钢制压力容器压制封头的热处理

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帼 设螯蜜垒 ；去规园地钢制 压力容 哭ril压 制封头的热处理郑洪国 扬州巨人机械有限公司封头是组成压力容器的主要受压元件之-，有别于筒体、接管、法兰等其他受压元件，其制造过程要经历变形、受热或不受热等影响材料本身安全性能的加工工序。而封头成型之后的热处理，往往成了减轻或消除这些不良影响的主要手段。然而，尽管在相关标准中都有关于封头成型后热处理的规定，但是制造单位在实际的执行过程中还存在很多的讨论和争议。

本文就以此为切入点，分析并讨论钢制压力容器封头成型后热处理的相关问题。

1钢制压力容器封头冷成型封头在加工的过程中，其变形程度-般要远大于简体加工成型，存在较为严重的冷作硬化现象。那么冷成形封头是否需要进行热处理，行业上有不同的意见。在ASME BPV规范以及JIS标准中，是以冷成形封头的纤维伸长率来决定是否进行热处理。如在Ⅷ-1UCS-79，规定，纤维伸长率小于40%时，不需要进行热处理。然而这是建立在对钢板材料纯净度、力学性能提出附加要求的基础上。国内的材料质量还是良莠不齐，不能完全符合这些要求。曾经发生过0235-B冷冲压成形的封头，未经消除应力热处理，在外力敲击下，在直边下部出现裂纹，局部甚至完全裂开的严重质量问题。由此可见，冷成型封头在经历较大的变形后，冷作硬化引起的力学性能下降已经影响到了封头的安全性能。

国内的相关标准对碳钢、低合金钢制压力容器冷成型封头是否进行热处理进行了规定：JB/T4746-2002 钢制压力容器用封头 规定，对于冷成型椭圆形与蝶形封头，当制造单位确保冷成形的材料性能符合设计、使用要求时可不进行热处理；GB/T25198-2010 压力容器封头 规定，整板成形及先拼后成形的钢制半球形、椭圆形、蝶形以及平底形封头，应于冷成形后进行热处理； GB150.4-2011 压力容器 第4部分：制造、检验和验收 的规定，参照了ASMEBPV规范，通过计算材料冷成形件的变形率来确定成形后的热处理。

对于奥氏体不锈钢制压力容器冷成型封头，JB/T4746-2002 钢制压力容器用封头 和GB/T25198-20l 0 压力容器封头》均规定，除非图样有设计规定，-般都不进行热处理。而GB150.4-20l l 压力容器 第4部分：制造、检验和验收 的规定，仍然是参照ASME BPV规范，通过计算冷成形件的变形率来确定成形后的热处理。

标准规定的差异给制造单位的执行带来了不便，要结合设计图样要求，综合考虑各个标准的规定。-般制造企业都是按照严者来执行，监督检验机构也多是按照严者来要求。随着国内材料质量以及封头制造工艺的不断提高，采用通过计算冷成形件的变形率来确定进行热处理的方法是完全可以的，相信规范、标准在以后的修订过程中也会逐渐趋于-致。

2钢制压力容器封头热成型或温成形GB150.4-20ll规定，当要求材料的使用热处理状态与供货状态不-致时，在制造过程中不得改变其供货热处理状态，否则应重新进行热处理”。在其它相关标准中也有类似规定。HG/T20584-201 1 钢制化工容器制造技术要求 第6.0.5条则列出了热轧、正火、正火加回火、调质和奥氏体不锈钢在热加工后不进行热处理的豁免条件。

知道钢质材料温成型的理论温度应该不高于A 这样不会发生组织的变化，而热成型的温度则-般要达到A 以上，这时材料组织基本全部转化为奥氏体，组织结构和形态均发生了变化。封头热成型或温成形的过程就是材料受热的过程，其加热温度、保温时间、终压温度和冷却条件等直接决定了封头制品的最终热处理状态。

1)热轧状态使用的钢材热轧状态使用的钢材，热加工后-般可在加工状态使用。

2)正火状态使用的钢材控制热加工温度在钢材正火温度以上，则可以免去随后的正火处理。钢材正火温度是指钢材实际正火温度、A 还是A嵋要弄清这个问题首先要明白这三者的概念。A ，是指加热时铁索体全部转变为奥氏体的终了温度 ，A 是指冷却时奥氏体开始转变为铁素体时的临界温度，亚共析钢正火加热温度-般在A。

以上30～50C。查阅相关资料：16MnR的正火温度为880～930C，Ac3为850C，A 3为820C。

由此可见，正火加热温度最高，如果控制封头终压温度在正火温度以上 ，那肯定是无需再进行热处理，这是毫无疑问的。然而在实际生产过程中，有些情况下封头终压温度达不到所谓的钢板正火温度。对于这种情况，文献 认为只要保证终压温度控制在A以上即可免去最终的正火处理。这种说法有-定的道理，但是操作起来有-定问题 ：其-，A 如何确定，尽管从-些文献上可以查到数据，但因为不同的冷却条件，过冷度是不-样的，A 也不是确定的；其二，在压制过程中奥氏体的组织结构收到拉伸的影响，产生了-定的方向性，如果终压温度此时接近A 在随后的冷却过程中，基本不存在奥氏体均匀化的过程，对组织结构产生不利影响。因此笔者认为，终压温度控制在A 以上30～50C比较合理，可以免除成型后的正火处理。

3)正火回火状态使用的钢材正火回火状态使用的钢材，热加工时如能满足上述 2)对正火钢材的要求，热加工后可仅做回火处理。

4)调质状态使用的钢材调质状态 (即淬火高温回火)钢材，在超过了回火温度以上的热加工过程后改变了材料的热处理状态，因此要求进行调质热处理。淬火和高温回火的热处理参数对材料的性能影响比较大，往往需要采取试验或从材料厂