压力容器的热处理类型有哪些?

压力容器行业习惯上依据目的的不同，将常用的热处理方法分为四类:焊后热处理、恢复力学性能热处理、消氢处理和改善力学性能热处理。

(1)焊后热处理

过大的焊接应力会加速已有缺陷的扩展、新缺陷的萌生以及造成压力容器应力状态的紊乱。过大的焊接残余应力的存在还会造成应力腐蚀开裂。

焊后热处理的主要作用:消除或降低焊接残余应力和冷作硬化，提高接头抗脆断能力;改善焊接接头的塑性和韧性，提高抗应力腐蚀的能力;稳定焊接构件形状，避免或者减少在焊后机加工和使用过程中的变形;促使焊缝中的氢向外扩散。对那些安全性较高的压力容器，进行焊后热处理可以提高其安全性。但是如果焊后热处理的温度过高或保温时间过长，反而会使焊缝金属中的碳化物聚集、粗化，或脱碳层厚度增加，从而造成力学性能、蠕变强度及缺口韧性的下降。

焊接应力的大小一般与材质、钢材厚度、预热温度这三个因素有关。GB 150.4 (P331)8.2.2.1依据各种材质、厚度以及预热温度设定压力容器需进行焊后热处理的条件。

焊后热处理对碳素钢和低合金钢制压力容器是将产品缓慢加热到500~650°C，保温一定时间，然后随炉冷却。

(2)恢复力学性能热处理

这一热处理的目的在于恢复因加工硬化而降低的塑性、韧性，保证压力容器的质量与安全。塑性、韧性的下降与相对变形量以及钢材种类有关。相对变形量就是钢材厚度与圆筒内径的比值，其中钢材厚度代表其几何刚性，即对变形的抵抗能力;圆筒内径代表变形的绝对值，即变形后曲率的另一种表达方式。两者的比值越大，说明材料的加工硬化越严重，塑性、韧性指标的下降越大。

恢复力学性能热处理，可以采取消除应力退火，也可采用正火或正火加回火，标准未作具体规定，但国内多采用消除应力退火。必要时可以将恢复力学热处理与焊后热处理合并进行。

(3)消氢热处理

氢进入金属后将对金属的力学性能造成严重的损伤，溶解于金属晶格中的氢使材料塑性、韧性明显下降，甚至产生裂纹导致破坏。脆性破坏前容器的外观无任何可见变形，其破坏不仅具有突然性，且容易产生金属碎片，而且可能在较低的情况下发生，也称低应力脆性破坏，其事故后果的危害性较大。

金属中的氢可能是在设备制造工艺过程中吸收的，如焊接时氢溶解在液态金属中，冷却后氢即保留在焊缝中;金属中的氢也可能是材料长期在高温临氢环境下使用，逐渐被金属吸收的。焊接时的氢可能来自焊接材料的水分，因此焊材库要求安装去湿机，焊材使用前严格烘干并放入保温瓶内;氢也可能来自施焊环境中的水分，因此GB 150.4 (P328) 7.1.2规定，雨、雪环境或相对湿度大于90%且无有效防护措施时，禁止施焊。这也是焊条要选用低氢型的原因。

由于氢导致焊接接头的开裂，往往是在焊后几个小时至几天内发生，故也称为延迟裂纹。并不是所有金属焊接时都会产生延迟裂纹，它与材料的强度级别和化学成分有关，只有强度级别较高的低合金钢才可能发生这一现象。

消氢热处理通常加热到200~350°C，保温时间一般不少于0.5h。实践证明，只要焊后能及时进行焊后热处理，既可消除过大的焊接应力，也可使焊接接头中的扩散氢逸出。GB 150- 1998 (P125) 10.4.3规定:需要焊后进行消氢处理的容器，如焊后随即进行热处理时，则可不进行消氢处理。一般需要消氢处理的压力容器需要进行焊后热处，而需要焊后热处理的设备不一定都需要消氢处理。

(4)改善力学性能热处理

通过热处理可以改变金属材料的力学性能，以满足设计的不同要求，如对钢材进行退火、正火、正火加回火、淬火加回火(调质)等。由于钢厂的热处理技术水准与生产经验优于容器制造厂，更易保证钢材热处理的质量，改善力学性能热处理一般在钢厂进行。由钢厂直接购进经热处理的钢材，给容器制造企业提供了方便的条件，同时在制造工艺和质量管理方面提出了新的要求，那就是当材料供货(即从钢厂购进)的热处理状态与使用(即设计要求)的热处理状态一致时，在整个设备制造过程中(主要是在热加工中，如热成形、热处理等)不得破坏供货时的热处理状态，例如对于调质(淬火加回火)供货状态的钢材，如采用热成形(热卷或热冲压)其加热温度超过原回火温度，从而破坏了钢材供货时的热处理状态,该钢材虽然化学成分没有变化，但其金相组织与性能完全变了，使用时将会发生危险。又如调质钢的焊后热处理温度，要求比原回火温度低30°C，就是防止万一热处理温度控制不当，超过了原回火温度，将破坏材料的调质状态。材料的供货热处理如在制造过程中遭到破坏，则必须重新进行热处理，这不仅加大了工作量，也造成了浪费。设计者采用调质钢等对温度十分敏感的材料时，选择制造企业一定要慎重，尤其应认真考虑其钢板卷制、封头成形的能力。

焊后热处理和恢复力学性能热处理很多时候可以采用同样的热处理工艺(如去应力退火)，因此可以合并进行。焊后热处理主要目的是消除或降低焊接残余应力，针对的是焊接接头，是否需要进行焊后热处理一般由材质、钢材厚度、预热温度这三个因素决定，此外还需要考虑结构因素(如带分程隔板的碳素钢和低合金钢管箱)和介质环境(如湿H2S应力腐蚀环境)。恢复力学性能热处理的主要目的是消除加工应力，恢复因加工硬化而降低的力学性能(塑性和韧性)，针对的是材料，是否需要进行恢复力学性能热处理一般是由材质和变形量两个因素决定的。

焊后热处理和消氢热处理是针对焊接接头，而恢复力学性能和改善力学性能热处理是针对材料。

有时，焊后热处理可以与消氢热处理、恢复力学性能热处理合并进行。

对于热处理的温度和保温时间，各种参考书稍有不同，敬请读者注意。