封頭在制造與使用過程中,因溫度變化會產生熱應力,其分布狀態直接影響結構穩定性。熱處理工藝通過調整溫度與保溫時間,可有效緩解熱應力,提升封頭的力學性能。
熱應力分布與封頭成型方式密切相關。沖壓成型時,封頭邊緣與底部變形量差異較大,邊緣區域因拉伸產生拉應力,底部則因壓縮形成壓應力,應力集中于過渡圓角處,易引發微裂紋。焊接過程中,焊縫及熱影響區溫度驟升驟降,形成不均勻的溫度場,導致殘余應力沿焊縫方向分布,且隨壁厚增加,應力梯度更為明顯。
熱處理工藝需根據應力分布特點制定。整體退火工藝適用于消除整體應力,將封頭加熱至臨界溫度以下,保溫2至4小時后緩慢冷卻,使金屬內部組織重新排列,減少應力集中。對于焊接后的局部應力,可采用局部加熱方式,針對焊縫區域進行高溫回火,加熱范圍需覆蓋焊縫兩側各50至100毫米,避免因局部受熱產生新的應力。
不同材質封頭的熱處理參數存在差異。碳鋼封頭退火溫度通常在550至650℃,不銹鋼則需提高至800至900℃,并控制冷卻速度以防晶間腐蝕。熱處理后的封頭需進行硬度檢測與應力測試,確保熱應力降至安全范圍。
合理控制熱應力分布并配合適宜的熱處理工藝,是保障封頭安全使用的關鍵。通過優化工藝參數,可減少應力對封頭結構的破壞,延長其在壓力容器等設備中的服役期限。