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摘要：压力容器不仅是石油化学工业生产中的重要生产工具而且还遍及各行业。随着我国经济的快速发展已经取得了巨大的进步，但是在他的发展的过程中也存在很多问题和缺陷，尤其热处理问题。在压力容器的设计中，是否需要热处理及热处理种类、方法的选择、热处理的具体要求等是压力容器是否能安全运行的一个重要因素。基于此，本文主要对化工压力容器设计中的热处理问题进行分析探讨。
关键词：化工压力容器设计；热处理；问题分析
1、前言
在工业生产中，特别是化工生产行业，压力容器应用的范围较为广泛，在存储气体以及液化气体方面具有重要作用，因为压力容器能够承受较强压力，所以在高压环境下能够让气体变成液态，进而提升存储量。正是基于这种功能，压力容器广泛的应用在能源工业以及军队工程和石油化工等诸多行业。压力容器在设计中通过热处理技术能够有效地改变金属材料以及复合材料的属性，因此热处理在设计中得到了广泛的应用[1]。
2、简述热处理技术原理
金属热处理是将金属工件放在一定的介质中加热到适宜的温度，并在此温度中保持一定的时间，又以不同速度冷却的一种工艺。它是机械制造中重要工艺之一，与其他加工工艺相比，热处理一般不改变工件的形状和整体的化学成分，而是通过改过工件内部的显微组织或改变工件表面的化学成分，赋予或改善工件的使用性能。为使金属工件具有所需要的力学性能、物理性能和化学性能，除合理选用材料和各种成型工艺外，热处理工艺往往是必不可少的。
金属热处理工艺一般包括加热、保温、冷却三个过程。这个过程相互衔接，不可间断。加热是热处理的重要工序之一，方法很多。加热温度是热处理工艺的重要工艺参数之一。选择和控制加热温度是保证热处理质量的主要问题。加热温度随被热处理的金属材料和热处理的目的不同而异，一般都是加热到相变温度以上，以获得高温组织。另外转变需要一定的时间，因此，当金属工件表面达到要求的加热温度时，需在此温度保持一定时间，使内外温度一致，使显微组织转变完全，这段时间称为保温时间。冷却是热处理工艺过程中不可缺少的步骤，冷却方法因工艺不同而不同，主要控制冷却速度[2]。一般退火冷却速度最慢，正火的冷却速度较快，淬火的冷却速度更快。但还因钢种的不同而有不同的要求。
3、化工压力容器设计中需进行焊后热处理的条件
3.1通用条件
化工压力容器设计中，金属热处理就是将金属材质的零部件放在介质中加热，一直到适宜的温度时并在这个温度中保持一段时间，再以不同的速度进行冷却，这就是机械制造中较为重要的技术，同其他工艺相比，热处理技术不会改变零部件的形状与化学成分，而是改变内部显微组织和表面的化学成分，从而改善部件的性能。化工压力容器设计中，人们在应用热处理的时候也意识到焊接应力对容器会造成危害，很难判断出焊接应力应该限制成什么水平。因此，化工压力容器设计中需要进行热处理的通用条件如下：①材质，钢材强度级别随着科学技术的进步而不断提高，钢材中合金含量有所增加，焊接性能开始变差，一样的焊接工艺下会有焊接缺陷产生；②钢材的厚度，厚度越大，焊接就越深，等到冷却之后收缩倾向就会越强，合金含量增加导致钢材的刚性加大，抵抗局部收缩变形的能力加强，焊接残余应力就会比较大；③化工压力容器设计中热处理时有预热温度，在焊接之前进行预热可以减缓焊接处和其他部位的温度差，减缓高峰值焊接应力的出现。因此，在我国相关化工压力容器设计热处理工艺标准中，各种钢材材质、钢材厚度以及预热温度的设定就成为化工压力容器设计进行热处理的通用条件[3]。
3.2特殊条件
除了以上三种通用条件，还有两种特殊条件，不管化工压力容器设计中钢材的材质、厚度以及预热温度是什么情况，都需要对钢材进行焊后热处理，这两种特殊条件中，第一种是图样上标明有应力腐蚀的容器，第二种是图样上标明承装毒性极强或者危害程度较高的容器。这两种情况下，一旦焊接热处理工艺应用的不到位，发生事故的后果是极其严重的。焊接残余应力会导致钢材腐蚀开裂，假如化工压力容器中承装的是液化石油气，这些液体中含有H2S，其中的杂质会对钢材起到腐蚀的作用，如果是没有杂质的液化石油气，里面的丙烷与丁烷不会有应力腐蚀，它的应力腐蚀和浓度有关，与含水量也有关联，因为只有液态的成分才会有应力腐蚀的存在。
4、化工压力容器及其零件的焊后热处理方法
化工压力容器设计中焊后热处理的方法主要有四种：炉内整体热处理，就是将工件整体放在炉中并开始加热，工件在炉中的受热会比较均匀，温度无论是上升还是下降，其速度比较容易掌控，工件热处理的效果更加好；分段炉内热处理方法比较常见，如果工件尺寸比较大，炉内尺寸遭受限制，只能通过这种方法对化工压力容器设计进行热处理，这个时候需要确定工件在重复加热的时候需要用到的长度，在相关工艺施工标准中要求化工压力容器加热的长度必须大于1500mm，还需要对裸露在外面的工件做好保温措施，防止化工压力容器设计中工件在炉内和炉外的温度差距过于悬殊；局部热处理需要保证热处理装置有足够的功率，保证温度可以得到有效控制，加热的宽度足够，保温措施也要做到位；现场热处理也被称之为整体炉外焊后热处理，化工压力容器设计中，如果因为制造和运输的原因，化工压力容器不得不在现场进行焊接，这时就要将化工压力容器当做高温加热炉，在壳体的内部开始加热，外部来保温。现场热处理方法在我国应用广泛，热处理工艺日渐娴熟，我国地域辽阔，南北相隔远，受到天气和温度的影响都会使化工压力容器设计中热处理的效果不同，因此需要结合实际情况选择合适的热处理方法[4]。
5、结语
总而言之，压力容器的使用范围随着科学技术的发展变得越来越广，在能源行业、科学研究领域以及石油化工行业具有非常重要的作用，由于压力容器的使用环境相对恶劣，设计过程相对复杂，如果压力容器质量存在问题，或者一旦存在破损显现，就极容易产生非常严重的后果，因此提升压力容器的整体质量，选择合适的材料，并进行科学的热处理，完善金属以及合金等复合材料的整体性能，对于提升压力容器的整体质量具有至关重要的作用，只有如此才能够确保各种类型的压力容器的安全性和可靠性。
参考文献
[1]郑秀芳;范闻捷;;压力容器设计中的热处理问题[J];辽宁化工;2011年01期
[2]徐勇;;关于储油罐焊接工艺分析[J];广东建材;2011年05期
[3]张宝坤;;浅谈铬钼钢压力容器的设计、制造与检验[J];科技信息;2011年17期
[4]王雅丽.关于压力容器设计中常见问题及设计优化的探讨[J].科技与企业，2013，12（22）:369-370.