关于压力容器封头成型热处理试板的探讨

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1、关于压力容器封头成型热处理试板的探讨«JlA--1—1•前§GB150提出母材热处理试板和母材需重新热处理的要求。“改善材料力学性能的热处理，应根据图样要求所制定的热处理工艺进行。母材的热处理试板与容器（或受压元件）同炉热处理“当材料供货与使用的热处理状态一致时，则在整个制造过程中不得破坏供货时的热处理状态,否则应重新进行热处理“凡需经热处理以达到材料力学性能要求的容器，每台均应做母材热处理试板。”封头热成形过程，对封头母材是一个热加工过程，也可以说相当于热处理的加热过程。封头热成形时，什么情况下需带母

2、材热处理试板，什么情况下在热成形Z后母材需重新热处理以满足供货吋的热处理状态，GB150既没有做出具体详细说明，同时在压力容器安全技术规范《固定式压力容器安全技术监察规程》中也无上述规定和要求。因而笔者认为，GB150的上述条款仅是一个指导性的、原则性的规定。在生产实践屮，由于认识上的差异，而形成不同的看法，提出不同的要求，也就是可以理解的了。本文就碳钢和低合金钢热成形封头在何种情况下需带母材热处理试板和重新热处理的问题，根据现行法规标准和生产实践，从金属学及热处理原理的角度进行分析和讨论，以求得到一个

3、较为客观、准确的解决办法。2.分析对于压力容器用碳钢和低合金钢，钢的临界点和正火加热温度上下限范围列于状态图1中。钢制压力容器封头所用碳钢和低合金钢都属于亚共析钢。一般情况下，其退火温度范围：Ac3+30〜5（TC；止火温度范围Ac3+40〜80°CO图1中Ac1为加热下临界点、Ac3为亚共析钢加热上临界点、Ar1为冷却下临界点、Ar3为亚共析钢冷却上临界点、『为r相（奥氏体）、ot为a相（铁素体）、P为珠光体、A1为共析点（723C）、A3%aFe—yFe同索异构转变点。从图1可以看出，Ac3为碳钢和

4、低合金钢制封头热成形时，在连续加热过程中，aFe全部转变为YFe,得到全部奥氏体的临界点温度。Ar3为碳钢和低合金钢制封头热成形时，在连续冷却过程中，奥氏体开始转变的临界点温度。碳钢和低合金钢制封头热成形的加热温度是根据钢的临界点及工艺要求确定的。同时，在防止钢加热时产生过热或过烧情况下，尽量提高加热温度，这样便于提高生产效率。根据长期生产经验的积累，笔者认为，对于碳钢和低合金钢制封头，在热成形的加热过程中，如果控制加热温度到正火温度范围或略高一点，而热成形终止温度控制在Ar3以上，然后空冷，这样封头的

5、整个热加工过程既满足热成形工艺的要求，又可将封头热成形的加热和冷却过程视为正火处理过程。3・带母材热处理试板和重新热处理的条件经综合分析，笔者认为：碳钢和低合金钢制封头在热成形过程中，是否需要带母材热处理试板和重新热处理，这应市封头板材的原始供货状态和热成形温度范围的控制所决定。3.1热轧状态供货的钢材，经热加工Z后，一般可在热加工状态下使用。3・2止火状态使用的钢材，如能控制热成形的加热温度在止火温度范围或略高于止火温度,热成形的终止温度在Ar3以上；或母材热处理试板的力学性能和弯曲性能符合设计文件和

6、相关法规标准要求，可不重新进行正火处理。否则，需重新正火处理。2.3对于正火+冋火状态的钢材，在热成形过程中如能控制热成形的加热温度满足上述对正火钢材的要求，热加工后仅做回火处理。否则需重新进行正火+回火处理。3.4对于调质状态使用的钢材，热成形后一般应进行调质处理，且需带母材热处理试板。对于母材热处理试板，最好在热成形Z后的封头上截取。如封头热成形后开孔部位的孔板、封头端部齐边取下的边料等均可作为母材热处理试板，这样更能代表封头热成形过程的实际情况。4.案例下面举三个例子加以说明：例1・有一台压力容器

7、，设计要求采用板厚为16H1H1的16MnR,交货状态为止火状态的材料作为封头坯料。该材料的临界点温度Ac3为850°C；Ar3为82(TC；正火温度为880〜940£。该封头经热冲压加工成形，始压温度为980°C,终压温度为850°C,冷却方式为空冷。由于该封头热成形过程屮，终压温度控制在材料的Ar3(820°C)以上，因此该正火板封头热成形Z后不需要重新进行止火处理，直接使用。实际上，封头在热冲压加工成形过程中进行了一次类似正火过程的热处理，封头板材的原始供货状态并未破坏或改变。如果该封头热加工过程

8、中终压温度为790C,则因封头终压温度低于材料的Ar3(820°C),该封头热成形Z后需要重新进行正火热处理，以恢复封头板材的原始供货状态。例2.有一台压力容器，设计要求采用板厚为16mm的20R,交货状态为正火状态的材料作为封头坯料。该材料的临界点温度Ac3为865°C；Ar3为830C；止火温度为900〜940°Co该封头经热冲压加工成形，始压温度为970°C,终压温度为860°C,冷却方式为空冷。由于该封头热成形过程小，终压温度控制在