摘要：本文以闪蒸器为例，介绍了大型压力容器进行整体内燃法去应力退火的工艺原理、方法及措施；介绍了实施内燃法去应力退火的控制要点，分析了闪蒸器实施整体内燃法去应力退火实践的效果。
关键词：闪蒸器；整体热处理；内燃法去应力退火；工艺；效果
一、前言
我厂承制的贵铝氧铝新溶出Φ5000×9700闪蒸器设备因体积庞大，现有的退火设备无法满足设计提出的整体热处理的要求，故拟定了两套方案：一是进行分段（上、下两段）热处理，最后对对接环焊缝进行远红外退火的工艺；二是采用内燃法进行整体热处理的工艺。两套方案各有特点，都通过了贵阳铝镁设计院的批准；经我厂认真进行对比分析后，决定采用第二套方案。
二、设备参数及技术要求
该设备由法国A、P公司提出初步设计，经贵阳铝镁设计院消化后进行的施工图设计。设备外形由上下封头、筒体、裙座、支架组成，内部由缓冲装置、捕液器、底衬组成，直径5米，长度9.7米，单台重36吨，筒体板厚１４mm，封头板厚17mm。该设备属于Ⅱ类容器，筒体、封头材料为法国进口钢板P265GH（相当于国产钢板Q235-B），焊材也是进口的，焊条牌号为Phoenix120K，焊丝为Vnions2，焊剂为Vv400。该设备介质为溶出矿浆（含Na2O），工作压力０.６Mpa，要求１００％射线探伤Ⅱ级合格，Ａ、Ｂ类焊缝必须进行２０％超声波复验Ⅰ级合格，并要求进行整体热处理消除焊接应力和水压试验。
三、退火工艺原理及方法
闪蒸器整体内燃法去应力退火工艺在国内还处于领先水平，其原理是：用油泵和风机分别把轻质柴油和压缩空气送入燃烧器，雾化了的柴油被燃烧器喷嘴喷入燃烧室进行燃烧，燃烧产生的大量热量在设备内腔进行充分的热交换，通过对流、辐射、把热量传导到设备本体上，进行升温、加热、保温，降温过程，进而实现对设备整体的去应力退火处理。
具体方法如图一所示。以设备自身内腔作为热交换室（加热室），利用设备上、下封头上的两个中心接管联接两个带有燃烧室的燃烧器组成燃烧室，以设备上封头上的一个接管联接烟管作为烟道，并在设备壳体外表面包扎上保温被，形成一个具有燃烧、加热、热交换、排烟、保温功能的热处理系统。因烟道设在上封头的安全阀接管上，可能会造成炉内（设备内腔）热交换不平衡，影响热处理效果，为此，特在在下封头附近增设一个内置的火焰反射灶（退完火后可从人孔进去拆除），可以改善热交换平衡，使整个设备受热均匀。
四、退火工艺装置
1、燃烧系统：由燃烧器（WDH—YT10A、25kg/h）、燃烧室（自制）、风机、空压机（或压缩空气）、送风管等组成。
2、 供油系统：由油箱、油泵、截止阀、溢流阀、单向阀、油管等组成，见图二。
3、控温系统：由燃烧器、风机（冷、热风）、热电偶、测温仪表、烟道阀、保温被（１００mm厚的岩棉毡）及专用夹具（自制）等组成。
4、排烟系统：由烟道阀和排烟管、烟囱等组成。
五、退火工艺曲线
按GB150-98《钢制压力容器》及《压力容器监察规程》标准的要求，根据材料性能和相关标准，闪蒸器整体内燃法去应力退火工艺制定如下：
当温度在400℃以下时升温速度不限，400℃以上时升温速度应控制在150℃/h以内；当温度达到620℃～650℃时，保温3小时；降温过程中，当温度在400℃以上时，降温速度应控制在50℃/h以内，降温至400℃以下自然冷却。退火工艺曲线见图三。
六、退火工艺控制要点
1、测温点的布置：为准确掌握和控制退火温度，应在上、下封头，筒体上、下及内外均匀分布测温点。我厂在上、下封头各布置了3个点，筒体上均匀布置了6个点，一共12个测温点。
2、点火：为保证安全，点火前应先往筒体内送风，将筒体内可燃气体清除干净，然后再点燃喷嘴。
3、升降温速度控制：升降温速度通过燃烧器的供油量和风压以及燃烧室的冷、热风量来进行控制调节。此过程是保证低温去应力退火效果的关键环节，应严格按退火工艺要求执行，以免达不到退火目的或造成意外的质量和安全事故。
4、恒温控制：此过程的关键是保持炉内（筒体内腔）的微正压（1至5mm水柱），使炉内的温差均衡（任意两点温差＜30℃），可通过热风量和烟道阀来进行控制调节。
七、退火效果分析
鉴于国内和国际上尚无压力容器设备整体退火质量评定的相关标准，本文从以下方面对我厂实施闪蒸器整体内燃法去应力退火的效果作一个分析。
1、从闪蒸器整体去应力内燃法退火的工艺参数控制情况来看，升、降温过程中炉内温差＜50℃，恒温期间温差＜30℃，炉内正压3至5mm水柱，400℃以上升温速度＜70℃/h，400℃以上降温速度＜50℃/h；工艺参数的控制情况较好，实测温度工艺参数与GB150-98《钢制压力容器》及《压力容器监察规程》标准的要求完全相符。
2、从设备退火后的外观上来看，内表面颜色均匀一致，呈暗红色，属于退火后的正常状态，没有过烧现象，没有朔性变形。
3、从退火前的工艺试板与随炉退火的工艺试板两组实验数据来看，机械性能变化明显，设备的使用性能得到较大改善。
4、从我厂委托中国科学院金属研究所对随炉退火的工艺试板进行的退火应力测试报告（见表一）来看，最大残余应力降低了80%以上，消除残余应力效果较好。
5、从效率和成本来看，存在升温速度慢、保温措施耗费人力物力、保温效果不好的特点。
6、从内燃法去应力退火的工艺特点来看，工艺简单，易组织实施；因不受设备外形和尺寸的限制，能较好地满足大型压力容器整体热处理的要求。
参考文献：
（1）GB150-1998《钢制压力容器》国家质量技术监督局发布
（2）《压力容器安全技术监察规程》国家质量技术监督局发布
（3）王健安主编《金飞属学与热处理》机械工业出版社
