2025年压力容器设计制造中的热处理环节说明及对策.pdfVIP

其身正，不令而行；其身不正，虽令不从。——《论语》

压力容器设计制造中的热处理环节说明

及对策

摘要：日常设计和制造中，经常发生一些设计人员或制造人员对标准规范提

及的压力容器方面的热处理相关情况模糊不清、以及理解错误的事情。给设备核

价、图纸提要求、制造中的热处理方案处理等造成极大的困惑。本文从压力容器

所要求的热处理原理方面进行谈诉，结合GB标准，给相关设计、技术人员提供

一盏明灯。并将目前的热处理方法进行对比。避免实际制造中走弯路。

关键词：压力容器，热处理，设计，制造

引言：

金属材料进行热处理是改善其材料及性能的一道工序。依据不同的目的将其

加热到规定的温度并保温，随后以不同的方法冷却，改变其金相组织或表面组织

以获得所要求的性能。比如化学热处理(渗氮、碳氮共渗等)、表面热处理(表面

回火、淬火)、整体热处理(调质、正火、回火、淬火等)。

压力容器制造过程中的热处理与以上概念即相似又有所不同。它是压力容器

在成形、制造工艺需要或降低残余应力等过程中需要的热处理，其效果直接影响

压力容器的质量与安全运行。

压力容器中的热处理主要分为四大类。分别是：

第一类：成形受压元件的恢复力学热处理。他的条件和要求详见GB/T150.4-

2011的8.1节。此部分热处理主要是恢复金属材料在冷态塑性变形过程中产生的

冷作硬化。其中的变形率代表着冷作硬化的程度。变形率越大，冷作硬化就越大，

金属材料的塑性、韧性就越低。脆性转变温度就越高。设备在正常使用中就越容

易发生忽然破坏。不利于压力容器的质量与安全。

天行健，君子以自强不息。地势坤，君子以厚德载物。——《周易》

对于碳钢、低合金钢材质。通常就需进行再结晶退火。当退火温度越高，时

间足够长，在变形金属的显微组织中产生无应变的再结晶核心。随着新晶粒的长

大，原来的变形组织消失。材料的性能发生重大改善。原来的残余应力和冷作硬

化就消失不见。

对于奥氏体、双相不锈钢等高合金刚材质。在冷变形过程中随着变形率的变

大，会导致其金相组织发生变化。单靠消应力是无法恢复材料力学性能和耐腐蚀

性能。通常的做法就是进行固溶处理或稳定化处理。U型换热器中的U型换热管

弯管段的热处理就属于这一类。

第二类：焊后热处理。标准的条件及要求详见GB/T150.4-2011的8.2节。

此部分的热处理主要是为了解决金属材料在焊接过程中产生的焊接应力的影响。

同时改善焊接接头组织和性能。他通常是将焊接接头及其邻近局部局域在金属相

变点以下均匀加热到足够高的温度，并保持一定的时间。然后均匀冷却的过程。

这种处理过程的保温处于高温回火范围，冷却速度按照退火要求。不能按常规的

热处理名称来简单对待。所以各国都统一称他为“焊后热处理”。焊接残余应力

对静拉伸强度影响不大，对脆性破坏、疲劳破坏及抗弯性能有一定的影响。对某

些介质存在的情况下材料应力腐蚀影响甚大。比常规的表面腐蚀还厉害。导致设

备用不了几年就报废更换。

对奥氏体不锈钢，这种焊后热处理也称为固溶处理或稳定化处理。但热处理

不当会加剧晶间腐蚀或σ相析出造成脆化。故GB/T150.4-2011与ASMEⅧ-Ⅰ一

样规定。除图样另有规定外，奥氏体不锈钢、奥氏体-铁素体不锈钢的焊接接头

不要求也不禁止焊后热处理。然而由于抗应力腐蚀需要、或复合板基层需要，一

定要进行焊后热处理时，应注意不锈钢母材和焊缝中的碳化铬Cr23C析出和形成

σ相。最佳的处理就是对耐腐蚀要求高的进行固溶或稳定化处理。但实际中由于

固溶处理加热温度高冷却速度快