压力容器用钢

压力容器用钢

SteelForPressureVessels第二讲一、压力容器用钢的分类二、压力容器用钢的一般要求三、压力容器用钢的选择原则四、压力容器用钢板的使用范围五、压力容器用钢管的使用范围六、压力容器用锻件的使用范围主要内容七、常用钢材焊接材料的选用1．机械性能：足够的强度(σs、σb)、良好的韧性(Akv)和塑性(δ5)、足够的断裂韧性(KⅠC/δC)、低的脆性转变温度和无塑性转变温度(NDT)。

2．制造工艺性能：良好的塑性(δ5)、可焊性(碳当量Ceq、焊接冷裂纹敏感性指数Pcm、焊接接头硬度)。3．特殊性能：耐高温、耐低温和耐腐蚀性。二、压力容器用钢的一般要求1．碳素钢（C≤0.25％）2．低合金钢3．低温压力容器用钢4．不锈钢和调质钢一、压力容器用钢的分类除此之外，在容器设计中，还应注意材料的物理性能。例如，在计算温差应力时，就要用到材料的线胀系数α；在设计换热器及计算容器外壳热损失时，还要用到材料的热导率λ等。因此不同的场合，对材料物理性能有不同的要求。常用钢材的物理性能见表1-1。表1-1常用钢材的物理性能1．符合现行规范的规定和有关标准的要求

三、压力容器用钢的选择原则2．经济合理一般情况下，按以下原则选材是经济合理的：①所需钢板厚度＜8mm时，在碳素钢与低合金高强度钢之间，应尽量采用碳素钢(多层容器用材除外)。②在刚度或结构设计为主的场合应尽量选用碳素钢。在强度设计为主的场合，应根据压力、温度、介质等使用限制，依次选用Q235B、Q235C、20R、16MnR等钢。容器用钢应根据容器的设计压力、设计温度、介质特性及容器结构等因素，按以下原则选用：容器用钢应符合GB150的规定。具体钢号的使用温度上限是表4-1~7中相应[σ]的最高温度，下限见表4-2,4,6,10。③所需不锈钢厚度＞12mm时，应尽量采用衬里、复合或堆焊等结构形式。④不锈钢应尽量不用作设计温度≤500℃的耐热用钢。⑤珠光体耐热钢应尽量不用作设计温度≤350℃的耐热用钢。在必须使用珠光体耐热钢作耐热或抗氢用途时，应尽量减少、合并钢材的品种、规格。⑥材料的来源充分。3．充分发挥材料的特长①碳素钢用于介质腐蚀性不强的常压、低压容器，壁厚不大的中压容器，锻件、承压钢管、非受压元件，以及其它由刚性或结构因素决定壁厚的场合。②低合金高强度钢用于介质腐蚀性不强、壁厚较大（不小于8mm）的受压容器。4．标准零部件（设备法兰、管法兰、管件、人手孔、液面计等）的钢材符合有关零部件的国家标准、行业标准对钢材的技术要求③珠光体耐热钢用作抗高温氢、硫化氢腐蚀或设计温度在350～650℃的耐热钢。在高温临氢工况下，应根据介质的氢分压(设计压力×氢的体积百分数)和设计温度查纳尔逊曲线查出适于该工况的钢号。纳尔逊曲线见HG20581中图6-1。④不锈钢用于介质腐蚀性(电化学腐蚀、化学腐蚀)较高、防铁离子污染、设计温度＞500℃高温用钢或设计温度＜－100℃的低温用钢。⑤碳含量大于0.03％的不含稳定化合金元素的奥氏体不锈钢需经焊接或400℃以上热加工时，不应使用于可能引起不锈钢晶间腐蚀的环境。1.

碳素钢钢板的使用范围四、压力容器用钢板的使用范围2.

低合金钢钢板的使用范围3.

低温低合金钢板的使用范围GB3531-1996《低温压力容器用低合金钢板》原有4个钢号，02年修改单取消09Mn2VDR，现仅有3个钢号，其使用范围如下：钢号钢板标准使用状态厚度(mm)使用温度(℃)钢材保证项目16MnDRGB3531正火6~36＞36~100－40~350－30~350V型低温冲击试验超声波探伤15MnNiDRGB3531正火正火﹢回火6~60－45~10009MnNiDRGB3531正火正火﹢回火6~60－70~3504.

高合金钢钢板的使用范围5.

钢板厚度负偏差①GB3274、GB912、GB3237标准中的钢板，如Q235、0Cr13、0Cr18Ni9等，其厚度负偏差按下表选取：

②GB6654、GB3531标准中的钢板，如20R、16MnR、16MnDR等，其厚度负偏差一律为0.25mm。6.

不锈复合钢板的使用范围

①复合钢板的分类及代号

②厚度复层厚度0.5~14mm，通常为2～3mm，也可由供需双方商定；基层最小厚度：复合钢板总厚度大于8mm时，基层最小厚度为6mm。厚度允许偏差③复层、基层材料标准④复合钢板力学性能注：复合钢板的屈服点下限值或抗拉强度下限值可按下式计算：——复层钢板屈服点下限值或抗拉强度下限值，MPa；——基层钢板屈服点下限值或抗拉强度下限值，MPa；——复层钢板的厚度，mm；——基层钢板的厚度，mm。五、压力容器用钢管的使用范围1.

碳素钢与低合金钢钢管2.

高合金钢钢管3.

钢管的检验项目

可见：

除GB/T14976、GB13296高合金钢无缝钢管外，GB/T8163钢管只要求进行流体输送用钢管的一般试验，而GB6479、GB9948两种钢管，还要求进行冲击试验。因此GB/T8163钢管的检验要求不如GB6479、GB9948严格。

4.

钢管的制造质量

除GB/T14976、GB13296不锈无缝钢管外，从制造质量角度来讲：GB/T8163钢管多采用平炉或转炉冶炼，其杂质成分和内部缺陷相对较多。GB9948钢管多采用电炉冶炼。在一些无缝钢管生产大厂，为了保证它在苛刻条件下的使用质量，均超标准加入了炉外精炼工艺，因此其杂质成分和内部缺陷相对较少。GB6479标准本身就规定了进行炉外精炼的要求，故其杂质成分和内部缺陷最少，材料质量最高。因此，上述三个钢管标准的制造质量等级从低到高的顺序依次是：GB/T8163＜GB9948＜GB64795.

钢管的选用(除GB/T14976、GB13296无缝钢管外)一般情况下，GB／T8163标准的钢管适用于设计温度小于350℃、压力低于10.0MPa的油品、油气和公用介质。对于油品、油气介质，当其设计温度超过350℃或设计压力大于10.0MPa时，宜选用GB9948或GB6479标准的钢管。对于临氢作业管道或在有应力腐蚀倾向环境中工作的管道，也宜使用GB9948或GB6479标准。因为临氢操作或者有应力腐蚀环境存在时，会因内部缺陷对介质有破坏敏感作用而导致管子使用寿命下降，甚至过早破坏。低温(＜－20℃)使用的碳素钢钢管应采用GB6479标准，因为只有它规定了能满足对材料低温冲击韧性的要求。6.

无缝钢管直径与壁厚偏差(续)(续)六、压力容器用锻件的使用范围1.

压力容器用碳素钢低合金钢锻件（JB4726－2000）(续)2.

低温压力容器用低合金钢锻件（JB4727－2000）3.

压力容器用不锈钢锻件（JB4728－2000）(不推荐使用)4.

锻件级别及检验项目注：

①低温压力容器用低合金钢锻件的级别不低于Ⅱ级；②压力容器用不锈钢锻件免作冲击检验；③锻件的级别要在图样中注明，如16MnⅡ，以区别于管材。锻件级别检验项目检验数量Ⅰ硬度HB逐件检验Ⅱ拉伸和冲击(σb、σs、δ5、AKV)同冶炼炉号、同炉热处理的锻件组成一批，每批抽检一件。Ⅲ拉伸和冲击(σb、σs、δ5、AKV)超声检测逐件检验Ⅳ拉伸和冲击(σb、σs、δ5、AKV)逐件检验超声检测逐件检验5.

锻件级别选用规定①一般或非承压锻件可选用Ⅰ级。②以下锻件应符合Ⅱ级或Ⅱ级以上要求：设计压力≥1.6MPa的锻件；设计压力＜10.0MPa的法兰及几何尺寸类似的锻件；设计压力≥10.0MPa、但公称厚度＜200mm的锻件。③以下锻件应符合Ⅲ级或Ⅲ级以上要求：设计压力≥10.0MPa、且公称厚度＞