应力腐蚀条件下的承压设备去应力设计(2)

　　该锅炉也是一种立式二回程火管锅炉，锅炉不同，燃烧器置于锅炉下部(也是炉胆下部)，燃烧火焰烟气流流过炉胆后从炉胆上部进人烟管，经过烟管的对流换热后进入锅炉底部的烟室并导出体外。这里烟管不是连接于上管板和下脚圈，而是连接于炉胆筒与下管板。由于烟管采用弯管结构，其与炉胆筒和下管板的连接为柔性连接，且为内连接，故不会在烟管上产生拉应力。又烟管全埋于锅水之中，消除了烟管上的汽水分界面，不但有利于传热，也根除了环烟管周围NaOH浓缩现象，从而从结构上铲除了导致碱脆的因素的产生。

　　除此之外，烟管全埋于水中．在相同的换热面积下减少了烟管钢材用量，综合成本下降。实践证明这类锅炉还没有发生过此类事故。需要注意的是，此类烟管在弯曲成形时，无论是热弯还是冷弯，在其弯曲面总要有残余应力。需要进行去应力处理，以免成为新的SCC诱发源 。

　　2．3压力容器去应力结构设计在SCC事故中，由焊缝及其热影响区应力引起的SCC占了绝大部分，相当一部分焊缝焊后需要进行去应力退火处理，以消除残余应力。大型压力容器特别是厚壁压力容器大多需要焊后去应力退火处理，但这对于炉内处理需要大型退火炉和热处理空间，对于炉外处理需要大量的加热元件、保温材料和可靠的控制系统，给制造单位带来沉重的经济负担。若采用合理的结构设计可避免进行热处理就能达到防止应力腐蚀的目的。

　　金属只有在特定的介质中才会产生应力腐蚀开裂，因此设计合理的专门结构，避免应力集中部位接触这种特定介质就可以防止SCC。如某大型合成氨装置采用苯菲尔法脱碳，其钢制的塔要求焊后消除应力，以防止应力腐蚀。该塔高达5O余米，为便于运输和安装，设计将塔分为上、下两部分(下部为裙座)，运到现场后，再连接焊成一体。由于该焊缝处不接触介质，故不需要进行热处理，这样既可防止应力腐蚀，又简化了现场施工的工作量，其结构如图3所示。也可局部采用在上述工作介质、环境温度条件下无应力腐蚀的材料，如奥氏体不锈钢。故可将高塔分为两段，其两端各选焊一段304L不锈钢短接，与碳钢塔体一并消除应力。运到现场后将不锈钢处组焊，其结构如图4所示，同样可不进行热处理便可达到防止应力腐蚀的目的。3去应力热处理工艺设计引起应力腐蚀开裂的通常是拉应力即张应力)。拉伸应力有两个来源：一是在金属材料的冶炼、加工及金属构件装配过程中产生的残余应力。

　　或因温差产生的热应力，或是因固相变形产生的第二类残余应力；一是在金属材料使用过程中外加负载在结构的不同部位出现的应力。在上述两大类中，以残余应力为主，约占事故的80％左右，在残余应力中又以焊接应力为主[91。大型电站锅炉汽包和大中型高温、高压容器其器壁较厚，有的属于厚壁容器，不但焊缝存在焊接应力，器壁本身还存在较大的拘束应力，必须进行焊后去应力退火处理或整体去应力处理焊后整体去应力退火一般可分为炉内退火和炉外退火两大类。无论是那一类都必须制定合理的工艺路线及热处理工艺曲线。应充分运用计算机模拟技术，对焊缝及热影响区的温度场和应力场进行数值模拟，计算出焊接残余应力及拘束应力及其分布，据此有针对性地制定具体的热处理工艺方法、参数和曲线，使其准确化、精确化，以求(用最经济有效的办法)达到最理想的去应力效果。

　　热处理前的准备：为了减小缺口效应，对存在应力集中、应力腐蚀开裂风险或可能因去应力处理引起裂纹的部位，焊缝必须仔细修磨。打磨应采用抛光轮，对具有高屈服强度和高内应力的钢，在打磨时应特别注意要保持低的接触压力， 以阻止局部过热和打磨裂纹形成。如果出现打磨裂纹，则需完全清除。

　　工艺曲线的制定：在退火时，位于退火区域附近，应保持较小的温度梯度．并根据壁厚和应力条件，放慢加热速度。过高的去应力温度和过长的去应力时间会降低钢的力学性能尤其是韧性，所以，资料中列出的最长保温时问绝对不可与列出的最高去应力温度同时使用。对于锅炉汽包和容器用钢，一般去应力温度至少比钢厂指示的回火温度低3O 。达到温度后的保温时间不应少于30rain，但不得大于150min。如果温度由表面测得，一般保温时间为2rain，直到温度达到规定要求。相对于炉内退火，炉外退火投资较少、处理对象范围广、施工方便灵活、利于现场进行

　　4结语去应力设计是防止应力腐蚀开裂的重要手段，也是一项系统工程。它通过最优化方法对运行工艺进行优化设计而得出去应力工艺和结构参数，通过合理的结构设计在设备投入制造前即消去或减少应力的存在，并通过具体的热处理工艺而最大限度地消除设备结构和构件中的应力，从而最终达到消除引起SCC的应力条件的目的。在去应力设计中，运行工艺设计、结构设计、热处理工艺设计分别是防止SCC的第一、二、三道防线，综合考虑各种因素，运用科学的设计手段和方法，把三道防线有机结合起来，才能充分发挥去应力设计的效能，使锅炉压力容器免受或少受SCC的侵害。

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