WPV热处理20211003

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一、热处理相关专业知识

金属热处理工艺是将工件加热、保温、冷却，通过改变金属及合金表面的或内部的组织结构来操纵其性能的工艺。差不多工艺方法有：退火、正火、淬火、回火和化学热处理。材料的组织结构与性能变化直截了当阻碍到其使用，在实际生产中依照不同需要可采纳不同的热处理工艺方法。

（1）退火（Annealing）

将金属及其合金加热到一定温度，保温后在炉内缓慢冷却，使其组织结构达到或接近平稳状态组织的热处理工艺，称为退火。退火可从不同角度分类：

1）按退火的目的不同可分为：平均化退火（扩散退火）、完全退火、球化退火、排除应力退火和去氢退火等。

2）按退火时组织转变的特点可分为：细化晶粒退火、再结晶退火、球化退火等。

3）按退火工艺方法可分为：低温退火、不完全退火、完全退火、等温退火、高温退火等。

压力容器常用的退火工艺为排除冷加工残余应力的再结晶退火，即：低碳钢、低合金钢加热到600℃以上，保温、炉冷至400℃以下空冷，详见NB/T47015-2018（JB/T4709)中的有关规定。

（2）正火(Normalizing-N)

正火是将工件加热到临界点Ac3以上适当温度并保持一定时刻（使工件完全奥氏体化），然后在空气中冷却的热处理工艺。

正火所达到的成效与材料的成分及组织形状有关，过共析钢正火后可排除网状碳化物，低碳钢正火后切削加工性得到显著改善，所有材料通过正火后都能够排除内应力和细化晶粒，达到正常化的目的，具有好的综合性能。许多锅炉压力容器用钢板都以正火状态供货。

（3）淬火(Quenching-Q)

淬火是将钢加热到临界温度Ac3以上，保温后快速（大于临界淬火速度）冷却，使过冷奥氏体转变为马氏体或贝氏

体组织的热处理工艺。钢通过淬火后强度、硬度和耐磨性提高，一定含碳量的淬火马氏体经中温回火后，能够具有专门高的弹性极限。中碳钢、中碳合金钢经淬火加高温回火（调质处理），可得到较好的强度、塑性、韧性的配合。如：用35#钢和35CrMoA钢制作螺栓一样都要进行调质处理。但由于马氏体硬而脆，韧性差内应力大极易产生裂纹，锅炉压力容器主体材料及焊缝的组织中一样不期望显现马氏体组织。

淬火依照分类的原则不同能够分为不同种类：

1）按加热温度不同可分为完全淬火、不完全淬火、二次淬火、循环加热淬火。

2）按淬火部位不同可分为整体淬火、表面淬火、局部淬火。

3）按冷却方式及条件不同分为：直截了当淬火、等温淬火、形变等温淬火。

（4）回火(Tempering-T)

回火是将淬火的钢加热到Ac1以下的适当温度，保持一定时刻，然后以一定的方式冷却，以获得所需组织和性能的热处理工艺。回火的本质是淬火马氏体分解以及碳化物析出、集合长大的过程，回火转变是典型的扩散型相变。其目的要紧是降低材料的内应力，提高韧性，通过调整回火温度，可获得不同硬度，强度和韧性，以满足所要求的力学性能。

回火工艺按照回火温度及组织变化可分为时效硬化、低温回火（<250℃）、中温回火（350～500℃）、高温回火（>500℃）。回火工艺按照回火部位可分为全部回火、局部回火。

压力容器及零部件的热处理分为：改善或复原材料力学性能的热处理和焊后排除应力热处理（焊后热处理）。

2．焊后热处理[SR（PWHT）]

排除应力的焊后热处理[Stress Relief(PWHT)-SR(P)]是焊后应用得最广泛的热处理方法。这种热处理由于它不改变焊接接头显微组织，它的加热温度都在A1线以下，按其厚度进行保温以达到排除应力的成效。如Q245R或Q345R等一样加热温度在600℃以上，当厚度不大于50mm时，每25mm 厚保温1小时后随炉冷却至400℃以下空冷则可达到排除应

力的目的。

二、压力容器及零部件热处理的法规标准

压力容器及零部件的热处理至今无一专业标准，压力容

器及零部件热处理涉及到众多的压力容器法规标准。其中涉

及到固定式和移动式压力容器有：《固定式压力容器安全技

术监察规程》、《移动式压力容器安全技术监察规程》、GB150

《压力容器》、GB151《钢制管壳式换热器》、GB12337《钢

制球形储罐》、GB50094《球形储罐施工及验收规范》；、

NB/T47015-2018（JB/T4709)《压力容器焊接规程》、

GB/T25189-2018《压力容器封头》、JB/T10175-2018《热

处理质量操纵要求》、GB/T9452-2003《热处理炉有效加热

区测定方法》等；涉及到气瓶的有：《钢制焊接气瓶》、《液

化石油气钢瓶》等。我们以涉及到固定式和移动式压力容器

热处理的法规标准为主进行讲述。

三、压力容器及零部件热处理的方法

一、压力容器焊后热处理方法

压力容器热处理最常用的也是唯独的方法是焊后热处理[SR （PWHT）]，压力容器焊后热处理的目的是排除焊接残余应

力。关于碳钢和低合金钢焊接件，[SR（P）]是防止产生焊

接冷裂纹及稳固尺寸的有效方法。压力容器焊后热处理有三

种方式：

1、整体焊后热处理

整体焊后热处理又分为炉内整体加热法和容器内部加热

法。条件许可时应优先采纳炉内整体加热法。炉内整体加热

法是将容器装入封闭炉的有效加热内整体加热。

容器内部加热法是采取在容器内部加热，外部保温，多

用于球罐和现场组焊需要热处理的大型压力容器。

2、整体分段焊后热处理

当容器的长度超过热处理炉的长度，无法整体加热时，

承诺分段加热进行热处理。将容器分段装入炉内加热，加热

各段重叠部分至少为1500mm，容器炉外部分采取保温措施，

防止产生有害温度梯度。

3、焊后局部热处理

焊后局部热处理包括：B、C、D、E类焊接接头、球形封头与