本文同样摘自文献:张子松, 马俐. 压力容器用复合板制设备的热处理选择[J]. 化工设备与管道, 2013, 50(5).此前的例一、二分别介绍了复合管箱、管板的热处理的例子。今天,我们继续学习一下文献介绍的另外两个例子。三、Incloloy825+S30408复合板制压力容器某反应釜材质为镍基合金Incloloy825+不锈钢S30408(基层)复合板,封头、筒体、设备法兰、接管、人孔等均为复合板。Incloloy825为进口材料,供货状态为固溶,执行标准为 ASME的SB-424,对应国内的NS142牌号,设备按JB/T 4756《镍及镍合金制压力容器》进行设计。按NB/T 47002.2《压力容器用爆炸复合板 第2部分:镍-钢复合板》7.2的规定,Incloloy825+S30408在爆炸复合后需要进行热处理,热处理状态应符合GB 150中对基材(S30408)的规定,即固溶。覆材Incloloy825和基材S30408都是奥氏体组织,又因为设备存在应力腐蚀及晶间腐蚀的情况,按JB/T4756中6.2.3.12及6.2.4.2的规定,需要对复合板进行固溶处理。复合板的固溶热处理定为1050±20℃,热处理中覆层、基层变形协调性好,后续的母材晶间腐蚀试验和产品焊接试板也均合格。另外,该设备封头的成型采用的是热压,要求其终压温度不低于900℃,一是因为在该温度下成型好,二是避免在450~850℃的不锈钢材料敏化温度区间长时间停留,此外,冷却时也应快速通过敏化温度区间。因为介质及控制成本的要求,有些大型容器也采用复合板制作,若成型或焊接过程破坏了复合板原始的热处理状态,或有必要对焊接接头进行消除应力热处理时,都应根据相关标准进行热处理。文献举了一个1000立方,材质为316L+Q245R复合板的储罐焊接接头消除应力退火热处理的例子。因为体积太大,大型储罐进行整体热处理比较困难,而多采用分段处理、局部热处理。需要注意的是,大型储罐的现场热处理条件较差,加热的均匀性、保温时间的合理性、温度控制的准确性等容易受环境及人为因素的影响。文献实例,采用远红外电加热器加热法,K型电偶测温控制,在壳体背对加热器的焊接接头(基层侧)焊道两侧一定的距离均匀布置测温点,相应卡具固定。依据相关标准,热处理温度定为600±20℃,保温2h,保温材料选用毯式硅酸铝,加热宽度200mm。通过这种局部热处理使基层侧的焊接残余应力得到释放。(局部热处理一般应用在热处理条件有限,存在的残余应力不严重的情况,常见于环向焊接接头,或接管与筒体、补强圈、垫板等的焊接及一些焊道特殊的场合。)复合板覆层和基层之间的边界层在100倍电镜下呈现锯齿型融合,500倍电镜下可以观察到新的金相组织,边界层强度介于两侧母材之间。复合过程受强外力的作用,会在边界层两则(尤其是基层侧)留下很大的残余应力,因此标准规定复合板需经热处理后供货。因为覆层、基层两侧材料的差异,在制定热处理制度时需要兼固两侧材料,并根据试件的检测结果对热处理制度的正确性进行验证。对于钛-钢复合板,钛材在一般加热情况下不会发生组织转变(其相变温度为890~920℃),但若加热温度较高和加热时间较长,易被氧化,也容易吸收氢元素而产生硬化和氢脆。因此,不宜使复合板的钛层反复受热,基层材料也应以正火处理或退火处理为主。在600℃以上进行加热时,可向钛层涂覆防高温涂层,也可以在中性(充氮)或微氧化环境中进行。对于不锈钢-钢复合板进行热处理时,尤其应注意避开不锈钢层的敏化温度区间。在需要使用贵重金属的大型或较厚的设备上,采用复合材料要比使用单一材料制作节省不少投资。例如,钛-钢复合板要比纯钛板节约30%-40%的造价,镍-钢复合板仅为同样镍合金材料的35%-55%。不过,虽然原材料是便宜了,但制作加工费用却是增加的,比如:如钛.钢复合板在卷制和焊接时,要设置大量的垫板和检漏孔,并且氩气保护要有效可靠;镍-钢、不锈钢-钢、铜-钢等复合板焊接时的辅助焊接材料也不同于单一材料,因此复合板材料制作费用也比较高,一般对复合板设备整体热处理的费用为设备造价的0.1%左右。另外需要注意的还有,有一些钛-钢复合板设备设计要求对设备进行热气循环试验、氦检漏、阳极化处理等项试验和检验,这也是一部分费用。
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