在壓力容器設(shè)計中,應(yīng)科學(xué)設(shè)定設(shè)備是否需要進行焊后熱處理。因容器的焊后熱處理需要大型熱處理裝備,消耗大量能源,應(yīng)綜合考慮容器的安全性與經(jīng)濟性。目前,人們雖然已認(rèn)識到過大的焊接應(yīng)力會對容器的安全產(chǎn)生危害,但由于多種因素交互影響的復(fù)雜性,尚難判斷將焊接應(yīng)力限制在什么水平下是適宜的。

因此,國內(nèi)外標(biāo)準(zhǔn)只能通過材質(zhì)、厚度、預(yù)熱溫度以及運行條件等因素,來判定壓力容器是否需要進行焊后熱處理。GB150等將判斷條件分為兩類,一類是對所有鋼制壓力容器都適用的“通用條件”,另一類是針對某些特定工況的“特殊條件”。
需進行焊后熱處理的“通用條件”:焊接應(yīng)力的大小一般與如下三個方面因素有關(guān):(1)材質(zhì):隨著鋼材強度級別的提高及合金含量的增加,其焊接性能變差,在相同的焊接工藝條件下易產(chǎn)生焊接缺陷;(2)鋼材厚度:鋼材厚度越大,則意味著焊縫越深,焊縫冷卻后收縮的傾向越強,且剛性增大,抵抗局部收縮變形的能力越強,從而產(chǎn)生了較大的焊接殘余應(yīng)力;(3)預(yù)熱溫度:焊前預(yù)熱可減緩焊縫部位與其他部位的溫度梯度,能減緩高峰值焊接應(yīng)力的產(chǎn)生?;谝陨先c,GB150等標(biāo)準(zhǔn)依據(jù)各種材質(zhì)、厚度以及預(yù)熱溫度設(shè)定壓力容器需進行焊后熱處理的條件。
需要焊后熱處理的“特殊條件”:GB150規(guī)定了如下兩種特殊條件下,不論壓力容器的材質(zhì)、厚度及預(yù)熱溫度如何,都應(yīng)進行焊后熱處理。一是圖樣注明有應(yīng)力腐蝕的容器。二是圖樣注明承裝毒性為極度或高度危害介質(zhì)的容器。這主要從萬一發(fā)生事故的災(zāi)難性后果考慮。因為焊接殘余應(yīng)力對容器的主要危害是在特定的介質(zhì)工況下引起應(yīng)力腐蝕開裂。應(yīng)力腐蝕是個影響因素頗多、極其復(fù)雜的過程,不能用簡單的條款劃定。以盛裝液化石油氣的容器為例:液化石油氣中含有H2S雜質(zhì)會對鋼材會產(chǎn)生應(yīng)力腐蝕,而純凈的液化石油氣(如丙烷、丁烷)是不會產(chǎn)生應(yīng)力腐蝕。H2S對鋼材的應(yīng)力腐蝕除與其濃度有關(guān)外,還和其含水量有關(guān),只有濕H2S才能產(chǎn)生應(yīng)力腐蝕,濕H2S的應(yīng)力腐蝕還和溫度、介質(zhì)的ph 值、鋼材的含碳量、以及焊接應(yīng)力大小等諸多因素相關(guān)聯(lián)。再以盛裝液氨的容器為例:化學(xué)純(≥99.995% )的液氨是不會引起應(yīng)力腐蝕的,只有工業(yè)純的液氨才可能產(chǎn)生應(yīng)力腐蝕,但如果在液氨中加入微量的水(≥0.2% ),則水作為緩蝕劑,可避免應(yīng)力腐蝕的發(fā)生。此外,液氨的應(yīng)力腐蝕還和材質(zhì)的強度級別有關(guān)。綜上所述,應(yīng)力腐蝕狀況復(fù)雜,影響因素多,這就需要設(shè)計者依據(jù)工況條件、壓力容器的具體情況以及國內(nèi)外的運行經(jīng)驗進行綜合判斷。