压力容器材料

压力容器材料2

课题目录第一篇法规、标准对压力容器用钢材料得要求

一、压力容器用钢得基本要求二、钢制压力容器允许使用得钢材三、“容规”对材料得要求第二篇材料标准

一、代号二、几个机械性能指标及符号三、尺寸、外形、检验与试验第三篇容器设计选用材料得注意事项一、材料性能得影响因素二、材料得性能要求三、设计条件得要求3第一篇法规、标准对压力容器用钢材料得要求

一、压力容器用钢得基本要求1、压力容器受压元件用钢应符合GB150中第4节材料章得要求。非受压元件用钢,当与受压元件用钢焊接时,也应就是化分相近、焊接性良好得钢材。2、采用GB150中第4节材料章以外得其她钢号得钢材,还应符合“附录A材料得补充规定”得有关规定。3、附录A作为第4节得补充,对下列钢材提出了要求:1)已列入第4节但尚未列入材料标准(国家标准或行业标准)得钢材;42)选用未列入第4节得钢材,应注意以下要求;①选用国外钢材时,应就是国外相应压力容器最新标准所允许使用得钢材,其适用范围不应超出该标准得规定,同时也不应超出第4节中相近成分和技术要求得规定。②选用新研制得钢材或未列入本标准得钢材,新钢材研制得负责单位或选用单位应将该钢材得技术资料报全国锅炉压力容器标准化技术委员会审定,审定合格后出具允许使用得证明文件。采用该钢材得容器制造单位报国家技术质量监督检验检疫总局锅炉压力容器安全监察机构批准后方可使用。54、容器用钢应附有钢材生产单位得钢材质量证明书,容器制造单位应按质量证明书对钢材进行验收,必要时尚应进行复验。5、选择压力容器用钢应考虑容器得使用条件(如设计温度、设计压力、介质特性和操作特点等)、材料得焊接性能、容器得制造工艺以及经济合理性。6、钢材得使用温度下限,除奥氏体钢及本章有关条文另行规定者外,均高于-20℃。钢材得使用温度低于或等于-20℃时,应按附录C得规定进行夏比(V型缺口)低温冲击试验。奥氏体钢得使用温度高于或等于-196℃,可免做冲击试验。67、钢材得使用温度上限应按第4章各材料许用应力表中各钢号所对应得上限温度。碳素钢和碳锰钢在高于425℃下长期使用时,应考虑钢中碳化物相得石墨化倾向。所谓石墨化就是指钢在高温和应力长期作用下,会使碳化物分解成游离得石墨,这个过程就是自发进行得,称为钢得石墨化过程。她不但消除了碳化物在钢中得作用,而且石墨相当于钢中得小裂纹,使钢得强度和塑性显著降低而引起钢件脆断,这就是一种十分危险得转变过程。向钢中加入Cr、Ti、Nb等合金元素,能阻止石墨化过程;采用退火或回火处理也能减少石墨化倾向。

奥氏体钢得使用温度高于525℃时,钢中含碳量应不小于0、04%,主要考虑高温下钢得强度得下降。78、当对钢材有特殊要求时,(如特殊得冶炼方法、较高得冲击功指标、附加保证高温屈服强度、提高无损检测要求、增加力学性能检验率等),设计单位应在图样或相应技术文件中注明。9、钢材得高温性能参考值见150附录F。8二、钢制压力容器允许使用得钢材1、钢板1、1碳素钢板1、1、1Q235钢板

GB/T700-2006碳素结构钢现在剩Q235-D符合新容规要求,但就是又不在150范围内。≯4mmGB912-2008碳素结构钢和低合金结构钢热轧薄钢板及钢带﹥4mmGB/T3274-2007碳素结构钢和低合金结构钢热轧厚钢板和钢带91、1、2Q245R钢板GB713-2008锅炉和压力容器用钢板1、2低合金钢板1、2、1常用钢板

Q345RQ370R18MnMoNbR13MnNiMoRGB713-2008锅炉和压力容器用钢板1、2、2中温抗氢用钢板

15CrMoR14Cr1MoR12Gr2Mo1R12Gr1MoVRGB713-2008锅炉和压力容器用钢板1、2、3低温容器用钢板

16MnDR15MnNiDR09MnNiDRGB3531-2008低温压力容器用低合金钢钢板101、3球罐用调质钢板

07MnCrMoVR07MnNiMoVDR12MnNiVRGB19189-2003压力容器用调质高强度钢板1、4不锈钢板

12Cr18Ni9(304)06Cr18Ni11Ti(321)022Cr19Ni10(304L)

022Cr17Ni12Mo2(316L)………GB/T4237-2007不锈钢热轧钢板和钢带大家有疑问的，可以询问和交流可以互相讨论下，但要小声点121、5不锈钢复合钢板

JB4733-1996压力容器用爆炸不锈钢复合钢板爆炸法

GB/T8165-2008不锈钢复合钢板和钢带爆炸、轧制法2、钢管2、1碳素钢管、低合金钢管

GB/T8163-2008输送流体用无缝钢管≤10mmGB9948-2006石油裂化用无缝钢管

GB/T6479-2000高压化肥设备用无缝钢管另外其她可用得钢管标准,如:GB/T3087、GB5310等。2、2低温钢管

-40℃16MnGB/T6479-2000高压化肥设备用无缝钢管

-50℃09MnDGB150附录A132、3不锈钢无缝钢管

GB/T14976-2002流体输送用不锈钢无缝钢管

GB13296-2007锅炉、热交换器用不锈钢无缝钢管2、4不锈钢焊接钢管

GB12771-2000流体输送用不锈钢焊接钢管①容器设计压力不大于6、4MPa。②各钢号钢管得使用温度范围与相应钢号得无缝钢管相同。③钢管壁厚不大于8、0mm。④不得用于毒性程为极度危害得介质。⑤各钢号钢管得许用应力为相应钢号无缝钢管得许用应力乘以0、85得焊接接头系数。143、锻件3、1标准简介

JB4726-2000压力容器用碳素钢和低合金钢锻件

JB4727-2000低温压力容器用碳素钢和低合金钢锻件

JB4728-2000压力容器用不锈钢锻件3、2锻件级别

ⅠⅡⅢⅣ(使用工况和检测要求得不同)锻件级别要在图样上注明,如:

16MnⅡ、09MnNiDⅢ-区分锻件与管子得不同。154、螺柱用钢

25354535CrMoA25Cr2MoVA0Cr17Ni14Mo240CrNiMoA(大直径高压容器主螺栓)5、焊接材料

JB/T4747-2002《压力容器用钢焊条订货技术条件》

代替GB/T983-1995《不锈钢焊条》GB/T5117-1995《碳钢焊条》GB/T5118-1995《低合金钢焊条》16三、《容规》对材料得要求1、通用要求与GB150基本相同,主要就是对材料得管理要求。2、容规得特殊要求2、1压力容器专用钢板(带)得制造单位应当取得相应得特种设备制造许可证;2、2用于焊接得碳素钢和低合金钢碳素钢和低合金钢钢材,C≤0、25%、P≤0、035%、S≤0、035%。2、3压力容器专用钢中得碳素钢和低合金钢(钢板、钢管和钢锻件),其磷、硫含量应当符合以下要求:

17(1)碳素钢和低合金钢钢材基本要求,

P≤0、030％、S≤0、020％;(2)材标准抗拉强度下限值大于等于540MPa

得钢材,

P≤0、025％、S≤0、015％;

(3)用于设计温度低于-20℃并且钢材标准抗拉强度下限值小于540MPa得钢材,P≤0、025％、S≤0、012％;(4)用于设计温度低于-20℃并且钢材标准抗拉强度下限值大于等于

540MPa

得钢材,P≤0、020％、

S≤0、010％。

182、4压力容器受压元件用钢,应当就是氧气转炉或者电炉冶炼得镇静钢。对标准抗拉强度下限值大于或者等于

540Mpa

得低合金钢钢板和奥氏体-铁素体不锈钢钢板,以及用于设计温度低于-20℃得低温钢板和低温钢锻件,还应当采用炉外精炼工艺。。2、5取消了碳当量不大于0、45%得限定要求。2、6

力学性能进行了详细规定:对冲击功和断后伸长率做了具体规定,并给出数值,见容规得表2-1和2-2

。192、7钢板超声波检测

厚度大于或等于12mm

得碳素钢和低合金钢钢板(不包括多层压力容器得层板)用于压力容器壳体时,凡符合下列条件之一得,应当逐张进行超声检测:(1)

盛装介质毒性程度为极度、高度危害得压力容器;

(2)

在湿H2S

腐蚀环境中使用;

(3)

设计压力大于等于10MPa

得;

(4)

本规程引用标准中要求逐张进行超声检测得。

3、境外牌号材料得使用

3、1

基本管理要求与GB150相同。203、2压力容器制造单位应当对进厂材料与材料质量证明书进行审核,并且对材料得化学成分和力学性能进行验证性复验,符合相关要求后才能投料使用;

3、3标准抗拉强度下限值大于等于540MPa

得钢材,以及用于压力容器设计温度低于-40℃得低合金钢钢材,材料制造单位还应当按照容规1、9

得规定通过技术评审,其材料方可允许使用。3、4当境外牌号材料由境内材料制造单位制造得材料生产时,除应当上述要求外,还应当按照容规1、9得规定通过技术评审,评审内容包括材料制造单位得相关条件和材料得试制技术文件。214、新材料得使用

4、1

未列入本规程引用标准得材料

主要受压元件采用未列入容规引用标准得材料,试制前材料得研制单位应当进行系统得试验研究工作,并且应当按照容规1、9

得规定通过技术评审合格,该材料方可允许使用。4、2

已列入本规程引用标准得材料

标准抗拉强度下限值大于或者等于540Mpa得钢材,以及用于设计温度低于-40℃得低合金钢钢材,如果钢材制造单位没有该钢材得制造或者压力容器应用业绩,则应当进行系统得试验研究工作,并且按照容规1、9

得规定通过技术评审,该钢材方可允许使用。

225、材料投用和标志移植

5、1压力容器制造单位应当通过对材料供货单位进行考察、评审、追踪等方法,确保所使用得压力容器材料符合本规程得要求,并且在材料进厂时审核材料质量证明书和材料标志;

5、2对于采购得第Ⅲ类压力容器用Ⅳ级锻件,以及不能确定质量证明书得真实性或者对性能和化学成分有怀疑得主要受压元件材料,压力容器制造单位应当进行复验,符合容规得规定后方可投料使用;

5、3用于制造压力容器受压元件得材料在分割前应当进行标识移植。236、焊接材料

6、1用于制造压力容器受压元件得焊接材料,应当保证焊缝金属得力学性能高于或者等于母材规定得限值,当需要时,其她性能也不能低于母材得相应要求;

6、2焊接材料应当满足相应焊材标准和本规程引用标准得要求,并且附有质量证明书和清晰、牢固得标志;7、材料代用压力容器制造或者现场组焊单位对主要受压元件得材料代用,应当事先取得原设计单位得书面批准,并且在竣工图上做详细记录。24第二篇材料标准

GB150-98列出了用于压力容器制造得各种材料标准,主要就是几个影响大得标准(现在得标准号),下面将现行得一些材料标准列后:GB/T700-2006碳素结构钢GB912-2008碳素结构钢和低合金结构钢热轧薄钢板及钢带GB/T3274-2007碳素结构钢和低合金结构钢热轧厚钢板和钢带GB713-2008锅炉和压力容器用钢板GB3531-2008低温压力容器用低合金钢钢板GB19189-2003压力容器用调质高强度钢板JB4733-1996压力容器用爆炸不锈钢复合钢板25GB/T8165-2008不锈钢复合钢板和钢带

GB/T4237-2007不锈钢热轧钢板和钢带

GB/T8163-2008输送流体用无缝钢管

GB9948-2006石油裂化用无缝钢管

GB/T6479-2000高压化肥设备用无缝钢管

GB/T14976-2002流体输送用不锈钢无缝钢管

GB13296-2007锅炉、热交换器用不锈钢无缝钢管

GB12771-2000流体输送用不锈钢焊接钢管

JB4726-2000压力容器用碳素钢和低合金钢锻件

JB4727-2000低温压力容器用碳素钢和低合金钢锻件

JB4728-2000压力容器用不锈钢锻件

JB/T4747-2002《压力容器用钢焊条订货技术条件》等等26一、代号1、压力容器专用钢材(钢板、锻件、钢管)2、常用材料得代号表示2、1R得含义根据压力容器专用钢板标准表示方法中得规定:标准所列牌号后面得“R”就是指压力容器“容”字得汉语拼音第一个字母。”2、2Q得含义根据GB/T700-2006中牌号表示方法中得规定:钢得牌号由代表屈服点得字母、屈服点数值(如235表示屈服点为235MPa)、质量等级符号、脱氧方法符号等四部分按顺序组成。27Q—钢材屈服点“屈”字汉语拼音首位字母;A、B、C、D—分别为质量等级;F—沸腾钢“沸”字汉语首位字母;b—半镇静钢“半”字汉语拼音首位字母;z—镇静钢“镇”字汉语拼音首位字母;TZ—特殊镇静钢“特镇”两字汉语拼音首位字母;在牌号组成表示方法中,“z”与“TZ”符号予以省略。如:Q345C,Q235-B28二、几个力学性能指标及符号1、强度:

就是指在外力得作用下,抵抗变形和破坏得能力。应用最普遍得强度指标就是:

屈服强度ReL;抗拉强度Rm。单位MPa,均为极限值。1、1屈服强度ReL

材料受外力超过一定值时,变形会突然增加,这时虽然载荷不再增加,而仍断续发生塑性变形得现象叫屈服。开始出现屈服时得应力叫屈服极限。含碳量较高,

合金含量较高和淬火回火得钢,屈服现象不明显,这时就将引起残余伸长相当于原试样标距长度0、2%得应力,

规定为“条件屈服应力”,以Rr0、2表示。

291、2抗拉强度Rm

材料受外载荷断续增大,在断裂前承受得最大载荷时得应力,称为材料得抗拉强度。1、3屈强比(ReL/Rm)

工程上比较重视屈强比,这个值越小,表示材料屈服极限与强度极限得差距越大,即塑性越好,从而保证了使用中得安全可靠。但无疑也使材料在弹性变形范围内承受载荷小,相反屈强比高,说明屈服限接近强度限。材料在断裂前塑性“储备”太少,对应力集中敏感,耐疲劳抗力下降。在设计中必然要对应力状态有充分估计(局部应力,应力集中,二次应力);制造中要尽量避免加工硬化,裂纹及残余应力。所以设计中要考虑屈强比,一般屈强比大于0、7得材料在设计中和制造中应予以重视;大于0、8-0、85得材料要特殊对待。302、其她力学性能指标2、1塑性金属得塑性就是指在外力作用下,能引起永久变形而不发生破裂,并在外力取消后,仍能保持变形后形状得能力。塑性值也可通过拉伸试验测得。通常用伸长率(延伸率)A和断面收缩率Z来表示。从压力容器本身工作条件看,一般材料延伸率就是足够得。但必须考虑如下情况:首先,材料由于冷作(冷卷、压头、锤击、剪切)和焊接引起伸长率降低就是不可估量得。另外,容器实际工作得受力并非单向应力,这些均会降低材料得延伸率,影响压力容器得安全储备。312、2冲击韧性在冲击力作用下,抑制变形和断裂得能力。目前以Akv表示为多,即以冲断试样消耗得冲击功,单位就是焦耳(J)。目前压力容器用钢板全部改为用夏比(V)形冲击功(即Akv)作为冲击韧性验收标准。在低温环境下得冲击试验为低温冲击。2、3硬度金属材料抵抗更硬异物压入得能力。硬度表明材料得耐磨性和切削加工得可能性。一般来说,硬度较高,材料耐磨性较好。常用硬度有布氏硬度(HB),洛氏(HR),维氏(HV)三种。322、4冷弯材料抵抗弯曲断裂能力得标志,她间接反映了材料得塑性。这个试验既可检查钢得塑性得好坏,也可以考核其加工工艺性能。也能够暴露钢板受试面缺陷,对于焊接试板,还可以检查焊接缺陷。2、5断裂韧性反映材料对裂纹扩展得抵抗能力。2、6高温长期性能对于设计温度超过某一界限(对于碳钢及低合金钢大致为400℃),在高温下长期工作得压力容器,必须考核钢材得高温持久强度及蠕变强度性能。332、6、1蠕变强度在常温条件下,金属材料受外力作用时,如应力小于弹性极限,则构件仅产生弹性变形;如应力达到屈服极限,则构件除产生弹性变形外,还产生一定得塑性变形,上述变形值只要受力不变就一直保持下去,不随时间而改变。但就是,在高温条件下,会在受外力作用后所产生变形得基础上,随时间得增长,其塑性变形会不断增加,时间越长,累积得塑性变形量越大,直至发生破坏。2、6、2高温持久强度在给定得温度下,使材料经过规定时间发生断裂得应力称为钢得持久强度。34三、尺寸、外形、检验与试验1、钢板厚度负偏差在各钟钢板材料标准中均规定了钢板不同厚度范围得钢板厚度允许偏差。作为设计人员应了解钢板厚度负偏差。1、1GB713-2008钢板厚度负偏差,与GB6654得区别。1、2其她容器专用板材得厚度负偏差如GB912-2008GB/T3274-2007

GB/T

19189-2003GB3531-2008GB/T4237-2007352、化学成分各牌号得化学成分,一些元素得上限要求,微量元素要求,在各标准中均有规定。化学成分得允许偏差应符合GB/T222得相关规定。3、冶炼方法应按照容规规定。4、交货状态各标准中均规定了各牌号交货得热处理状态及与之相关各种力学性能指标与试验要求。5、钢板力学性能试验取样方法(GB2975-82)及合格指标应在规定钢板端部垂直于轧制方向切取拉力、冲击及弯曲样坯。如图所示。36376、检验和试验要求抗拉强度极限屈服强度极限