壓力容器裂紋預防可使用退火消除應力熱處理

        壓力容器裂紋預防可使用退火消除應力熱處理，壓力容器有無焊后熱處理的必要，在設計上應加以明確規(guī)定，現(xiàn)行的壓力容器設計規(guī)范對此有要求。焊制的壓力容器，焊接區(qū)存在著較大的殘余應力，而殘余應力的不利影響，在一定的條件下才表現(xiàn)出來。

       當殘余應力與焊縫中的氫相結(jié)合時，將促使熱影響區(qū)硬化，導致冷裂紋和延遲裂紋的產(chǎn)生。殘存在焊縫中的靜應力或負載運行中的動載應力與介質(zhì)的腐蝕作用相結(jié)合時，將有可能引起裂紋狀腐蝕，即所謂應力腐蝕。焊接殘余應力及由焊接引起的母材淬硬是產(chǎn)生應力腐蝕裂紋的重要因素。研究結(jié)果表明，變形和殘余應力對金屬材料的主要影響，在于使金屬從均勻腐蝕轉(zhuǎn)變?yōu)榫植扛g，即轉(zhuǎn)變?yōu)榫чg或穿晶腐蝕。當然，金屬的腐蝕破裂和晶間腐蝕均出現(xiàn)在對該種金屬具有一定特性的介質(zhì)中。

       在殘余應力存在的情況下，根據(jù)侵蝕性介質(zhì)的成分、濃度和溫度的不同，以及母材與焊接區(qū)的成分、組織、表面狀態(tài)、應力狀態(tài)等存在的差異而有所不同，從而，使腐蝕破壞的性質(zhì)可能改變。

        焊接的壓力容器是否需要做焊后熱處理，應從容器的用途、尺寸（特邊是壁板厚度），所用材料的性能以及工作條件等方面綜合考慮決定。

       有下列情況之一的，應考慮焊后熱處理：

1.使用條件苛刻，如在低溫下工作有發(fā)生脆性斷裂危險的厚壁容器，承受較大載荷和交變載荷的容器。

2.厚度超過一定限度的焊制壓力容器。包括鍋爐、石油化工壓力容器等有專門規(guī)程、規(guī)范的。

3.對尺寸穩(wěn)定性較高的壓力容器。

4.由淬硬傾向大的鋼材制造的容器。

5.有應力腐蝕開裂危險的壓力容器。

6.其他有專門規(guī)程、規(guī)范以及圖樣予以規(guī)定的壓力容器。

       在鋼制焊接壓力容器中，在靠近焊縫的區(qū)域內(nèi)形成達到屈服點的殘余應力。這種應力的產(chǎn)生與拌有奧氏體的組織轉(zhuǎn)變有關。許多研究者指出，為了消除焊后的殘余應力，650度的回火對鋼制焊接壓力容器能產(chǎn)生良好的影響。同時認為，如果在焊后不進行適當?shù)臒崽幚恚褪冀K不能得到耐腐蝕的焊接接頭。

       一般認為，消除應力熱處理屬于焊接工件被加熱到500-650度而后再緩慢冷卻的過程。應力的降低起因于高溫下的蠕變，在碳鋼中從450度開始出現(xiàn)；在含鉬的鋼中，從550度開始出現(xiàn)。溫度越高，應力越易于消除。但是一旦超過鋼材的原始回火溫度，鋼的強度便要降低。所以消除應力的熱處理一定要掌握好溫度和時間兩個要素，缺一不可。

       然而在焊件內(nèi)應力中，總是伴生著拉伸應力與壓縮應力，應力與彈性變形同時存在。當鋼材的溫度升高，屈服強度下降，原有的彈性形變會變成塑性形變，從而是應力松弛。加熱工業(yè)爐風機的溫度越高，內(nèi)應力消除越充分。但溫度過高時將使鋼材表面嚴重氧化。另外，對于調(diào)質(zhì)鋼的PWHT溫度，應以不超過鋼材原回火溫度為原則，一般比鋼材原回火溫溫度低30度左右，否則材料就會失去調(diào)質(zhì)效果，強度和斷裂韌性就會降低。這一點對于熱處理工作者來說，應予以特邊關注。

消除內(nèi)應力的焊后熱處理溫度越高，鋼材軟化程度越大，通常加熱到鋼材的再結(jié)晶溫度，內(nèi)應力就可消除，再結(jié)晶溫度與熔化溫度有密切關系。一般地，再結(jié)晶溫度K=0.4X熔化溫度（K）。熱處理溫度越接近再結(jié)晶溫度，消除殘余應力越有效。     

    焊后熱處理并非是絕對有利的。一般情況下，焊后熱處理有利于緩和殘余應力，并對應力腐蝕有嚴格要求的情況下才進行。但是，試件的沖擊韌性試驗表明，焊后熱處理對熔敷金屬和焊接熱影響區(qū)的韌性提高不利，有時在焊接熱影響區(qū)的晶粒粗化范圍內(nèi)還可能發(fā)生晶間開裂。再則，PWHT是依靠在高溫下材料強度的降低來實現(xiàn)消除應力的，因此，在PWHT時，結(jié)構(gòu)有可能失去剛性，對于采取整體或局部PWHT 的結(jié)構(gòu)，臺車爐的熱處理前，必須考慮焊件在高溫下的支承能力。所以，在考慮是否進行焊后熱處理時，應將熱處理的有利和不利兩個方面綜合比較。從結(jié)構(gòu)性能上來看，有使性能提高的一面，也有使性能降低的一面，應在綜合考慮兩方面的基礎工作上做出合理的判斷。