压力容器焊后消除应力热处理.

焊接接头焊后热处理基本知识培训一、焊后热处理的概念1.1后热处理（消氢处理）：焊接完成后对冷裂纹敏感性较大的低合金钢和拘束度较大的焊件加热至200℃～350℃保温缓冷的措施。

目的、作用：减小焊缝中氢的有害影响、降低焊接残余应力、避免焊缝接头中出现马氏体组织，从而防止氢致裂纹的产生。

后热温度：200℃～350℃保温时间：即焊缝在200℃～350℃温度区间的维持时间，与后热温度、焊缝厚度有关，一般不少于30min加热方法：火焰加热、电加热保温后的措施：用保温棉覆盖让其缓慢冷却至室温NB/T47015-2011关于后热的规定：1.2焊后热处理（PWHT）：广义上：焊后热处理就是在工件焊完之后对焊接区域或焊接构件进行的热处理，内容包括消除应力退火、完全退火、固熔、正火、正火加回火、回火、低温消除应力等。

狭义上：焊后热处理仅指消除应力退火，即为了改善焊接区的性能和消除焊接残余应力等有害影响。

1.3压力容器及压力管道焊接中所说的焊后热处理是指焊后消除应力的热处理。

焊后消除应力热处理过程：将焊件缓慢均匀加热至一定温度后保温一定的时间，然后缓慢降温冷却至室温。

目的、作用：(1)降低或消除由于焊接而产生的残余焊接应力。

(2)降低焊缝、热影响区硬度。

(3)降低焊缝中的扩散氢含量。

(4)提高焊接接头的塑性。

(5)提高焊接接头冲击韧性和断裂韧性。

(6)提高抗应力腐蚀能力。

(7)提高组织稳定性。

热处理的方式：整体热处理、局部热处理1.4焊接应力的危害和降低焊接应力的措施焊接应力是在焊接过程中由于温度场的变化（热涨冷缩）及焊件间的约束而产生的滞留在焊件中的残余应力。

1.4.1焊接应力只能降低，不可能完全消除，焊接残余应力形成的的危害：1）影响构件承受静载的能力；2）会造成构件的脆性断裂；3）影响结构的疲劳强度；4）影响构件的刚度和稳定性；5）应力区易产生应力腐蚀开裂；6）影响构件的精度和尺寸的稳定性。

1.4.2降低焊接应力的措施1）设计措施：（1）构件设计时经量减少焊缝的尺寸和数量，可减少焊接变形，同时降低焊接应力（2）构件设计时避免焊缝过于集中，从而避免焊接应力叠加（3）优化结构设计，例将如容器的接管口设计成翻边式，少用承插式2）工艺措施（1）采用较小的焊接线能量（2）合理安排装配焊接顺序（3）层间进行锤击（4）预热拉伸补偿焊缝收缩（机械拉伸或加热拉伸），与焊接区同时拉伸（膨胀）和同时压缩（收缩）（5）焊接高强钢时选用塑性较好的焊条（6）采用整体预热（7）焊后消氢处理（8）采用整体焊后热处理（9）利用振动法消除焊接残余应力二、容器及受压元件应按材料、焊接接头厚度、结构形式、介质和设计要求确定是否进行焊后热处理。

压力容器设计中有关标准问题的探讨全国压力容器标准化技术委员会秘书长寿比南摘要GB150-1998《钢制压力容器》实施二年来，标准使用者相继提出了一些标准使用过程中出现的问题，有些是使用者对标准理解的偏差，有些则值得进一步研究和探讨。

本文重点讨论了GB150-1998《钢制压力容器》和新版《压力容器安全技术监察规程》实施过程中的某些问题，并阐述了作者自己的见解，希望能够对使用者有所裨益。

前言GB150-1998《钢制压力容器》实施后，国家于一九九九年颁布了新版《压力容器安全技术监察规程》，使得压力容器的设计、制造、检验等环节得到了更为有效的控制。

通过大量的标准和法规宣贯活动以及压力容器标准提案审查制度的有效实施，我们从各方面收集到一些在标准使用过程中遇到的问题，其内容涉及到压力容器的设计、制造、检验及管理等诸方面，我们对这些问题分别进行了研究并提出了相应的处理意见。

为了使广大标准使用者能够更好地理解和使用GB150及“容规”，保证压力容器产品的安全和质量，全国压力容器标准化技术委员会在开设的网站：上先后公布了对《压力容器安全技术监察规程》和压力容器标准条款的解释。

本文拟就其中一些有共性的问题进行探讨，详细阐述相关的标准和法规条款的含义，以期加深使用者对标准和法规的理解，使业内人员在压力容器设计、制造、检验等环节上能够正确地运用标准和法规。

必须声明的是，本文只代表个人观点，作者不对任何与本文技术内容有关的法律纠纷负责。

1. 压力容器的设计使用寿命问题压力容器的设计使用寿命问题一直是我国的设计单位和设计者尽量避免涉及和回避的问题，其主要表现在以下两个方面：首先，受技术条件、管理体制和人员观念等因素的制约，设计者对压力容器的设计使用寿命大都不愿或难以给出准确的预报值，从而导致压力容器超期服役现象的存在；其次，由于缺乏相关标准和法规条文对超期服役的压力容器进行必要的规定和限制，使得其使用和检验缺乏有效的依据，处理不好客观上会造成重大的安全隐患。

压力容器制造中的热处理1.概述1)热处理对钢材性能的影响热处理是通过加热和冷却固态金属来改变其内部组织结构并获得所需性能的一种工艺。

对于碳素钢、低合金钢以及合金结构钢，常用的热处理工艺有退火、正火、淬火、回火以及它们的组合，如正火加回火、淬火加回火。

对于奥氏体不锈钢，常用的热处理工艺是固溶处理和稳定化热处理(见本节第5条)。

①退火退火是将钢件加热到适当温度，保温一定时间后缓慢冷却(例如随炉冷却)的热处理工艺。

根据钢材成分和热处理目的不同，退火又分为完全退火、不完全退火、等温退火、球化退火、去应力退火和再结晶退火等。

下面简要介绍完全退火、去应力退火和再结晶退火对钢材组织和性能的影响。

a)完全退火完全退火是把钢件加热到Ac3以上30~50"C，保温一定时间后在炉内缓慢冷却的热处理工艺，主要用于亚共析成分的碳钢和合金钢。

由于加热温度略高于Ac3，珠光体和铁素体全部转变为奥氏体，且奥氏体晶粒比较细小。

随炉冷却至Ar3以下时，奥氏体中首先析出铁素体，继续冷却至Ar1，以下时，剩余的奥氏体全部转变为珠光体。

经过这样的加热和冷却过程的相变，可细化晶粒并获得接近平衡状态的组织，以降低硬度，改善加工性能，消除钢件中的内应力。

b)去应力退火去应力退火是将钢件加热到Ac1以下100~200'C，保温一段时间(在压力容器制造中通常按1h/25mm计算)后，缓慢冷却的工艺方法，其目的是去除或降低冷成形、焊接等所产牛的砖全应力.稳宁结构尺寸。

去应力退火时，钢材并不发生相变，但可以消除焊接接头中的淬硬组织（马氏体），从而改善韧性。

钢件或焊接结构中残余应力的降低主要是在加热、保温及缓慢冷却过程中通过塑性变形所产生的应力松弛来实现的。

c)再结晶退火钢件的冷塑性变形(如封头的冷成形等)会导致冷加工硬化，使材料的强度、硬度提高，塑性、韧性降低，并产生较大的内应力。

再结晶退火是将钢件加热到不超过Ac1的温度，经适当保温后随炉缓慢冷却的工艺操作。

压力容器焊后热处理前言压力容器在生产制造过程中，由于频繁的冷、热卷，使工件内部不断受到拉力和压力，造成应力不均和应力集中，并且在焊接时引起焊缝区组织和性能的变化，致使工件焊缝区有残余应力的产生。

部分压力容器在毛坯锻造时，有氢进入钢体，当氢逐渐溶解在金属中后，会使钢的强度和塑性明显降低，使工件产生氢脆的现象，要消除工件中的氢，通常采用的方法就是焊后热处理。

一、问题的提出压力容器在制造过程中，将带来以下问题：由于过量的冷卷、冷矫形等冷加工引起的冷作硬化。

由于焊接引起的焊缝区组织和性能的变化。

由于焊接产生残余应力以及由此而导致的应力腐蚀裂纹的产生和发展。

压力容器焊接时，当母材相邻区域产生一温差大于100度的急剧温度梯度时，在铁素体钢或相当的其他材料中引起不均匀的塑性应变，而在随后的冷却过程中，将产生一个峰值应力达到屈服点的残余应力场。

另外，由于压力容器制造中的不均匀塑性应变导致在弹性、塑性材料中产生残余应变，而残余应变可以是来自机械的（主要是冷卷、冷矫形等冷加工），热力的（主要是焊接过程产生的），或者两者兼有的原因。

因此，在压力容器加工完成的最终产品中将留下残余弹性应变场，并承受相应的弹性残余应力。

残余应力的存在，将影响压力容器的使用性能。

为了消除焊接区峰值应变，达到内应变均匀分布这一目的，可以采取多种方法，如机械振动法、焊后加热法等。

然而，由于压力容器中许多潜在的问题主要来自焊缝区的冶金损伤，所以机械方法以降低内应变的手段已经不足以预防日后运行过程中可能出现的诸多问题。

另外，金属的氢脆现象已经比较为人们所关注。

氢进入钢以后，机械性能会发生明显的变坏。

强度和塑性明显降低，溶解于金属晶格中的氢，使钢在缓慢变形时发生脆性破坏。

金属材料中的氢可以是在金属材料生产工艺过程中吸收的，如金属在焊接时液态金属吸收的氢保留在焊缝中，也可能是材料在氢环境中服役吸收的氢。

对于焊缝中吸收的氢，比较有效的消除方法就是进行焊后热处理，它既可以达到松弛和缓和焊接残余应力，改善因焊接而被硬化及脆化的焊接热影响区，提高焊缝金属的延性和断裂韧性，也可以使焊接区及附近的氢等有害气体扩散逸出。

压力容器热处理知识一热处理的一般过程1、热处理是将固态金属及其合金(钢及其合金)按预定的要求进行加热、保温和冷却,以改变其内部组织,从而获得所要求性能的工艺过程。

温度和时间是热处理的主要因素。

随着温度的变化,钢在固态状态下能够发生相变,与低碳钢(含碳量小于等于0.77%)相关的相变温度分别称为A3线和A1线(727°C)。

2、加热时的转变---奥式体A的形成:平衡状态下低碳钢的常温组织为铁素体F+珠光体P,当加热温度超过A1线时,将发生珠光体P向奥式体A的转变,继续加热时,剩余的铁素体F将在奥式体A中溶解,直至温度达到A3时全部溶解完,此时钢的组织为单一的奥式体A。

刚形成的奥氏体A成分是不均匀的,因此钢在加热之后需要有足够的保温时间,主要是为了获得成分均匀的奥氏体A组织,以便在冷却后得到良好的组织和性能。

3、冷却时的转变---奥式体A的分解如果冷却过程足够缓慢,温度降低到A1线以下时低碳钢将得到F+P 组织。

如果冷却时间不是一个足够缓慢的过程,即存在一定的过冷度,那么,随着冷却速度的不同,奥式体转变产物的形态、分散度及性能都将发生不同的变化。

热处理名词:1,临界点(临界温度),是指加热或冷却时发生相变的温度。

A1线---表示钢加热时珠光体P向奥式体A的转变,冷却时A向P 转变的温度。

A3线---表示亚共析钢(低碳钢,含碳量≤0.77%)加热时,铁素体F 完全溶入奥氏体A的温度,或冷却时铁素体F开始从奥氏体A中析出的温度。

AC1、AC3线,为与平衡条件下的临界点相区别,将在加热时的实际温度A1、A3称为:AC1、AC3。

2,退火把钢加热到临界点(AC1或AC3)或再结晶温度以上,保温适当时间,然后缓慢冷却,使组织达到接近平衡状态的热处理工艺。

可分为: 完全退火,又称重结晶退火,一般简称退火。

是加热至AC3以上20-40°C保温后缓冷的工艺,可细化晶粒、消除内应力、改善钢的性能。

焊接接头焊后热处理基本知识培训一、焊后热处理的概念1.1后热处理（消氢处理）：焊接完成后对冷裂纹敏感性较大的低合金钢和拘束度较大的焊件加热至200C〜350C保温缓冷的措施。

目的、作用：减小焊缝中氢的有害影响、降低焊接残余应力、避免焊缝接头中出现马氏体组织，从而防止氢致裂纹的产生。

后热温度：200 C〜350 C保温时间：即焊缝在200C〜350C温度区间的维持时间，与后热温度、焊缝厚度有关，一般不少于30min加热方法：火焰加热、电加热保温后的措施：用保温棉覆盖让其缓慢冷却至室温NB/T47015-2011关于后热的规定：4.5后热4. 5, 1对冷裂纹戦掖性较大的低合金钢和拘束度较大餌挥件应采取岳热措施“4.5,2石热应在悍后立即迸行4.5,3后菸程麼一融为20010-3501：,保濃时间与訂热温度*焊魅金fl（厚度有关，一般不少于4. 5. 4若弊IS立即进行热处理则可不进行后热斗4.6. 1碳素钢和低合金俐低f 4?0T?的热过程*高合金钢低T3I5V的热过程，均不作为焊后热处理对待。

1.2焊后热处理（PWHT :广义上：焊后热处理就是在工件焊完之后对焊接区域或焊接构件进行的热处理，内容包括消除应力退火、完全退火、固熔、正火、正火加回火、回火、低温消除应力等。

狭义上：焊后热处理仅指消除应力退火，即为了改善焊接区的性能和消除焊接残余应力等有害影响。

1.3压力容器及压力管道焊接中所说的焊后热处理是指焊后消除应力的热处理。

焊后消除应力热处理过程：将焊件缓慢均匀加热至一定温度后保温一定的时间，然后缓慢降温冷却至室温。

目的、作用:（1）降低或消除由于焊接而产生的残余焊接应力(2)降低焊缝、热影响区硬度。

(3)降低焊缝中的扩散氢含量。

⑷提高焊接接头的塑性。

(5)提咼焊接接头冲击韧性和断裂韧性。

(6)提高抗应力腐蚀能力。

⑺提咼组织稳定性。

热处理的方式：整体热处理、局部热处理1.4焊接应力的危害和降低焊接应力的措施焊接应力是在焊接过程中由于温度场的变化（热涨冷缩）及焊件间的约束而产生的滞留在焊件中的残余应力。

压力容器安全管理A3—2模拟试题（１）一、判断题１、由于工作介质产生化学反应而放出强大能量的现象称化学性爆炸.（√）2、氮气，常温下是一种无色无味无臭的气体，且通常有毒.（×）ﻩ3、物质与氧起化学反应(氧化)的结果是生成新的物质并产生热量，这种热量叫燃烧热。

(√）ﻩ4、强度失效是指材料因屈服或断裂引起的压力容器失效.（√）ﻩ５、平垫密封宜用于大直径的高压容器。

（×）６、按危险程度区分，第III类压力容器危险程度最高,因此在设计、制造、安装改造维修、使用、检验及监督检查等环节要求最严格.（√)ﻩ7、压力波动、开车停车、振动等都可能导致疲劳断裂。

(√）ﻩ8、第二强度理论认为，材料的破坏取决于最大线应变。

（√）9、压力容器常用钢种有碳素钢、低合金钢、耐热钢、低温钢、不锈钢等种类。

（√）10、高压液化气体的装卸需要回收气相。

(√）11、温度计接口有无保护套管和带保护套管两类，带保护套管的温度计,可能会使测量值滞后。

(√)12、罐车装卸阀门的公称压力应小于罐体的设计压力.（×）１３、特种设备使用单位应当对特种设备作业人员进行特种设备安全、节能教育和培训，保证特种设备作业人员具备必要的特种设备安全、节能知识。

（√)１4、特种设备使用单位应当按照安全技术规范的定期检验要求，在安全检验合格有效期届满前20日向特种设备检验检测机构提出定期检验要求.(×)15、特种设备存在严重事故隐患，无改造、维修价值，或者超过安全技术规范规定使用年限，特种设备使用单位应当及时予以报废,并应当向原登记的特种设备安全监督管理部门办理停用手续.（×)16、压力容器操作规程不包括运行中重点检查的项目和部位.（×）17、特种设备不符合能效指标的，特种设备使用单位应当报废。

(×)1８、用焊接方法更换受压元件应当进行耐压试验。

(×)19、未经定期检验或者检验不合格的特种设备,可以监控使用.（×)20、按照《简单压力容器安全技术监察规程》，使用单位不需要对简单压力容器进行安全管理.（×）21、根据《固定式压力容器安全技术监察规程》，压力容器使用单位应当制定事故救援预案并且组织演练。

压力容器检验员培训思考题及答案一、选择题（一）金属材料、焊接及热处理选择题 10题1、属于金属材料强度指标的是（ A ）。

A、屈服极限B、延伸率C、疲劳极限D、冲击韧性2、缝隙腐蚀处理，一般认为是（ A ）腐蚀电池的原理。

A、浓差B、应力C、电隅D、温差3、带垫板全焊透结构，采用100% X射线检测，其焊接接头系数Φ取（ D ）。

A、1.0B、0.6C、0.85D、0.94、焊材一级库要求室内通风良好，控制室内相对湿度为（ B ）。

A、不小于60%B、不大于60%C、不小于40%D、不大于40%5、钢材在热加工变形温度范围内，有时发生热脆，这主要是晶界上的低熔点杂质熔化造成的，请选择是哪种杂质造成的？（ B ）A、MnSB、FeS与Fe共晶体C、Mn3O4D、MnO6、氯属于（ A ）介质。

A、极度危害B、高度危害C、有毒D、易燃7、不适用《条例》特种设备有（ D ）。

A、医用氧舱B、自动扶梯C、客运缆车D、煤矿矿井用特种设备8、脆性破坏的基本原因是（ B ）。

A、材料的严重缺陷B、材料的脆性和严重缺陷C、反复加卸压的交变载荷D、过高的拉应力9、为了防止焊缝产生冷裂纹，应采取工艺措施（ C ）。

A、限制钢材硫磷含量B、控制管子对口错边量C、焊前预热、缓冷、减少高温冷却速度D、运条适当，防止偏弧10、金属材料在（ C ）共同作用下发生破坏，称为应力腐蚀破裂。

A、化学作用和电化学作用B、交变应力和化学介质C、拉应力和特定腐蚀介质D、在电化学11、评定金属材料塑性指标常用（ C ）A、伸长率和韧性B、断面收缩率和韧性C、伸长率和断面收缩率D、断面收缩率和屈服强度12、奥氏体不锈钢的固溶处理是指（A）A、把奥氏体不锈钢加热到1050~1100℃，碳在奥氏体中固溶，保温一定时间，快速冷却到427℃以下，以获得均匀的奥氏体组织。

B、把奥氏体中渗碳体通过加热固溶在奥氏体中。

C、把奥氏体不锈钢加热到850~900℃，保温一定时间，快速冷却到427℃以下，以获得均匀的奥氏体组织。

钢制压力容器的焊接和热处理钢制压力容器制造中，焊接技术是极为关键的一项技术，文章综合理论与实际两大方面，对钢制压力容器（尤其是不锈钢复合钢板制压力容器）详细讨论了设计中的焊接工艺和热处理工艺，强调了焊接质量的重要性，对钢制压力容器的设计与制造，都有一定的指导意义。

<b> 焊接，是涉及、生产及安装压力容器中非常重要的一项技术，设计中焊接接头的正确选择和制造中焊接质量的优缺点，都会对压力容器的工作及使用寿命产生决定性影响，甚至还可能会危及人类的生命、财产安全。

从这点来看，压力容器的焊接质量，既是个安全性问题，同时也是个经济性问题。

1.不锈钢复合板的焊接工艺通过翻阅与焊接相关的资料，以及开展焊接性试验，根据NB/T 47015-2011《压力容器焊接规程》，SH/T 3527-2009《石油化工不锈复合钢板焊接规程》，GB/T 13148-2008《不锈钢复合钢板焊接技术要求》等标准来对焊接工艺进行评定，接焊缝焊后RT探伤、晶间腐蚀试验及力学性能试验等项目都应严格符合标准及需求。

焊接工艺的最终评估结果将作为制定产品焊接工艺的重要依据。

1.1.焊接方法不锈钢复合钢板有许多成熟的焊接方法，大体可分为焊条电弧焊、钨极氩弧焊、埋弧焊等。

有些换热器的管箱与浮头盖都是复合材料，没有很大的焊接空间，直焊缝不长，可进行双面焊，对于这类换热器产品，采用焊条电弧焊方法更为合适，这样不仅能提升焊接质量，同时还可压缩成本，其操作较为灵活，几乎不受工件形状与焊接位置的影响。

1.2.焊接材料的选择焊材的选择，应根据基层强度相等和保证复合层耐腐蚀性的原则进行。

1.3.焊接设备和环境通常可选择直流焊机，基层、复层及过渡层这3种焊缝均可选择焊条电弧焊。

所采用的钢丝刷、扁铲等工具都，都应是不锈钢材料。

焊接应在0 ℃以上的环境下进行，同时，现场应采取必要的防风措施。

1.4.焊接沟槽和接头装配1.4.1.沟槽选用沟槽形式时，应充分考虑焊接渡层的特点，焊接顺序应依次为焊基层、渡层到复层，，要尽可能不对复层进行焊接或进行少量焊接，同时还应避免复层焊缝被多次受热，从而逐步增强复层焊缝的耐腐蚀性能，该沟槽形式还能有效降低设备内部的铲磨工作量。