[发明专利]一种通过高能激光提高圆筒形压力容器外筒壁性能的方法

说明书

技术领域

一种通过高能激光提高圆筒形压力容器外筒壁性能的方法，属于通过高能激光提高金属表面性能领域。 

背景技术

激光具有高亮度、高方向性、高单色性、高相干性的特点，现在正被越来越多的领域所使用，激光硬化就是表面处理技术中的一种。概括的说，激光硬化的原理就是利用高能激光束照射金属材料表面，表面钢铁材料发生奥氏体化相变，待激光光束经过以后，材料表面热量被内部材料吸收，表面温度迅速降低，一层马氏体结构在表面形成，即激光表面硬化层。激光硬化可极大地改变该关键部位的金属性能，如硬度、耐磨性、耐热性、抗腐蚀性等。 

压力容器是指在工业生产中用于完成反应、传质、传热、分离和储存等生产工艺过程，并能承受压力载荷（内力、外力）的密闭容器。所以，对压力容器的制造和检验过程都非常严格。传统的压力容器一般由Q245R、Q345R、16MnR、铝合金、钛合金和奥氏体不锈钢材料，如304、316L等制造而成。 

传统的提高压力容器外筒壁性能的方法为在其表面使用加强筋，在不加大制品壁厚的条件下，增强压力容器的强度和刚性，可克服压力容器因壁厚差别带来的应力不均所造成的歪扭变形。由于压力容器体积大、加工步骤复杂，不易操作，加强筋往往不能很好的运用在压 力容器外筒壁，而且造价昂贵，大大增加了生产成本。 

发明内容

本发明的目的在于提供一种通过高能激光提高圆筒形压力容器外筒壁性能的方法，通过对压力容器外筒壁进行激光硬化，使压力容器外筒壁具有较高的强度、较大抗压能力以及抗应力能力，大大增加了压力容器的使用寿命，在外观及设计形状不变的情况下，保证了其设计性能要求，相比传统的加强筋方法，大大降低了生产成本。 

为了解决上述问题，本发明提供的技术方案是：一种通过高能激光提高圆筒形压力容器外筒壁性能的方法，包括： 

对压力容器表面进行预处理 

使用高能激光在压力容器外筒壁表面进行激光硬化，使得压力容器外筒壁形成一条小规模的硬化带，高能激光围绕压力容器外筒壁做螺旋式直线运动，激光行走方式采用单道行进式。 

上述的步骤b方法中根据压力容器外筒壁形状的分析，采用工业PC控制激光束的加工走向，同时驱动伺服电机实现定位。 

上述的步骤b方法中激光器行走方式是在压力容器外筒壁边缘取一起始点，沿着外筒壁做螺旋直线运动，当激光器行走到压力容器外筒壁另一边缘时，激光回到起始点一侧，向右偏移2-5mm再向另一侧边缘移动，重复上述运动。 

上述的步骤b方法中一条小规模的硬化带，其宽度约为100mm。 

上述的激光器为光纤激光器，激光输出功率3000W，激光波长为1.06μm，运行速度为5-12mm/s，扫描宽度为3-5mm，激光的搭 接率为30-50%，激光与压力容器表面的交角为84°-87°。 

上述的激光器为二氧化碳激光器，激光输出功率4000W，激光波长为10.6μm，运行速度为5-12mm/s，扫描宽度为3-5mm，激光与压力容器表面的交角为84°-87°。 

上述的硬化层厚度为0.5-1mm。 

上述的步骤a中的预处理包括除去压力容器外筒壁表面锈迹及杂质等。 

采用上述技术方案后，本发明的有益效果是： 

1）通过本发明激光硬化后的硬化层，通过金相分析，外筒壁具有良好的内部组织结构，无缩孔、气泡、裂纹等缺陷，大大改变了其表面组织性能。 

2）使压力容器外筒壁表面具有较高的强度以及较大的抗压能力，大大增加了其使用寿命，是硬化处理前的3-5倍。 

3）通过本发明激光硬化后的压力容器，能够保证外观及设计情况不变的情况下，保证其性能要求。 

4）能够代替传统的加强筋方法，大大降低了生产成本。 

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。 

图1是压力容器示意图，其中标识1激光运动方向。 

图2是压力容器展开图，其中标识1激光运动方向、2硬化带。 

具体实施方式：

下面通过具体实施例对本发明作进一步的详细描述。 

实施例1