热处理培训..

陕西化建设备制造公司技术科热处理培训王东林2014.6.05i目录一热处理基本理论介绍..........................................................................错误!未定义书签。1.1热处理定义及FeC相图.............................................................................................11.2热处理简介...................................................................................错误!未定义书签。二压力容器常用热处理.........................................................................................................52.1成形受压元件的恢复性能热处理..............................................................................52.2焊后热处理...................................................................................错误!未定义书签。2.3改善材料力学性能热处理..........................................................................................92.4焊前预热......................................................................................................................92.5后热...............................................................................................错误!未定义书签。三厂内热处理设备及工艺简介..............................................................错误!未定义书签。3.1厂内热处理设备..........................................................................错误!未定义书签。3.2热处理设备标准要求...............................................................................................133.3热处理工艺简介...........................................................................错误!未定义书签。四焊后热处理质量控制.......................................................................................................174.1热处理前及热处理中质量控制...................................................错误!未定义书签。4.2热处理后质量检查...................................................................................................17五热处理安全控制...............................................................................................................195.1热处理操作人员.......................................................................................................195.2设备要求...................................................................................................................195.3操作前准备...................................................................................错误!未定义书签。六施工通用表格...................................................................................................................201一、热处理基本理论介绍1.1热处理定义及FeC相图热处理：将工件加热到一定温度，在此温度下保温一段时间，然后以一定速度冷却下来，从而改变金属的内部组织结构，以得到预期的性能。其中包括机械性能，工艺性能，物理性能和化学性能等。Fe-C相图是研究热处理的理论基础（见图1）。图1：Fe-C相图示意图1.2热处理简介在实际生产中，热处理过程是比较复杂的，可能是由多次加热和冷却过程组成，但基本工艺过程是由加热、保温、冷却三个阶段构成，温度和时间是影响热处理的主要元素。图2为热处理的基本工艺曲线。2图2：热处理的基本工艺曲线图3为铁碳合金相图中钢的固态部分，与低碳钢相关的固态相变温度为G-S线和P-S-K线，分别称为A3线和A1线。在实际加热和冷却时，由于存在过热和过冷现象，加热时钢的相变温度将高于A3和A1线，所以在加热时的相变临界点用Ac3线和Ac1线表示；冷却时钢的相变温度低于A3线和A1线，所以在冷却时的相变临界点用Ar3和Ar1线表示。图3：加热和冷却时Fe-C相图上临界点示意图热处理的目的和任务：不改变工件形状而是改变工件的组织和性能。工业上常用热处理方法如图4。3图4：工业热处理分类热处理行业上常讲的“四把火”是指：退火，正火，淬火，回火。退火：将钢件加热到适当温度，保温一定时间后缓慢冷却，以获得接近平衡状态组织的热处理工艺。根据钢的成分和目的不同，退火又分为：完全退火，不完全退火，等温退火，球化退火，焊后热处理等。压力容器行业常用的为消除应力退火。焊后热处理：是指为改善焊接区域的性能，消除焊接残余应力等有害影响，将焊接区域或其中部分在金属相变点以下（Ac1以下100～200℃）加热到足够高的温度，并保持一定的时间，而后均匀冷却的热过程。正火：将工件加热到Ac3或Acm以上30℃~50℃，保持一定时间后在空气中冷却的热处理工艺。目的是为了细化晶粒，均匀组织，降低应力。淬火：将钢件加热到临界温度以上（一般情况：亚共析钢为Ac3以上30～50℃；过共析钢为Ac1以上30～50℃），经适当保温后快冷，使奥氏体转变成马氏体的过程。回火：将经过淬火的钢加热到Ac1以下的适当温度，保持一定时间，然后用符合要求的方法冷却（通常是空冷），以获得组织和性能的热处理功能。按回火温度的不同又将回火分为：低温回火，中温回火，高温回火三种。淬火+高温回火的热处理又称为调质。4本培训所引用标准及规范GB150.4-2011压力容器；GB151-1999管壳式换热器；NB/T47015-2011压力容器焊接规程GB12459-2005钢制对焊无缝管件HG/T20584-2011钢制化工容器制造技术要求GB/T16923-1997钢件的正火与退火GB25198-2010压力容器封头SEI15CrMoR（H）钢技术条件北京院Cr-Mo钢技术条件5二、压力容器常用热处理压力容器常用热处理包括成型受压元件的恢复性能热处理；焊后热处理；改善材料力学性能热处理；焊前预热；焊后消氢。2.1成型受压元件的恢复性能热处理2.1.1标准要求恢复性能热处理：对于碳素钢、低合金钢是指进行再结晶温度退火，消除残余应力、应变强化等不良影响。再结晶是当退火温度足够高、时间足够长时，在变形金属或合金的纤维组织中，产生无应变的新晶粒-再结晶核心。新晶粒不断长大，直至原来的变形组织完全消失。金属或合金的性能也发生显著变化，这一过程称为再结晶。压力容器中钢板冷成形受压元件，当符合下列任意条件之一，且变形率超过规定条件（变形率控制指标见GB150.4-2011表4）时，应于成形后进行相应热处理恢复材料的性能的热处理。2.1.1.1.盛装毒性为极度或高度危害介质的容器；2.1.1.2.图样注明有应力腐蚀的容器；2.1.1.3.对碳钢、低合金钢，成形前厚度大于16mm者；2.1.1.4.对碳钢、低合金钢成形后减薄量大于10%者；2.1.1.5.对碳钢、低合金钢，材料要求做冲击试验者;2.1.1.6技术协议中，制造过程中改变原材料供货热处理状态的。分步冷成形时，若不进行中间热处理，则成形件的变形率为各分步成形变形率之和；若进行中间热处理，则分别计算成形件在中间热处理前后变形率之和。若需消除温成形工件的变形残余应力，可参照2.1.1对冷成形工件的热处理条件和要求进行。若热成形或温成形改变了材料供货热处理状态，应重新进行热处理，恢复材料供货热处理状态。6当成形温度、恢复材料供货热处理状态的热处理有特殊要求时，应遵循相关标准、规范或设计文件的规定。GB25198-2010中：当钢板供货与使用的热处理状态一致时，则热成形的终止温度不低于材料的正火最低温度，热成形后可不再进行正火处理；整板成形及先拼板后成形的钢制半球形、椭圆形、碟形封头以及平底形封头，应于冷成形后进行热处理；除图样另有规定，冷成形的奥氏体不锈钢制半球形、椭圆形、碟形封头以及平底形封头，成形后可不进行热处理。2.1.2工程实例横醋酸项目火炬分液罐，材质16MnDR,φ457×26的筒节变形率超过规定条件，需要采用冷加工或热加工来恢复性能热处理。2.2焊后热处理2.2.1标准要求容器及其受压元件按材料、焊接接头厚度（即焊后热处理厚度δPWHT）和设计要求确定是否进行焊后热处理。焊接接头厚度的确定按GB150.4-2011中8.2.1的要求。a)对等厚全焊透对接接头为钢材厚度；b)对于对接焊缝和角焊缝为焊缝厚度；c)对于组合焊缝为对接焊缝与角焊缝厚度中交大者；d)当不同厚度元件焊接时：---------不等厚对接接头取较薄元件的钢材厚度；----------壳体与管板、平封头、盖板及其他类似元件的B类焊接接头，取壳体厚度；----------接管与法兰焊接时，取接头处接管颈厚度、壳体厚度、强圈厚度和连接角焊缝厚度较大者；----------接管与法兰焊接时，取接头处接管颈厚度；对于GB150.3-2011图7-1g所示结构取法兰厚度；-----------对于GB150.3-2011附录D图D.12b所示内封头连接结构取圆筒和封头厚度的大者；7-----------非受压元件与受压元件焊接时，取焊缝厚度需进行焊后热处理的条件包括焊接焊接接头厚度、材质及是否预热（具体见GB150.4-2011中8.2.2的要求）。焊接接头厚度符合图5的规定：图5需进行焊后热处理的焊接接头厚度图样注明有应力腐蚀的容器；用于盛装毒性为极度或高度危害介质的碳素钢和低合金钢制容器；当相关标准或图样另有规定时；奥氏体不锈钢复合钢应尽量避免焊后热处理。当需要进行焊后热处理时，应避免覆层母材和焊接接头中铬碳化合物析出和形成δ相。GB151-1