压力容器用钢资料教学课件2

压力容器用钢资料幽默来自智慧，恶语来自无能十油学(STANDARD路一份压:力容器用铜SteelForPressurevessels前言压力容器的用途极广,工作条件也千差万别,因此在设计中正确地选材是一件复杂而又重要的工作。很多压力容器事故的重要原因之一就是选材不当。例如,采用焊接性差的钢材焊制压力容器时,易在焊接接头中产生裂缝;有些镍铬不锈钢的容器,常因钢号或成分选用不当在使用中发生晶间腐蚀、应力腐蚀等形式的破坏;选用铁素体钢制造低温容器时,如钢的转变温度高于其工作温度,则会发生脆性破坏。所以,在设计时正确地选用材料,是确保压力容器长周期安全运行的重要环节之中国石次SIEANDARDi要容1.1压力容器用钢的选用1.2压力容器用钢的使用范围1.3常用钢材焊接材料的选用中国石次1压力容器用钢的选用对容器设计者来说,充分了解各种钢材的性能及其影响因素,掌握压力容器用钢的分类与一般要求是十分必要的。1.材料的性能(1)力学性能在一定温度条件和外力作用下,材料抵抗变形和断裂的能力称为材料的力学性能。压力容器用材料的常规力学性能指标主要包括强度、硬度、塑性和韧性等。①强度是指材料在外力作用下对变形或断裂的抗力。常用的强度指标有屈服强度或σo.2和抗拉强度b,高温下工作时,还要考虑蠕变极限σn和持久强度σn,材料的许用应力都是根据这些数值决定的中国石次②塑性是指金属材料在断裂前发生塑性变形的能力。塑性指标主要有伸长率δ、断面收缩率q等。用塑性好的材料制造容器,可以缓和局部应力的不良影响,有利于压力加工不易产生脆性断裂,对缺口、伤痕不敏感,并且在发生爆炸时不易产生碎片。③韧性是指金属材料抵抗冲击负荷的能力。韧性常用冲击功A和冲击韧性值ak表示。A或ak除反映材料的抗冲击性能外,还对材料的缺陷很敏感,能灵敏地反映出材料品质、宏观缺陷和显微组织方面的微小变化。而且A对材料的脆性转化十分敏感,低温冲击试验能检验钢的冷脆性。另外,表示材料韧性的一个新的指标是断裂韧性,它是反映材料对裂纹扩展的抵抗能力。中国石次④硬度是衡量材料软硬程度的指标。试验方法不同,测得的硬度值和含义也不完全一样。最常用的是静负荷压入法硬度试验,即布氏硬度(HB)、洛氏硬度(RA,HRB,HRC)、维氏硬度(HV),其值表示材料表面抵抗坚硬物体压入的能力。而肖氏硬度(HS)则属于回跳法硬度试验,其值代表金属弹性变形功的大小。因此,硬度不是一个单纯的物理量,而是反映材料的弹性、塑性、强度和韧性等的一种综合性能指标。材料力学性能的各因素之间是相互联系又相互制约的。有些材料强度虽高,但它的伸长率及冲击韧性却很低。因此,选材时不能只看其单一的性能指标,而应对材料力学性能的诸因素作全面分析。中国石次(2)物理性能在容器设计中,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a;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钢种度P点/比热窨可热导率A线胀小k1w·|系数电阻率p弹性模g·dn-斗/℃mm·m量E/MKK/碳钢低合40011.2×0.I957.8546046~58金钢15000.11~0.1310Crl8Ni9T7.9|1oo502|14~-19230.20x10-5I0%中国石次(3)耐腐蚀性能化工厂中常处理有腐蚀性的介质,故设计化工容器时,在很多场合下,耐腐蚀性对材料的选择起决定性的作用。材料的耐蚀程度会影响设备使用寿命。因此,考虑材料的耐蚀性是化工容器材料选择中的一个重要问题。材料的腐蚀速度在工程上常用Ka(mm/a)来表示,材料腐蚀速度在1m/a以下的,可认为能用于化工容器。有关材料的耐蚀性可在材料腐蚀和防腐手册中查得。(4)制造工艺性能材料的制造工艺性能包括可锻性、可焊性、切削加工性及研磨、冲压性能、热处理性能等。对化工容器用钢来说,焊接性能和压力加工性能就显得更为重要中国石次①可焊性是指金属在一定的焊接工艺下能否获得优良焊接接头的性能。通常以金属在焊接时产生裂纹的敏感性及焊接接头区力学性能的变化作为评价可焊性的指标。钢材焊接性能的好坏主要取决于它的化学组成,其中影响最大的是碳,即其含碳量的多少决定其可焊性。其他合金元素大部分也不利于焊接,但其影响程度一般都比碳小得多。所以常把钢中含碳量的多少作为判别钢材可焊性的主要标志。一般含碳量小于0.25%的碳钢和低合金钢都具有良好的可焊性。②冷加工性能材料成型的主要方法是滚卷与冲压。材料中的夹渣、气孔等缺陷易在加工过程中形成裂纹或微裂纹。材料的冷作硬化会降低塑性,且在受热时会出现结晶粗化,降低强度。一般材料的残余变形超过3%时,需经退火处理中国石次2.影响材料性能的因素影响材料性能的因素主要有冶炼方法、合金元素、制造工艺、操作温度、介质的腐蚀性等。(1)冶炼方法炼钢过程是把生铁中含有的大量有害杂质元素在氧化反应作用下转变成氧化物进入炉气和炉渣中排除来生产较纯净钢的过程,所以炼钢过程也是氧化过程。根据冶炼方法和使用设备不同,可分平炉钢、转炉钢和电炉钢。按炼钢炉炉衬不同,还可分为酸性钢和碱性钢。根据钢锭型式和脱氧情况,又可分镇静钢、半镇静钢和沸腾钢目前,压力容器主要用碱性平炉钢和碱性电炉钢。由于碱性炉熔炼去磷能力很好,因此厚钢板一般都采用这种方法冶炼,使钢中磷含量降至最低中国石次51、天下之事常成于困约，而败于奢靡。——