壓力容器熱處理
壓力容器采用的熱處理方法有兩類：一類為改善機(jī)械性能的熱處理，一類為焊后熱處理（PWHT）。
廣義地說(shuō)，焊后熱處理就是在工件焊完之后對(duì)焊接區(qū)域或焊接構(gòu)件進(jìn)行的熱處理。起內(nèi)容包括消除應(yīng)力退火、完全退火、固熔、正火、正火加回火、回火、低溫消除應(yīng)力、析出熱處理等。狹義地說(shuō)，焊后熱處理僅指消除應(yīng)力退火，即為了改善焊接區(qū)的性能和消除焊接殘余應(yīng)力等有害影響，從而對(duì)焊接區(qū)及有關(guān)部位在金屬相變2溫度點(diǎn)以下均勻而有充分地加熱，然后又均勻冷卻的過(guò)程。許多情況下所討論的焊后熱處理實(shí)質(zhì)上就是焊后消除應(yīng)力熱處理。
焊后熱處理（簡(jiǎn)稱PWHT）的目的
1. 松弛焊接參與應(yīng)力。
2. 穩(wěn)定結(jié)構(gòu)的形狀和尺寸，減少畸變。
3. 改善母材、焊接區(qū)的性能，包括（1）提高焊縫金屬的塑性。（2）降低熱影響區(qū)硬度。（3）提高斷裂韌性。（4）改善疲勞強(qiáng)度。（5）恢復(fù)或提高冷成型中降低的屈服強(qiáng)度。
4. 提高抗應(yīng)力腐蝕的能力。
5. 進(jìn)一步釋放焊縫金屬中的有害氣體，尤其是氫，防止延遲裂紋的發(fā)生。
PWHT必要性的判斷
壓力容器有無(wú)焊后熱處理的必要，在設(shè)計(jì)上應(yīng)加以明確規(guī)定，現(xiàn)行的壓力容器設(shè)計(jì)規(guī)范對(duì)此有要求。
焊制的壓力容器，焊接區(qū)存在著較大的殘余應(yīng)力，而殘余應(yīng)力的不利影響，在一定的條件下才表現(xiàn)出來(lái)。當(dāng)殘余應(yīng)力與焊縫中的氫相結(jié)合時(shí)，將促使熱影響區(qū)硬化，導(dǎo)致冷裂紋和延遲裂紋的產(chǎn)生。殘存在焊縫中的靜應(yīng)力或負(fù)載運(yùn)行中的動(dòng)載應(yīng)力與介質(zhì)的腐蝕作用相結(jié)合時(shí)，將有可能引起裂紋狀腐蝕，即所謂應(yīng)力腐蝕。焊接殘余應(yīng)力及由焊接引起的母材淬硬是產(chǎn)生應(yīng)力腐蝕裂紋的重要因素。研究結(jié)果表明，變形和殘余應(yīng)力對(duì)金屬材料的主要影響，在于使金屬?gòu)木鶆蚋g轉(zhuǎn)變?yōu)榫植扛g，即轉(zhuǎn)變?yōu)榫чg或穿晶腐蝕。當(dāng)然，金屬的腐蝕破裂和晶間腐蝕均出現(xiàn)在對(duì)該種金屬具有一定特性的介質(zhì)中。
在殘余應(yīng)力存在的情況下，根據(jù)侵蝕性介質(zhì)的成分、濃度和溫度的不同，以及母材與焊接區(qū)的成分、組織、表面狀態(tài)、應(yīng)力狀態(tài)等存在的差異而有所不同，從而，使腐蝕破壞的性質(zhì)可能改變。
焊接的壓力容器是否需要做焊后熱處理，應(yīng)從容器的用途、尺寸（特邊是壁板厚度），所用材料的性能以及工作條件等方面綜合考慮決定。有下列情況之一的，應(yīng)考慮焊后熱處理：
1. 使用條件苛刻，如在低溫下工作有發(fā)生脆性斷裂危險(xiǎn)的厚壁容器，承受較大載荷和交變載荷的容器。
2. 厚度超過(guò)一定限度的焊制壓力容器。包括鍋爐、石油化工壓力容器等有專門(mén)規(guī)程、規(guī)范的。
3. 對(duì)尺寸穩(wěn)定性較高的壓力容器。
4. 由淬硬傾向大的鋼材制造的容器。
5. 有應(yīng)力腐蝕開(kāi)裂危險(xiǎn)的壓力容器。
6. 其他有專門(mén)規(guī)程、規(guī)范以及圖樣予以規(guī)定的壓力容器。
在鋼制焊接壓力容器中，在靠近焊縫的區(qū)域內(nèi)形成達(dá)到屈服點(diǎn)的殘余應(yīng)力。這種應(yīng)力的產(chǎn)生與拌有奧氏體的組織轉(zhuǎn)變有關(guān)。許多研究者指出，為了消除焊后的殘余應(yīng)力，650度的回火對(duì)鋼制焊接壓力容器能產(chǎn)生良好的影響。同時(shí)認(rèn)為，如果在焊后不進(jìn)行適當(dāng)?shù)臒崽幚恚褪冀K不能得到耐腐蝕的焊接接頭。
一般認(rèn)為，消除應(yīng)力熱處理屬于焊接工件被加熱到500-650度而后再緩慢冷卻的過(guò)程。應(yīng)力的降低起因于高溫下的蠕變，在碳鋼中從450度開(kāi)始出現(xiàn)；在含鉬的鋼中，從550度開(kāi)始出現(xiàn)。溫度越高，應(yīng)力越易于消除。但是一旦超過(guò)鋼材的原始回火溫度，鋼的強(qiáng)度便要降低。所以消除應(yīng)力的熱處理一定要掌握好溫度和時(shí)間兩個(gè)要素，缺一不可。
然而在焊件內(nèi)應(yīng)力中，總是伴生著拉伸應(yīng)力與壓縮應(yīng)力，應(yīng)力與彈性變形同時(shí)存在。當(dāng)鋼材的溫度升高，屈服強(qiáng)度下降，原有的彈性形變會(huì)變成塑性形變，從而是應(yīng)力松弛。加熱溫度越高，內(nèi)應(yīng)力消除越充分。但溫度過(guò)高時(shí)將使鋼材表面嚴(yán)重氧化。另外，對(duì)于調(diào)質(zhì)鋼的PWHT溫度，應(yīng)以不超過(guò)鋼材原回火溫度為原則，一般比鋼材原回火溫溫度低30度左右，否則材料就會(huì)失去調(diào)質(zhì)效果，強(qiáng)度和斷裂韌性就會(huì)降低。這一點(diǎn)對(duì)于熱處理工作者來(lái)說(shuō)，應(yīng)予以特邊關(guān)注。
消除內(nèi)應(yīng)力的焊后熱處理溫度越高，鋼材軟化程度越大，通常加熱到鋼材的再結(jié)晶溫度，內(nèi)應(yīng)力就可消除，再結(jié)晶溫度與熔化溫度有密切關(guān)系。一般地，再結(jié)晶溫度K=0.4X熔化溫度（K）。熱處理溫度越接近再結(jié)晶溫度，消除殘余應(yīng)力越有效。
PWHT綜合效果的考慮
焊后熱處理并非是有利的。一般情況下，焊后熱處理有利于緩和殘余應(yīng)力，并對(duì)應(yīng)力腐蝕有嚴(yán)格要求的情況下才進(jìn)行。但是，試件的沖擊韌性試驗(yàn)表明，焊后熱處理對(duì)熔敷金屬和焊接熱影響區(qū)的韌性提高不利，有時(shí)在焊接熱影響區(qū)的晶粒粗化范圍內(nèi)還可能發(fā)生晶間開(kāi)裂。再則，PWHT是依靠在高溫下材料強(qiáng)度的降低來(lái)實(shí)現(xiàn)消除應(yīng)力的，因此，在PWHT時(shí)，結(jié)構(gòu)有可能失去剛性，對(duì)于采取整體或局部PWHT 的結(jié)構(gòu)，熱處理前，必須考慮焊件在高溫下的支承能力。所以，在考慮是否進(jìn)行焊后熱處理時(shí)，應(yīng)將熱處理的有利和不利兩個(gè)方面綜合比較。從結(jié)構(gòu)性能上來(lái)看，有使性能提高的一面，也有使性能降低的一面，應(yīng)在綜合考慮兩方面的基礎(chǔ)工作上做出合理的判斷。
