球罐焊后整体热处理（完整版）实用资料(可以直接使用，可编辑完整版实用资料，欢迎下载）化工装备球罐焊后整体热处理吕毅南(无锡市压力容器检测站,无锡,240028摘要阐述球罐焊后热处理的作用及消除残余应力的原理,并就扬子芳烃装置1000m3,16MnR球罐现场焊后整体热处理质量控制进行分析。关键词球罐焊后热处理残余应力质量控制POSTWELDHEATTREATMENTOFENTIRESPHERICALTANKLuYinan(WuxiPressureVesselsInspectionStation,Wuxi,240028AbstractThefunctiononpostweldheattreatmentofentiresphericaltankandthetheoryonreliefofresidualstressweredescribed.ThequalitycontrolandsitepostweldentireheattreatmentofYangziaromatichydrocarbonsystem1000m3,16MnRsphericaltankwereanalyzed.KeywordsSphericaltankPostweldheattreatmentResidualstressQualitycontrol球罐焊后整体热处理为球罐消除残余应力,防止其脆性破坏,确保安全使用,提供了一个十分重要的工艺手段,同时也是球罐制造的最后一道工序。本文着重阐述球罐焊后热处理的作用及消除残余应力的原理,并就扬子芳烃装置1000m3,16MnR球罐现场质量控制进行分析。1球罐焊后整体热处理的作用图116MnR球罐焊后热处理工艺曲线球罐焊后整体热处理是将整体加热到相变点A1以下某一合适的温度,经过一段时间的保温后缓慢冷却的过程,实质是焊后亚临界退火,残余应力是在缓慢冷却过程中消失的。图1为扬子16MnR球罐焊后热处理工艺曲线。焊后热处理的作用:(1消除焊接残余应力及变形,稳定结构尺寸;(2改善焊缝、热影响区的组织,使焊接造成的非平衡组织转变为平衡组织,使淬火组织软化,从而改善焊接接头的性能,降低硬度,提高塑性及断裂韧性,提高疲劳强度;(3进一步释放焊缝中的有害气体,特别是氢气,以防止氢脆和氢致裂纹的发生。在球罐现场组装中,由于施工条件限制,壳体大,焊缝长,冷却速度较快,焊缝区易产生变形,有时还可能进行强力组装,因此在焊缝区将产生很大的残余应力。而残余应力的确定是一个较复杂的问题,根据劳动部5压力容器缺陷评定规范6编制说明,垂直于焊缝的残余应力峰值在(0.2~1Ds(Ds材料屈服强度范围内,平行于焊缝的残余应力峰值一般可达Ds,故此对球罐进行焊后热处理,消除残余应力就显得很重要。英国石油公司和焊接研究所的研究指出:消除残余应力的好处很大,特别是对于焊缝厚度D291999年10月第27卷第5期江苏化工JIANGSUCHEMICALINDUSTRY>40mm,热处理后的允许裂纹尺寸比不作热处理要大5~6倍,由于应力的消除,作用于裂纹尖端的应力大大降低,从而使裂纹张开位移(COD的许用值提高,就16MnR钢而言,焊后热处理虽可能使热影响区的韧性有所下降,但由于残余应力水平的降低,也可使缺陷的临界尺寸放宽。2消除残余应力的原理及实际效果[1,2]亚临界温度下的焊后热处理实质上是一个高温蠕变及应力松驰的过程。钢在高温条件下,即使受到远低于材料高温屈服强度的外加应力作用时,会随时间的增长,产生不断增长的塑性变形即蠕变,钢材只有超过某一临界温度后,蠕变才有可能发生。蠕变与应力松驰二者实质相同,都是高温下随时间发生的塑性变形的积累过程,只是应力松驰是在总变形量一定的特定条件下,发生的弹性变形转化为塑性变形的过程,这种金属材料在高温下所特有的现象存在如下关系式:Eo=Ee+Ep。其中:Eo总应变;Ee弹性应变;Ep塑性应变。图2应力松弛曲线图2为典型的应力松驰曲线,在应力松驰过程中,随时间的延长,总应变不变条件下,弹性变形逐渐变小,塑性变形逐渐变大,应力也逐渐下降,由图2可知,开始阶段应力下降很快,时间也较短,当应力降至A1点(D1,t1以后,曲线成直线关系。松驰速度愈小,应力下降缓慢,这是第2阶段,焊后热处理处于应力松驰第1阶段,故此,焊后热处理保温时间不宜过长。图3残余应力与热处理温度的关系曲线图3为英国库珀莱特(Cooperheat公司测得的应力松驰温度与消除残余应力实际效果的关系曲线。如图3所示,若只考虑消除残余应力效果,600e左右的亚临界退火,几乎可以全部消除残余应力。一般地,整体热处理后的16MnR球罐,重直于焊缝的残余应力低于0.2Ds,平行于焊缝的残余应力约为0.3D