壓力容器焊接后退火能夠有效的消除在焊接過(guò)程中產(chǎn)生的內(nèi)應(yīng)力，預(yù)防應(yīng)力所造成的變形及裂紋的出現(xiàn)，應(yīng)力脆性破壞的有效措施之一。因此壓力容器的焊后整體退火是完全必要的。GB150-98中規(guī)定:焊接接頭厚度大于16mm的碳鋼、低合金鋼均應(yīng)進(jìn)行焊后退火。壓力容器的焊后退火不能僅以壓力容器的壁厚來(lái)確定，還應(yīng)對(duì)下列這些結(jié)構(gòu)，均應(yīng)進(jìn)行焊后整體退火，它們是：儲(chǔ)存易燃、易爆、有毒及能引起應(yīng)力腐蝕等介質(zhì)的壓力容器；工作溫度或環(huán)境溫度低于-20 的大型或結(jié)構(gòu)復(fù)雜的設(shè)備，如球罐及易造成應(yīng)力集中的結(jié)構(gòu)；局部過(guò)分集中可能導(dǎo)致裂紋產(chǎn)生的設(shè)備。下面詳細(xì)論述一下壓力容器整體退火的方法和工藝。
一、壓力容器整體退火的方法
壓力容器焊后消除應(yīng)力，整體退火主要有以下三種方法:
1、在固定爐內(nèi)整體退火，適用于需退火容器小于退火爐，優(yōu)點(diǎn)為加熱溫度均勻、溫差小、易控制、保溫好。
2、在固定爐內(nèi)分段退火，適用于需退火容器長(zhǎng)度大于退火爐。可分兩段加熱，先處理一段，調(diào)方向后再處理另一段，注意重復(fù)加熱段長(zhǎng)度不小于1.5m，其缺點(diǎn)是能耗大，溫度難控制。
3、在固定爐外退火，適用于大型設(shè)備，不能在廠內(nèi)整體制造和運(yùn)輸，只能在現(xiàn)場(chǎng)焊制和整體退火，該方法加熱溫度、升降速度及溫差都很難控制。以上三種整體退火的加熱方法，我公司采用燃油加熱，主要有燃料加熱和電加熱兩種。
二、壓力容器整體退火工藝
1、焊后退火的決定因素
焊后退火的條件必須根據(jù)以下各種因素進(jìn)行適當(dāng)?shù)倪x擇、規(guī)定及實(shí)施。
2.1 保溫溫度上限需考慮的因素
(1)相變點(diǎn)以下；
(2)退火鋼的回火溫度之下；
(3)在不降低其他母材及焊接區(qū)使用上，必備的性能范圍內(nèi)。
2.2 保溫溫度下限需考慮的因素
(1)應(yīng)力松馳效果；
(2)淬硬區(qū)的軟化；
(3)氫等氣體的排除。
2.3 保溫時(shí)間上限需考慮的因素
(1)在不降低其它母材及焊接區(qū)使用上，必備的性能范圍內(nèi)；
(2)制造時(shí)間的縮短。
2.4 保溫時(shí)間下限需考慮的因素
(1)應(yīng)力松馳效果；
(2)淬硬區(qū)的軟化；
(3)氫等氣體的排除；
(4)組織的穩(wěn)定。
2.5 加熱速度上限需考慮的因素
(1)防止厚壁件溫度的不均勻；
(2)防止因形狀和尺寸的變化引起溫度不均勻；
(3)防止變形及裂紋。
2.6 加熱速度下限需考慮的因素
(1)爐溫控制；
(2)制造時(shí)間的縮短。
2.7 冷卻速度上限需考慮的因素
(1)防止厚壁件溫度的不均勻；
(2)防止因形狀和尺寸的變化引起溫度不均勻；(3)防止殘余應(yīng)力的再發(fā)生，變形和裂紋。
2.8 冷卻速度下限需考慮的因素
(1)爐溫控制；
(2)母材及焊接區(qū)的性能；
(3)防止再熱裂紋。
2.9 入爐溫度上限需考慮的因素
(1)防止變形及裂紋；
(2)防止因形狀和尺寸的變化引起溫度不均勻。
2.10 出爐溫度上限需考慮的因素
(1)防止因形狀和尺寸的變化引起溫度不均勻；
(2)防止殘余應(yīng)力的再發(fā)生，變形和裂紋。
2.11 加熱溫度
現(xiàn)在使用的調(diào)質(zhì)用碳素鋼的較低回火溫度一般為600 左右，如PWHT的溫度太高，就會(huì)影響鋼材強(qiáng)度，因此規(guī)定溫度上限要低于回火溫度。設(shè)計(jì)時(shí)規(guī)定的條件與實(shí)施條件之間(考慮了退火爐或方法的能力及管理)的關(guān)系。
2.12保溫時(shí)間
當(dāng)所采用的加熱溫度比正規(guī)的加熱溫度低時(shí)，在現(xiàn)行的各種規(guī)定中，都采取大幅度地延長(zhǎng)保溫時(shí)間的辦法以彌補(bǔ)溫度的不足。但保溫時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，反而會(huì)使焊縫金屬結(jié)晶粗大化，碳化物聚集或脫碳層厚度增加，從而造成機(jī)械性能、蠕變強(qiáng)度及缺口韌性的下降，國(guó)外有研究表明，低于某一溫度時(shí)就不能得到PWHT應(yīng)有的效果。
2.13保溫溫度
保溫溫度規(guī)定為550，保溫溫度對(duì)殘余應(yīng)力的降低程度有很大影響，溫度過(guò)低時(shí)，即使延長(zhǎng)保溫時(shí)間，也不太可能取得與規(guī)定溫度同樣的效果。
2.14加熱速度
加熱速度的上限隨著板厚的增加而降低，但一般不必低于50 /h。對(duì)于超厚板結(jié)構(gòu)，為了避免加熱不均勻，應(yīng)采用更小一些的加熱速度。加熱過(guò)程中，因被加熱件的形狀和尺寸變化或因溫差引起的應(yīng)力，在某些情況下會(huì)產(chǎn)生嚴(yán)重變形和破損，作為防止措施，除了控制加熱速度外，還可以采取補(bǔ)強(qiáng)的辦法。
2.15冷卻速度
冷卻速度如果過(guò)大，往往因熱應(yīng)力的作用而產(chǎn)生變形或裂紋，并且成為殘余應(yīng)力再次產(chǎn)生的原因。對(duì)于復(fù)雜結(jié)構(gòu)、厚度等尺寸變化大的結(jié)構(gòu)、具有不連續(xù)部分的結(jié)構(gòu)等，要慎重地限制冷卻速度；厚度很大時(shí)，不宜采用50 /h的下限冷卻速度，建議采用200 25/t( /h)的冷卻速度(t為板厚)
2.16入爐出爐溫度
被加熱件入爐或出爐時(shí)的溫度，一般規(guī)定在400 以下。如果不根據(jù)結(jié)構(gòu)件的形狀和尺寸特點(diǎn)予以充分降低出爐溫度，在取出后的冷卻過(guò)程中，就可能再次產(chǎn)生較大的殘余應(yīng)力，或者是在熱應(yīng)力的作用下發(fā)生裂紋或變形。在特殊場(chǎng)合，有時(shí)要采用100 以下的出爐溫度。400 這一規(guī)定表示作為PWHT的一部分，需要嚴(yán)格采用規(guī)定的冷卻速度的溫度下限，但并不是說(shuō)在400 以下，無(wú)論采用什么樣的冷卻條件都可以。