热处理炉有效加热区 测定”已经作废，并入到GB/T9452－2003之 中。 在JB/T10175－2000标准中，规定了热 处理人员、作业环境、设备及仪表、工艺 材料、工艺、技术文件与资料等质量控制 的基本要求。 JB/T10175标准将热处理炉按有效加热区保 温精度（炉温均匀性）要求分为六类，其 控温精度、仪表精度和记录纸刻度等要求 如表2所示。
� 压力容器焊后消除应力热处理的目
的是为了消除焊件的残余焊接应力， 以保证焊件的使用性能及稳定尺寸， 保证焊件的安全使用。因此，决定焊 后消除应力热处理厚度的规范参数是 焊缝厚度而不完全是A、B类焊接接头 处钢材厚度。显而易见JB/T4709的规 定较之GB150的规定更为具体，更为合 理且符合实际。
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GB/T9452标准中未明确测定热处理 炉有效加热区的法定单位，也就是说，拥 有热处理炉的企业可以自己测定，自行颁 发热处理炉有效加热区检验合格证。 在JB/T10175－2000和GB/T9452－2003标 准中，对于有效加热区保温精度等级最低 的第Ⅵ类热处理炉，有效加热区保温精度 为±25℃，即加热区内最高与最低温度之差 不大于50℃。而《容规》第73条4款和 JB/T4709第8章中规定“不大于65℃（球形储 罐除外）”,即±32.5℃。两者间有差异， 《容规》和JB/T4709对此要求放宽。
� 4.压力容器焊后消除应力热处理质量
控制 � 4.1压力容器焊后消除应力热处理质量 控制系统的控制环节和控制点 � 压力容器焊后消除应力热处理质量控 制系统共设5个控制环节9个控制点， 见表1。
表1
控制环节
1.热处理工艺编制
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控制点
⑴热处理工艺编制⑵热处 理工艺修改
⑴热处理设备和记录、控温仪 表；⑵热电偶数量和布置 热处理温度－时间记录曲线
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纵观上述两个标准（JB/T10175和 GB/T9452），笔者认为这两个标准主要是 为机械零部件（如轴类、齿轮类等）的热 处理而编制的，适用对象是中小型热处理 炉（长、宽、高为5m×1.5m×2m左右）， 热处理方法属于机械零部件的正火、退火、 回火、淬火、调质和表面处理等，并不是 为压力容器焊后消除应力热处理编制的。 如果按照上述两个标准进行有效加热区测 定，必然存在不少困难，其可操作性差， 甚至于不可行。
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热处理炉有效加热区测定的目的是:工件 在装炉时，进入到热处理炉有效加热区 内，然后进行热处理，从而保证工件在热 处理过程中达到热处理工艺规定的加热温 度和保温精度，保证了工件的热处理质量 控制要求。 压力容器的热处理炉大多属于GB/T9452 －2003标准的周期式箱式热处理炉。 GB/T9452标准在周期式箱式热处理炉有效 加热区的检测点数量及位置的布置中，将 热处理炉的宽度（b）限定为≤1.5m，而热 处理炉的长度（L）限定为≥3.5m-5m，
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但是JB/T4709－2000标准的8.2.2.3 款有印刷错误。其间将“焊缝”两字漏掉。 应将原条文“接管、人孔与壳体组焊 时，在接管颈部厚度、壳体厚度、封 头厚度、补强板厚度和连接角焊缝厚 度中取较大者”的内容，更正为：“接管、 人孔与壳体组焊时，在接管颈部焊缝 厚度、壳体焊缝厚度、封头焊缝厚度、 补强板焊缝厚度和连接角焊缝厚度中 取较大者”。
2.热处理准备 3.热处理过程
4.热处理报告 5、热处理分包质量控制
热处理报告 ⑴分包方评价⑵分包协议 ⑶分包项目质量控制
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具体要求和内容见“中国化工装备协会”编写 的“压力容器制造单位质量保证人员培训考 核教材（2008版）”第十四章“热处理质量控 制系统”。 其中在“热处理准备”这个控制环节中，设置 了热处理设备和记录、控温仪表、热电偶 数量和布置两个控制点。在相应的程序文 件中设有“热处理炉有效加热区测定方法”； 在相应的工艺文件和质量记录表卡中设有 “热处理炉有效加热区测定报告和检验合格 证”
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3.采用何种消除应力热处理方法？ 需进行焊后消除应力热处理的压力容 器，应按照《容规》第73条、第74条 规定选择热处理方法，进行焊后消除 应力热处理。 按照压力容器有关安全技术规范和标 准，压力容器焊后消除应力热处理方 法可分为以下四种：
� ⑴炉内整体焊后消除应力热处理； � ⑵炉内分段焊后消除应力热处理； � ⑶焊后局部消除应力热处理； � ⑷使用现场整体消除应力热处理。 � 由于炉内整体消除应力热处理的效
表3 热处理炉有效加热区检测周期及仪表检定周期 月
热处理炉类别
有效加热区检测周期
仪表检定周期
Ⅰ Ⅱ Ⅲ Ⅳ Ⅴ Ⅵ
1 6 6 6 12 12
3 6 6 6 12 12
� 在GB/T9452－2003“热处理炉有效加
热区测定方法”中同样将热处理炉按照 保温精度分为六类，其分类方法和技 术要求与JB/T10175－2000标准完全一 致。 � 在GB/T9452－2003标准中，也有热 处理炉有效加热区的测定周期及炉温 仪表检定周期的要求，与JB/T10175－ 2000标准基本一致，见表4。
表2热处理炉按保温精度分类及其技术要求
热处理炉类 别 有效加热 区保 温精度 ℃ ±3 ±5 ±10 ±15 ±20 ±25 控温精度 记录仪表 ℃ 指示 精度 ％ ±1 ±1.5 ±5 ±8 ±10 ±10 0.2 0.5 0.5 0.5 0.5 0.5
记录纸刻度（分辨力）（1）
℃/㎜