摘要：本文以閃蒸器為例，介紹了大型壓力容器進行整體內燃法去應力退火的工藝原理、方法及措施；介紹了實施內燃法去應力退火的控制要點，分析了閃蒸器實施整體內燃法去應力退火實踐的效果。
　　
　　關鍵詞：閃蒸器；整體熱處理；內燃法去應力退火；工藝；效果
　　
　　
　　
　　一、前言
　　我廠承制的貴鋁氧鋁新溶出Φ5000×9700閃蒸器設備因體積龐大，現有的退火設備無法滿足設計提出的整體熱處理的要求，故擬定了兩套方案：一是進行分段（上、下兩段）熱處理，最后對對接環焊縫進行遠紅外退火的工藝；二是采用內燃法進行整體熱處理的工藝。兩套方案各有特點，都通過了貴陽鋁鎂設計院的批準；經我廠認真進行對比分析后，決定采用第二套方案。
　　
　　二、設備參數及技術要求
　　該設備由法國A、P公司提出初步設計，經貴陽鋁鎂設計院消化后進行的施工圖設計。設備外形由上下封頭、筒體、裙座、支架組成，內部由緩沖裝置、捕液器、底襯組成，直徑5米，長度9.7米，單臺重36噸，筒體板厚１４mm，封頭板厚17mm。該設備屬于Ⅱ類容器，筒體、封頭材料為法國進口鋼板P265GH（相當于國產鋼板Q235-B），焊材也是進口的，焊條牌號為Phoenix120K，焊絲為Vnions2，焊劑為Vv400。該設備介質為溶出礦漿（含Na2O），工作壓力０.６Mpa，要求１００％射線探傷Ⅱ級合格，Ａ、Ｂ類焊縫必須進行２０％超聲波復驗Ⅰ級合格，并要求進行整體熱處理消除焊接應力和水壓試驗。

　　三、退火工藝原理及方法
　　閃蒸器整體內燃法去應力退火工藝在國內還處于領先水平，其原理是：用油泵和風機分別把輕質柴油和壓縮空氣送入燃燒器，霧化了的柴油被燃燒器噴嘴噴入燃燒室進行燃燒，燃燒產生的大量熱量在設備內腔進行充分的熱交換，通過對流、輻射、把熱量傳導到設備本體上，進行升溫、加熱、保溫，降溫過程，進而實現對設備整體的去應力退火處理。
　　具體方法如圖一所示。以設備自身內腔作為熱交換室（加熱室），利用設備上、下封頭上的兩個中心接管聯接兩個帶有燃燒室的燃燒器組成燃燒室，以設備上封頭上的一個接管聯接煙管作為煙道，并在設備殼體外表面包扎上保溫被，形成一個具有燃燒、加熱、熱交換、排煙、保溫功能的熱處理系統。因煙道設在上封頭的安全閥接管上，可能會造成爐內（設備內腔）熱交換不平衡，影響熱處理效果，為此，特在在下封頭附近增設一個內置的火焰反射灶（退完火后可從人孔進去拆除），可以改善熱交換平衡，使整個設備受熱均勻。
　　
　　
　　
　　四、退火工藝裝置
　　1、燃燒系統：由燃燒器（WDH—YT10A、25kg/h）、燃燒室（自制）、風機、空壓機（或壓縮空氣）、送風管等組成。
　　2、 供油系統：由油箱、油泵、截止閥、溢流閥、單向閥、油管等組成，見圖二。
                             　　

               
　　3、控溫系統：由燃燒器、風機（冷、熱風）、熱電偶、測溫儀表、煙道閥、保溫被（１００mm厚的巖棉氈）及專用夾具（自制）等組成。
　　4、排煙系統：由煙道閥和排煙管、煙囪等組成。
　　
　　五、退火工藝曲線
　　按GB150-98《鋼制壓力容器》及《壓力容器監察規程》標準的要求，根據材料性能和相關標準，閃蒸器整體內燃法去應力退火工藝制定如下：
　　當溫度在400℃以下時升溫速度不限，400℃以上時升溫速度應控制在150℃/h以內；當溫度達到620℃～650℃時，保溫3小時；降溫過程中，當溫度在400℃以上時，降溫速度應控制在50℃/h以內，降溫至400℃以下自然冷卻。退火工藝曲線見圖三。
　　                                             
　　
　　六、退火工藝控制要點
　　1、測溫點的布置：為準確掌握和控制退火溫度，應在上、下封頭，筒體上、下及內外均勻分布測溫點。我廠在上、下封頭各布置了3個點，筒體上均勻布置了6個點，一共12個測溫點。
　　2、點火：為保證安全，點火前應先往筒體內送風，將筒體內可燃氣體清除干凈，然后再點燃噴嘴。
　　3、升降溫速度控制：升降溫速度通過燃燒器的供油量和風壓以及燃燒室的冷、熱風量來進行控制調節。此過程是保證低溫去應力退火效果的關鍵環節，應嚴格按退火工藝要求執行，以免達不到退火目的或造成意外的質量和安全事故。
　　4、恒溫控制：此過程的關鍵是保持爐內（筒體內腔）的微正壓（1至5mm水柱），使爐內的溫差均衡（任意兩點溫差＜30℃），可通過熱風量和煙道閥來進行控制調節。
　　
　　七、退火效果分析
　　鑒于國內和國際上尚無壓力容器設備整體退火質量評定的相關標準，本文從以下方面對我廠實施閃蒸器整體內燃法去應力退火的效果作一個分析。
　　1、從閃蒸器整體去應力內燃法退火的工藝參數控制情況來看，升、降溫過程中爐內溫差＜50℃，恒溫期間溫差＜30℃，爐內正壓3至5mm水柱，400℃以上升溫速度＜70℃/h，400℃以上降溫速度＜50℃/h；工藝參數的控制情況較好，實測溫度工藝參數與GB150-98《鋼制壓力容器》及《壓力容器監察規程》標準的要求完全相符。
　　2、從設備退火后的外觀上來看，內表面顏色均勻一致，呈暗紅色，屬于退火后的正常狀態，沒有過燒現象，沒有朔性變形。
　　3、從退火前的工藝試板與隨爐退火的工藝試板兩組實驗數據來看，機械性能變化明顯，設備的使用性能得到較大改善。
　　4、從我廠委托中國科學院金屬研究所對隨爐退火的工藝試板進行的退火應力測試報告（見表一）來看，最大殘余應力降低了80%以上，消除殘余應力效果較好。

                        　　

　 　
　　5、從效率和成本來看，存在升溫速度慢、保溫措施耗費人力物力、保溫效果不好的特點。
　　6、從內燃法去應力退火的工藝特點來看，工藝簡單，易組織實施；因不受設備外形和尺寸的限制，能較好地滿足大型壓力容器整體熱處理的要求。
　　
   　參考文獻：
　　（1）GB150-1998《鋼制壓力容器》國家質量技術監督局發布
　　（2）《壓力容器安全技術監察規程》國家質量技術監督局發布
　　（3）王健安主編《金飛屬學與熱處理》機械工業出版社