Pagsasaalang-alang ng Heat Treatment sa Disenyo ng Pressure Vessel

Ang welding ng mahahalagang bahagi, welding ng alloy steel at welding ng makapal na bahagi ay nangangailangan ng preheating bago magwelding.Ang mga pangunahing pag-andar ng preheating bago ang hinang ay ang mga sumusunod:

(1) Maaaring pabagalin ng preheating ang rate ng paglamig pagkatapos ng welding, na nakakatulong sa pagtakas ng diffusible hydrogen sa weld metal at iniiwasan ang mga bitak na dulot ng hydrogen.Kasabay nito, ang antas ng hardening ng weld at ang heat-affected zone ay nabawasan, at ang crack resistance ng welded joint ay napabuti.

(2) Maaaring mabawasan ng preheating ang stress ng welding.Ang pare-parehong lokal na preheating o pangkalahatang preheating ay maaaring mabawasan ang pagkakaiba ng temperatura (kilala rin bilang temperature gradient) sa pagitan ng mga workpiece na i-welded sa lugar ng hinang.Sa ganitong paraan, sa isang banda, ang welding stress ay nabawasan, at sa kabilang banda, ang welding strain rate ay nabawasan, na kung saan ay kapaki-pakinabang upang maiwasan ang welding crack.

(3) Maaaring bawasan ng preheating ang pagpigil ng welded structure, lalo na ang restraint ng fillet joint.Sa pagtaas ng temperatura ng preheating, bumababa ang saklaw ng mga bitak.

Ang pagpili ng temperatura ng preheating at temperatura ng interpass ay hindi lamang nauugnay sa kemikal na komposisyon ng bakal at elektrod, kundi pati na rin sa katigasan ng welded na istraktura, paraan ng hinang, temperatura ng kapaligiran, atbp., na dapat matukoy pagkatapos ng komprehensibong pagsasaalang-alang ng mga ito. mga kadahilanan.

Bilang karagdagan, ang pagkakapareho ng temperatura ng preheating sa direksyon ng kapal ng sheet ng bakal at ang pagkakapareho sa weld zone ay may mahalagang impluwensya sa pagbawas ng stress ng hinang.Ang lapad ng lokal na preheating ay dapat matukoy ayon sa pagpigil ng workpiece na hinangin.Sa pangkalahatan, ito ay dapat na tatlong beses ang kapal ng pader sa paligid ng lugar ng hinang, at hindi dapat mas mababa sa 150-200 mm.Kung ang preheating ay hindi pare-pareho, sa halip na bawasan ang welding stress, ito ay magpapataas ng welding stress.

May tatlong layunin ang post-weld heat treatment: pag-aalis ng hydrogen, pag-aalis ng welding stress, pagpapabuti ng weld structure at pangkalahatang pagganap.

Ang post-weld dehydrogenation treatment ay tumutukoy sa mababang temperatura na heat treatment na isinagawa pagkatapos makumpleto ang welding at ang weld ay hindi pa lumalamig sa ibaba 100 °C.Ang pangkalahatang detalye ay magpainit sa 200~350 ℃ at panatilihin ito ng 2-6 na oras.Ang pangunahing pag-andar ng post-weld hydrogen elimination treatment ay upang mapabilis ang pagtakas ng hydrogen sa weld at heat-affected zone, na lubhang epektibo sa pagpigil sa mga bitak ng welding sa panahon ng hinang ng mga low-alloy na bakal.

Sa panahon ng proseso ng hinang, dahil sa hindi pagkakapareho ng pag-init at paglamig, at ang pagpigil o panlabas na pagpigil ng mismong bahagi, ang welding stress ay palaging bubuo sa bahagi pagkatapos makumpleto ang gawaing hinang.Ang pagkakaroon ng welding stress sa bahagi ay magbabawas sa aktwal na kapasidad ng tindig ng welded joint area, maging sanhi ng plastic deformation, at kahit na humantong sa pinsala ng bahagi sa mga malubhang kaso.

Stress relief heat treatment ay upang bawasan ang yield strength ng welded workpiece sa mataas na temperatura upang makamit ang layunin ng pagrerelaks ng welding stress.Mayroong dalawang karaniwang ginagamit na pamamaraan: ang isa ay ang pangkalahatang mataas na temperatura tempering, iyon ay, ang buong weldment ay inilalagay sa heating furnace, dahan-dahang pinainit sa isang tiyak na temperatura, pagkatapos ay pinananatili sa loob ng isang panahon, at sa wakas ay pinalamig sa hangin o sa pugon.

Sa ganitong paraan, 80%-90% ng welding stress ay maaalis.Ang isa pang paraan ay ang lokal na high-temperature tempering, iyon ay, pinapainit lamang ang weld at ang nakapalibot na lugar, at pagkatapos ay dahan-dahang paglamig, binabawasan ang peak value ng welding stress, ginagawang medyo flat ang pamamahagi ng stress, at bahagyang inaalis ang welding stress.

Pagkatapos ng ilang haluang metal na bakal na materyales ay welded, ang kanilang mga welded joints ay lilitaw na hardened na istraktura, na kung saan ay lumala ang mekanikal na mga katangian ng materyal.Bilang karagdagan, ang matigas na istraktura na ito ay maaaring humantong sa pagkasira ng joint sa ilalim ng pagkilos ng welding stress at hydrogen.Pagkatapos ng heat treatment, ang metallographic na istraktura ng joint ay napabuti, ang plasticity at tigas ng welded joint ay napabuti, at ang komprehensibong mekanikal na katangian ng welded joint ay napabuti.

Ang paggamot sa dehydrogenation ay upang manatiling mainit sa loob ng isang panahon sa loob ng hanay ng temperatura ng pag-init na 300 hanggang 400 degrees.Ang layunin ay upang mapabilis ang pagtakas ng hydrogen sa welded joint, at ang epekto ng paggamot sa dehydrogenation ay mas mahusay kaysa sa mababang temperatura pagkatapos ng pag-init.

Ang post-welding at post-weld heat treatment, napapanahong post-heating at dehydrogenation treatment pagkatapos ng welding ay isa sa mga mabisang hakbang upang maiwasan ang malamig na bitak sa welding.Ang mga bitak na dulot ng hydrogen na dulot ng akumulasyon ng hydrogen sa multi-pass at multi-layer na welding ng makapal na mga plato ay dapat tratuhin ng 2 hanggang 3 intermediate hydrogen removal treatment.

Pagsasaalang-alang ng Heat Treatment sa Disenyo ng Pressure Vessel

Pagsasaalang-alang sa Heat Treatment sa Pressure Vessel Design Ang heat treatment, bilang isang tradisyonal at epektibong paraan upang mapabuti at maibalik ang mga katangian ng metal, ay palaging isang medyo mahinang link sa disenyo at paggawa ng mga pressure vessel.

Ang mga pressure vessel ay kinabibilangan ng apat na uri ng heat treatment:

Post-weld heat treatment (stress relief heat treatment);paggamot sa init upang mapabuti ang mga katangian ng materyal;paggamot sa init upang maibalik ang mga katangian ng materyal;post-weld hydrogen elimination treatment.Ang pokus dito ay upang talakayin ang mga isyu na may kaugnayan sa post-weld heat treatment, na malawakang ginagamit sa disenyo ng mga pressure vessel.

1. Ang austenitic stainless steel pressure vessel ba ay nangangailangan ng post-weld heat treatment?Ang post-weld heat treatment ay ang paggamit ng pagbabawas ng limitasyon ng ani ng metal na materyal sa mataas na temperatura upang makabuo ng plastic flow sa lugar kung saan mataas ang stress, upang makamit ang layunin ng pag-aalis ng welding residual stress, at sa parehong oras ay maaaring Pagbutihin ang plasticity at kayamutan ng welded joints at init apektadong zone, at mapabuti ang kakayahan upang labanan ang stress kaagnasan.Ang paraan ng pag-alis ng stress na ito ay malawakang ginagamit sa carbon steel, low alloy steel pressure vessels na may body-centered cubic crystal structure.

Ang kristal na istraktura ng austenitic stainless steel ay nakasentro sa mukha na kubiko.Dahil ang metal na materyal ng face-centered cubic crystal structure ay may mas maraming slip plane kaysa sa body-centered cubic, ito ay nagpapakita ng magandang tibay at mga katangian ng pagpapalakas ng strain.

Bilang karagdagan, sa disenyo ng mga pressure vessel, ang hindi kinakalawang na asero ay kadalasang pinipili para sa dalawang layunin ng anti-corrosion at nakakatugon sa mga espesyal na pangangailangan ng temperatura.Bilang karagdagan, ang hindi kinakalawang na asero ay mahal kumpara sa carbon steel at low-alloy steel, kaya ang kapal ng pader nito ay hindi masyadong mataas.makapal.

Samakatuwid, kung isasaalang-alang ang kaligtasan ng normal na operasyon, hindi na kailangan ang post-weld heat treatment na kinakailangan para sa austenitic stainless steel pressure vessels.

Tulad ng para sa kaagnasan dahil sa paggamit, ang kawalang-tatag ng materyal, tulad ng pagkasira na dulot ng abnormal na mga kondisyon ng pagpapatakbo tulad ng pagkapagod, pagkarga ng epekto, atbp., ay mahirap isaalang-alang sa maginoo na disenyo.Kung umiiral ang mga sitwasyong ito, ang mga nauugnay na siyentipiko at teknikal na tauhan (tulad ng: disenyo, paggamit, siyentipikong pananaliksik at iba pang nauugnay na mga yunit) ay kailangang magsagawa ng malalim na pananaliksik, paghahambing na mga eksperimento, at makabuo ng isang magagawang plano sa paggamot sa init upang matiyak na ang komprehensibong hindi apektado ang pagganap ng serbisyo ng pressure vessel.

Kung hindi man, kung ang pangangailangan at posibilidad ng heat treatment para sa austenitic stainless steel pressure vessels ay hindi ganap na isinasaalang-alang, kadalasan ay hindi magagawa na gumawa ng mga kinakailangan sa heat treatment para sa austenitic stainless steel sa pamamagitan ng pagkakatulad sa carbon steel at low alloy steel.

Sa kasalukuyang pamantayan, ang mga kinakailangan para sa post-weld heat treatment ng austenitic stainless steel pressure vessel ay medyo malabo.Ito ay itinakda sa GB150: "Maliban kung tinukoy sa mga guhit, ang malamig na nabuo na austenitic na hindi kinakalawang na asero na mga ulo ay hindi maaaring gamutin sa init".

Kung ang paggamot sa init ay isinasagawa sa ibang mga kaso, maaaring mag-iba ito ayon sa pang-unawa ng iba't ibang tao.Itinakda sa GB150 na ang lalagyan at ang mga bahagi ng presyon nito ay nakakatugon sa isa sa mga sumusunod na kundisyon at dapat na tratuhin ng init.Ang pangalawa at pangatlong item ay: "Mga lalagyan na may stress corrosion, tulad ng mga lalagyan na naglalaman ng liquefied petroleum gas, likidong ammonia, atbp."at "Mga lalagyan na naglalaman ng labis o lubhang nakakalason na media".

Ito ay itinakda lamang dito: "Maliban kung tinukoy sa mga guhit, ang mga welded joints ng austenitic stainless steel ay maaaring hindi tratuhin ng init".

Mula sa antas ng karaniwang pagpapahayag, dapat na maunawaan ang pangangailangang ito bilang pangunahin para sa iba't ibang sitwasyong nakalista sa unang aytem.Ang nabanggit sa itaas na pangalawa at pangatlong sitwasyon ay maaaring hindi kinakailangang isama.

Sa ganitong paraan, ang mga kinakailangan para sa post-weld heat treatment ng austenitic stainless steel pressure vessel ay maaaring ipahayag nang mas komprehensibo at tumpak, upang ang mga designer ay makapagpasya kung at kung paano magpainit ng paggamot para sa austenitic stainless steel pressure vessel ayon sa aktwal na sitwasyon.

Ang Artikulo 74 ng ika-99 na edisyon ng "Mga Regulasyon ng Kapasidad" ay malinaw na nagsasaad: "Ang Austenitic na hindi kinakalawang na asero o mga non-ferrous na metal pressure vessel sa pangkalahatan ay hindi nangangailangan ng heat treatment pagkatapos ng welding.Kung kailangan ang heat treatment para sa mga espesyal na pangangailangan, dapat itong ipahiwatig sa drawing."

2. Heat treatment ng mga paputok na stainless steel clad steel plate containers Ang mga paputok na stainless steel clad steel plate ay higit na ginagamit sa industriya ng pressure vessel dahil sa kanilang mahusay na corrosion resistance, perpektong kumbinasyon ng mekanikal na lakas at makatwirang pagganap sa gastos.Ang mga isyu sa paggamot sa init ay dapat ding ipaalam sa mga taga-disenyo ng pressure vessel.

Ang teknikal na index na kadalasang binibigyang importansya ng mga taga-disenyo ng pressure vessel para sa mga composite panel ay ang bonding rate nito, habang ang heat treatment ng mga composite panel ay kadalasang itinuturing na napakaliit o dapat isaalang-alang ng mga nauugnay na teknikal na pamantayan at mga tagagawa.Ang proseso ng pagsabog ng mga metal composite panel ay mahalagang proseso ng paglalapat ng enerhiya sa ibabaw ng metal.

Sa ilalim ng pagkilos ng high-speed pulse, ang composite na materyal ay bumagsak sa base na materyal nang pahilig, at sa estado ng metal jet, isang zigzag composite interface ay nabuo sa pagitan ng clad metal at ng base metal upang makamit ang bonding sa pagitan ng mga atomo.

Ang base metal pagkatapos ng pagpoproseso ng pagsabog ay talagang sumasailalim sa isang proseso ng pagpapalakas ng strain.

Bilang resulta, ang tensile strength σb ay tumataas, ang plasticity index ay bumababa, at ang yield strength value σs ay hindi halata.Maging ito ay Q235 series steel o 16MnR, pagkatapos ng pagpoproseso ng pagsabog at pagkatapos ay subukan ang mga mekanikal na katangian nito, lahat ay nagpapakita ng hindi pangkaraniwang bagay na nagpapalakas ng strain.Kaugnay nito, ang parehong titanium-steel clad plate at nickel-steel clad plate ay nangangailangan na ang clad plate ay sumailalim sa stress relief heat treatment pagkatapos ng explosive compounding.

Ang ika-99 na edisyon ng "capacity gauge" ay mayroon ding malinaw na mga regulasyon tungkol dito, ngunit walang ganoong mga regulasyon na ginawa para sa explosive composite austenitic stainless steel plate.

Sa kasalukuyang may-katuturang mga teknikal na pamantayan, ang tanong kung at kung paano i-init ang paggamot sa austenitic stainless steel plate pagkatapos ng pagpoproseso ng pagsabog ay medyo malabo.

Ang GB8165-87 "Stainless Steel Clad Steel Plate" ay nagsasaad: "Ayon sa kasunduan sa pagitan ng supplier at ng bumibili, maaari rin itong maihatid sa isang hot-rolled state o isang heat-treated na estado."Ibinibigay para sa leveling, trimming o pagputol.Kapag hiniling, ang composite surface ay maaaring adobo, i-passive o pulido, at maaari ding ibigay sa isang heat-treated na estado."

Walang binanggit kung paano isinasagawa ang heat treatment.Ang pangunahing dahilan para sa sitwasyong ito ay ang nabanggit na problema pa rin ng mga sensitized na rehiyon kung saan ang austenitic stainless steel ay gumagawa ng intergranular corrosion.

Ang GB8547-87 "Titanium-steel clad plate" ay nagsasaad na ang heat treatment system para sa stress relief heat treatment ng titanium-steel clad plate ay: 540 ℃ ± 25 ℃, heat preservation para sa 3 oras.At ang temperaturang ito ay nasa sensitization temperature range lang ng austenitic stainless steel (400 ℃–850 ℃).

Samakatuwid, mahirap magbigay ng malinaw na mga regulasyon para sa heat treatment ng explosive composite austenitic stainless steel sheets.Kaugnay nito, ang aming mga taga-disenyo ng pressure vessel ay dapat magkaroon ng malinaw na pag-unawa, bigyang-pansin ang sapat, at gumawa ng kaukulang mga hakbang.

Una sa lahat, ang 1Cr18Ni9Ti ay hindi dapat gamitin para sa nakasuot na hindi kinakalawang na asero, dahil kumpara sa low-carbon austenitic na hindi kinakalawang na asero 0Cr18Ni9, ang nilalaman ng carbon nito ay mas mataas, ang sensitization ay mas malamang na mangyari, at ang resistensya nito sa intergranular corrosion ay nabawasan.

Bilang karagdagan, kapag ang pressure vessel na shell at ulo na gawa sa explosive composite austenitic stainless steel plate ay ginagamit sa malupit na mga kondisyon, tulad ng: mataas na presyon, pagbabagu-bago ng presyon, at lubhang at lubhang mapanganib na media, ang 00Cr17Ni14Mo2 ay dapat gamitin.Ang mga ultra-low carbon austenitic na hindi kinakalawang na asero ay nagpapaliit sa posibilidad ng sensitization.

Ang mga kinakailangan sa paggamot sa init para sa mga composite panel ay dapat na malinaw na iharap, at ang sistema ng paggamot sa init ay dapat matukoy sa konsultasyon sa mga may-katuturang partido, upang makamit ang layunin na ang batayang materyal ay may isang tiyak na halaga ng reserbang plastik at ang pinagsama-samang materyal ay may kinakailangang paglaban sa kaagnasan.

3. Maaari bang gamitin ang iba pang paraan upang palitan ang pangkalahatang heat treatment ng kagamitan?Dahil sa mga limitasyon ng mga kondisyon ng tagagawa at ang pagsasaalang-alang ng mga pang-ekonomiyang interes, maraming tao ang nag-explore ng iba pang mga pamamaraan upang palitan ang pangkalahatang paggamot sa init ng mga pressure vessel.Bagaman ang mga paggalugad na ito ay kapaki-pakinabang at mahalaga, ngunit sa kasalukuyan Ito ay hindi rin isang kapalit para sa pangkalahatang paggamot sa init ng mga pressure vessel.

Ang mga kinakailangan para sa integral heat treatment ay hindi na-relax sa kasalukuyang wastong mga pamantayan at pamamaraan.Kabilang sa iba't ibang mga alternatibo sa pangkalahatang paggamot sa init, ang mga mas tipikal ay ang: lokal na paggamot sa init, paraan ng pagmamartilyo upang maalis ang natitirang stress ng welding, paraan ng pagsabog upang maalis ang welding na natitirang stress at paraan ng panginginig ng boses, paraan ng hot water bath, atbp.

Bahagyang paggamot sa init: Ito ay itinakda sa 10.4.5.3 ng GB150-1998 "Steel Pressure Vessels": "B, C, D welded joints, Isang uri ng welded joints na nagkokonekta sa spherical head at ang silindro at may sira na mga bahagi ng pag-aayos ng welding ay pinapayagang gamitin bahagyang paggamot sa init.Paraan ng heat treatment."Ang regulasyong ito ay nangangahulugan na ang lokal na paraan ng paggamot sa init ay hindi pinapayagan para sa Class A weld sa silindro, iyon ay: ang buong kagamitan ay hindi pinapayagan na gumamit ng lokal na paraan ng paggamot sa init, ang isa sa mga dahilan ay ang welding residual stress ay hindi maaaring inalis nang simetriko.

Ang pamamaraan ng pagmamartilyo ay nag-aalis ng welding residual stress: iyon ay, sa pamamagitan ng manual hammering, ang lamination stress ay ipinapatong sa ibabaw ng welded joint, at sa gayon ay bahagyang binabawasan ang masamang epekto ng natitirang tensile stress.

Sa prinsipyo, ang pamamaraang ito ay may isang tiyak na epekto sa pagbabawal sa pagpigil sa pag-crack ng kaagnasan ng stress.

Gayunpaman, dahil walang mga quantitative indicator at mas mahigpit na operating procedure sa praktikal na proseso ng operasyon, at hindi sapat ang verification work para sa paghahambing at paggamit, hindi ito pinagtibay ng kasalukuyang pamantayan.

Paraan ng pagsabog upang maalis ang natitirang stress sa welding: Ang paputok ay espesyal na ginawa sa isang hugis ng tape, at ang panloob na dingding ng kagamitan ay natigil sa ibabaw ng welded joint.Ang mekanismo ay pareho sa pamamaraan ng martilyo upang maalis ang natitirang stress ng hinang.

Sinasabi na ang pamamaraang ito ay maaaring makabawi sa ilan sa mga pagkukulang ng pamamaraan ng pagmamartilyo upang maalis ang natitirang stress ng welding.Gayunpaman, ginamit ng ilang unit ang pangkalahatang heat treatment at ang explosion method para alisin ang welding residual stress sa dalawang LPG storage tank na may parehong kundisyon.Makalipas ang ilang taon, nalaman ng inspeksyon ng pagbubukas ng tangke na buo ang mga welded joint ng dating, habang ang mga welded joints ng storage tank na ang natitirang stress ay inalis ng paraan ng pagsabog ay nagpakita ng maraming bitak.Sa ganitong paraan, tahimik ang dating sikat na paraan ng pagsabog upang maalis ang natitirang stress ng welding.

Mayroong iba pang mga paraan ng hinang ang natitirang stress relief, na para sa iba't ibang mga kadahilanan ay hindi tinanggap ng industriya ng pressure vessel.Sa madaling salita, ang pangkalahatang post-weld heat treatment ng mga pressure vessel (kabilang ang sub-heat treatment sa furnace) ay may mga disadvantages ng mataas na pagkonsumo ng enerhiya at mahabang cycle time, at nahaharap ito sa iba't ibang kahirapan sa aktwal na operasyon dahil sa mga kadahilanan tulad ng istraktura ng pressure vessel, ngunit ito pa rin ang kasalukuyang industriya ng pressure vessel.Ang tanging paraan ng pag-aalis ng welding residual stress na katanggap-tanggap sa lahat ng aspeto.