压力容器选用材料学习资料Word下载.docx

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氢损伤可以导致多种形式的材料失效，如氢鼓泡、氢致脆性开裂、高温氢腐蚀等。

对于石化行业中的临氢容器，选用铬钼钢主要是为了防止高温氢腐蚀。

3.回火脆性

这里所谈的回火脆性是指钢材长期在某一温度范围内操作而产生的冲击韧性下降（韧脆转变温度升高）现象。

Cr-Mo钢的回火脆性在370℃~595℃的温度范围内，接近这个温度范围的上限时，脆化速度高，接近这个温度下限时，脆化发缓慢。

炼油工业中的加氢反应器等临氢压力容器就正好长期操作在这一温度范围内，这一现象引起人们极大的关注。

脆化材料和非脆化材料的差别，仅表现在缺口冲击韧性和韧脆转变温度的不同，而拉伸性能无明显的差别。

回火脆化的程度一般是靠韧脆转变温度的升高来表现的。

回火脆化对上平台冲击功仅有轻微的影响。

大量的试验表明，在压力容器常用的Cr-Mo钢中，含Cr量为2%～3%的Cr-Mo钢回火脆化倾向最严重。

在P（磷）、Sb（锑）Sn（锡）As（砷）微量不纯元素含量高的情况下，脆化倾向特别显著，多量的Si和Mn对脆化具有促进作用。

压力容器用钢材料

（2）

材料是构成设备的物质基础，决定压力容器安全性的内在因素是结构和材料性能，外在因素是载荷、时间和环境条件。

因此选择合适的材料是压力容器质量保证的一个重要环节。

为使压力容器在全寿命周期内安全可靠地运行，设计师不但要了解原材料性能，而且要了解制造工艺、使用环境和时间对材料性能的影响规律。

一、我国钢材的生产现状

近年来，随着我国发展阶段和经济结构的变化，钢材消费结构发生了很大变化，与之相适应，我国钢铁产品生产结构也有明显改变。

板带材比重呈持续增加趋势，长材比重则持续下降。

尤其是近五年来，由于钢铁新建项目以板带材为主，板带材产量一直保持较高增长速度，板带比明显提高。

我国铁矿资源的探明储量为400多亿吨，仅次于俄罗斯（1100亿吨），巴西（800亿吨），居世界第三位。

但是富矿较少而贫矿居多。

我国铁矿资源分布普遍，除上海、天津两市外，各省区均有一定的探明储量。

从产区看，我国65％以上都集中在鞍本、攀西、冀东——北京、五台——岚县、宁芜——庐枞、鄂西和包白七大片。

分布较广、相对集中是我国钢铁资源分布的简明概括。

主要钢产品有：

线材：

线材主要用于建筑施工，部分用于生产拉丝。

基本建设投资与线材的使用密切相关。

1999年全国线材的消费量大约为2500－2600万吨。

今后二、三年内，固定资产投资增长幅度不会提高，大大低于前些年的增长速度，一些城市房地产业尚有大量的商品房未能消化。

我国线材产量虽然很大，品种结构也在不断改善，但仍有少量产品难以满足国内需求。

如生产优质钢丝绳、钢帘线、高强度预应力钢丝、钢绞线、高级弹簧钢丝等产品的线材，国内产品在品种规格、质量性能等方面与制品加工要求存在较大的差距，需要通过进口满足。

但这类线材进口量不大，全年预计在20万吨左右。

小型材：

小型材主要为螺纹钢、小型角钢等型钢品种。

相当大的部分用于施工建设。

其市场走势与线材相差不大。

预计近几年内小型钢消费量在3100万吨左右，增长幅度不大。

国内小型材生产能力较大，随着需求的增长，企业产量也会相应提高，不会出现供应紧张局面。

由于国家开发西地区，近几年内基本建设开工项目增长较多，西部地区建筑用钢材需求将有较多增加。

薄板：

薄钢板是今后若干年内产需增长较快的钢材品种。

薄板，特别是冷轨薄板、镀锌板等历来为国内生产不足的产品。

有一些薄板，如食品罐头用材、小轿车用板、某些家用电器用板、不锈钢板等，对进口依赖程度较高，每年至少有400万吨属于非进口不可的产品。

国际市场价格的走高，自然会带动这些产品价格的相应上扬。

今后市场份额中，薄板需求会有明显增加。

预计今后几年内，各类薄板的需求量将逐步上升到3000万吨水平以上。

其中出口量增长较快。

值当注意的是，近两年国内陆续有一批薄板项目竣工投产，国内产能增加较多。

预计几年内薄板产量超过2500万吨，不足部分通过进口解决，不会出现全面性紧张局面。

中厚钢板：

中厚钢板主要用于机械行业，是机械、造船、容器、锅炉、军工等部门的重要材料。

据有关部门对机械行业、造船工业、轻工行业、石化行业的工业部门的调查，这些行业今后几年内会有较快增长，以及加入世界贸易组织后，相关产品出口也会增加。

因此，中厚钢板也是需求增加较多的品种之一。

今后数年内，全国中后板需求量在2000万吨以内，但是，我国中厚板的增产能力较大，目前仍、处于限产状态，总体市场仍然供大于求，价格即使上扬，幅度也不会很大。

硅钢片：

今后几年内国内钢材市场上热轧硅钢片将供大于求，价格上涨的可能性不大，而冷轧硅钢片将转热，价格会小幅上扬。

据预测，若干年仙全国硅钢片消费量在180万吨左右，国内产量在170万吨左右，供需存在一定的缺口，大部分是冷轧硅钢片。

焊管：

目前我国拥有的焊管机近2000台，居世界首位。

1999年实际产量450万吨左右。

预计2000年焊管需求生产能力大大超过实际需要，特别是中小规格的焊管产能更是过剩。

因此，中小规格的普通焊管近几年内都为供大于求。

为了促进市场价格的回升，焊管必须实行持续限产，同时大量关停一些污染严重，质量低劣的小企业生产。

钢铁工业作为我国国民经济的基础产业，得到了迅速发展。

在经历了以数量扩张为主的发展时期后，钢铁工业已进入了加速结构调整、全面提高竞争力为主的阶段。

希望我们能加快步伐，让我们的钢铁行业更加繁荣

二、压力容器用钢的基本要求

压力容器用钢板比一般钢板的要求更严，主要体现在，对化学成分的控制较严，抽样检验率较高，力学性能检验中增加了冲击值的要求。

基本要求：

较高的强度，良好的塑性，韧性，制造性能，以及与介质的相容性。

（1）化学成分

含C量≤0.25%,C含量高，使强度增加，可焊性变差，加入V，Ti，Nb可提高强度和韧性

S.P有害元素,S—降低塑性和韧性,P—增加脆性（低温脆性）

压力容器用钢，S.P含量<

0.02%，0.03%

因为硫能促进非金属夹杂物的形成，使塑性和韧性降低。

磷能提高钢的强度，但会增加钢的脆性，特别是低温脆性。

将硫和磷等有害元素含量控制在很低水平，即大大提高钢材的纯净度，可提高钢材的韧性、抗中子辐照脆化能力，改善抗应变时效性能、抗回火脆性性能和耐腐蚀性能。

因此要严格控制SP的含量

（2）力学性能

力学性能主要指：

强度、韧性和塑性变形能力

力学性能不仅与钢材的化学成分，组织结构有关且与所处的应力状态和环境有关。

-1n和疲劳极限D，蠕变极限b，持久极限（强度）s，强度判据：

5，断面收缩率ψ塑性判据：

延伸率

韧性判据：

冲击吸收力AKV，韧脆转变温度，断裂性

设计时，力学性能判据可从相关规范标准中查到，实际使用时，除要查看质量证明书外，有时还要对材料进行试验。

（拉伸，冲击）（3）制造工艺性能

5应在15～20%以上。

良好可焊性是一项重要指标制造中冷加工，要求钢材有良好冷加工成型性能和塑性，延伸率

可焊性主要取决于化学成分，影响最大是含碳量,各种合金之素对可焊性度有不同程度的影响，常用碳当量Ceg表示，国际焊接学会推荐公式：

6155VMoCuCrMnNi

一般认为：

Ceg元素符号表示该元素在钢中的百分含量Ceg=C<

0.4%可焊性优良，Ceg>

0.6%可焊性差，我国对此尚无规定。

三、压力容器选材料应综合考虑的因素

（1）压力容器的使用条件

使用条件包括设计温度、设计压力、介质特点、操作特点。

（a）设计温度

Q235系列不适用于0℃以下

15CrMoR,12CrlMoV抗氢钢，适于高温，高压临氢的压力容器。

（b）设计压力

压力很高容器，选用高强度钢或超高强度钢，由于钢的韧性随强有力度提高而降低，须注意二者的匹配在满足强度要求前提下，尽量采用塑性韧性好的材料。

（c）介质

选材应考虑与介质的相容性碳素钢用于腐蚀性不强的常压，低压容器，壁厚不大，中压容器。

低合金高强度钢用于腐蚀性不强,壁厚较大（38mm）的受压容器。

珠光体耐热钢用作抗高温氢或硫化氢腐蚀或设计温度为350～650℃的压力容器用耐热钢。

不锈钢用于腐蚀性较强，或设计温度>

500℃（<

-100℃）的耐热或低温用钢。

（2）零件的功能和制造工艺

功能：

筒体，封头承压空间与介质接触选择与介质相容的承压钢板。

支座：

不承压，不接触介质,

除与容器接触垫板外，可选用普通碳素钢,

制造工艺：

从保证制造质量,方便制造,选材料。

沸腾钢（Q235-A.F）搪玻璃效果比镇静钢（Q235-A）好。

（3）材料的使用经验

对已有成功使用经验，要清楚其化学成分的控制要求，载荷作用下应力状态；

操作规程和最长使用时间。

对不成功的，根据失效原因，采取相应的措施。

（4）材料价格

相同规格的价格，不锈钢>

低合金钢>

碳素钢。

需较厚不锈钢时，尽量采用复合材料衬里。

堆焊或多层结构。

（5）规范标准

压力容器用钢有其特殊要求，使用温度的上，下限使用条件均应满足规范标准要求。

对国外材料，应符合国外有关规范标准并应有成功使用经验。

四、压力容器常用钢材

（1）钢材形状

从钢厂生产出的钢材包括：

钢板、钢管、钢棒、钢丝、锻件、铸件等；

压力容器使用的钢材主要是：

板材，管材和锻件。

a.钢板

钢板卷焊制圆筒，冲压可制成封头。

应具有性能：

较高的强度及良好的塑性、韧性、冷弯性能和焊接性能。

b.钢管

用于接管，换热管等；

要求：

较高的强度和塑性，良好焊接性能。

c.锻件

用作：

高压容器的平、盖端部法兰，接管法兰。

（2）钢材类型

按化学成分分，可分为碳素钢、低合金钢、高合金钢。

a.碳素钢

含C量<

2.06%的铁碳含金，

压力容器常用碳素钢有两类：

一类：

Q235系列、10，20钢管，20，35锻件

（专用钢板）20R

R：

表示压力容器专用钢板，主要对20钢的S.P等有害元素控制更加严格，表面质量要求更高。

常用于常压，中低压压力容器。

b.低合金钢

合金元素较少（总量一般不超过3%）

其强度、韧性，耐腐蚀性，尤其是屈服点比相同含C量的普通碳素钢要高，高温性能也较优。

如①16MnR中低压，多层高压，有缺陷时，易产生裂纹

②16MnDR，15MnNiDR，O9MnNiDR

-40℃，-40℃，-70℃

③15CrMoR中温抗氢钢板，壁温<

560℃

④20MnMo锻件-40℃－470℃重要大中型锻件

15CrlMoV锻件，高温高压（～25Mpa，350－480℃）

09MnNiD锻件，-60－-45℃低温容器。

⑤18MnMoNbR强度高，中温和抗氢容器用钢，3