压力容器材料.

《压力容器材料.》由会员分享，可在线阅读，更多相关《压力容器材料.（44页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。

1、 浙江大学承压设备研究室浙江大学承压设备研究室 MATERIALS FOR PRESSURE VESSELS AND INFLUENCES OF ENVIRORMENT AND TIME ON PROPERTIES OF THESE MATERIALS 3.3.压力容器用材压力容器用材 以及环境和时间对其材料性能的影响以及环境和时间对其材料性能的影响 1 浙江大学承压设备研究室浙江大学承压设备研究室 压力容器设计 结构设计 合理选材 时间、环境的劣化作用 （充分考虑） 应力分析max s pmax p 2 浙江大学承压设备研究室浙江大学承压设备研究室 3.1 3.1 压力容器材料压力容器材料

2、3.1.1 压力容器常用钢材 3.1.2 有色金属和非金属 3.2 3.2 压力容器制造工艺对钢材性能的影响压力容器制造工艺对钢材性能的影响 3.2.1 塑性变形 3.2.2 焊接 本章主要内容本章主要内容 3.2.3 热处理 3 浙江大学承压设备研究室浙江大学承压设备研究室 3.4 3.4 压力容器材料选择压力容器材料选择 3.4.1 压力容器用钢的基本要求 3.4.2 压力容器钢材的选择 3.3 3.3 环境对压力容器用钢性能的影响环境对压力容器用钢性能的影响 3.3.1 温度 3.3.2 介质 3.3.3 加载速率 4 浙江大学承压设备研究室浙江大学承压设备研究室 3.1 压力容器材料

3、3.1.1 压力容器常用钢材 3.1.2 有色金属和非金属 5 浙江大学承压设备研究室浙江大学承压设备研究室 钢材 a.按化学成分分 碳素钢 合金钢 工业纯铁C%0.04% 低碳钢 C% 0.25%（建筑和结构构件用） 中碳钢C%= 0.25%0.6%容器用锻件和螺栓 高碳钢C% 0.6% 低合金钢：合金元素总含量5% 中合金钢： 5%10% 高合金钢： 10% 也可按合金元素种类及组合分为：锰钢、铬钢、铬镍钢、铬钼钢 6 浙江大学承压设备研究室浙江大学承压设备研究室 b.按品质分 普通钢P 0.045%,S 0.055%或P. S 0.05% 优质钢P. S 0.04%，Cu 0.030%

4、高级优质钢P 0.035%,S 0.03%,Cu 0.025% c.按冶金方式分 按炉别分：平炉钢、转炉钢、电炉钢 按脱氧程度和 浇注制度分 沸腾钢:不脱氧，钢锭内产生沸腾现象 C 0.025%,Si 0.07% 镇静钢：脱氧较完全 半镇静钢：介于沸腾钢和镇静钢之间 Si 0.17% 7 浙江大学承压设备研究室浙江大学承压设备研究室 d.按金相组织分 退火状态 正火状态 无相变或部分相变 亚共析钢：铁+珠 共析钢：珠 过共析钢：渗碳体+珠 珠、贝、马、奥 铁、奥、复相钢 e. 按用途分 结构钢：建筑及工程用钢、机械制造用钢、弹簧钢、轴承钢、超高强度钢 工具钢：碳素钢、高速工具钢、合金工具钢（刃

5、具、量具、模具） 特殊性能钢：不锈耐热钢、耐热钢、电热合金、耐磨钢、低温用钢、 电工用钢 专业用钢：船舶用钢、桥梁用钢、钢轨钢、压力容器用钢、锅炉用钢 8 浙江大学承压设备研究室浙江大学承压设备研究室 铁碳合金图 温 度 含碳量 723 1534 900 1147 0.8 2.064.36.67 奥氏体 铁+珠珠+渗 奥+渗 铁+奥 液体 液+奥 液+渗 渗+莱 奥+渗+莱 珠+渗+莱 渗+莱 铁 珠光体 莱氏体 9 浙江大学承压设备研究室浙江大学承压设备研究室 3.1.1 压力容器常用钢材 一、钢材形状主要是板、管材和锻件（棒、丝、铸件） （1）钢板 壳体、封头、板状构件等 下料、卷板、冲压

6、、焊接、热处理 较高的强度、良好的塑性、韧性、 冷弯性能和焊接性能 主要用途： 加工要求: 性能要求： GB3531 低温压力容器用低合金钢钢板 GB6654 压力容器用钢板 10 浙江大学承压设备研究室浙江大学承压设备研究室 （2）钢管 接管、换热管等 无缝钢管、直缝钢管和螺旋焊缝钢管 下料、焊接、热处理 较高的强度、良好的塑性、 韧性、焊接性能 主要用途： 主要类型： 加工要求: 性能要求： 请比较各类钢管的优缺点 11 浙江大学承压设备研究室浙江大学承压设备研究室 （3）锻件 高压容器的平盖、端部法兰与长颈对 焊法兰等 、四个级别。级别 越高， 要求检验项目越多，越严格 ，价格越高。 主

7、要用途： 分 级： 仅需硬度检测 逐件超探、拉伸、冲击试验 筒形、环形、饼形、碗形、长颈法兰锻件、条形、矩形 12 浙江大学承压设备研究室浙江大学承压设备研究室 二、钢板 13 浙江大学承压设备研究室浙江大学承压设备研究室 1、碳素钢板 含碳量小于2.06的铁碳合金，含有少量的硫、磷、铜、氧、氮，以及硅 、锰、铝等元素。 a.钢号 及标准 优质碳素 结构钢 压力容器 专用钢板 Q235-B、Q235-C钢板 20R （R表示压力容器专用钢板） GB6654-1996 强度低，塑性和可焊性较好，价格低廉； 常用于常压或中、低压容器； 也做垫板、支座等零部件材料。 20R的特 点和应用 场合： G

8、B912 4mm GB32744mm p 1.6MPa;t=0350, 20mm(壳体)，高毒勿用 10、20钢钢管； 20、35钢锻件。 14 浙江大学承压设备研究室浙江大学承压设备研究室 2、低合金钢板 是一种低碳低合金钢，合金元素含量较少（总量一般不超 过3%），具有优良的综合力学性能，其强度、韧性、耐 腐蚀性、低温和高温性能等均优于相同含碳量的碳素钢。 特点及优点 采用低合金钢，不仅可以减薄容器的壁厚，减轻重量， 节约钢材，而且能解决大型压力容器在制造、检验、运 输、安装中因壁厚太厚所带来的各种困难。 15 浙江大学承压设备研究室浙江大学承压设备研究室 压力容器常用低合金钢： 16Mn

9、R、15CrMoR、16MnDR、15MnNiDR、 09MnNiDR; 07MnCrMoNbR、07MnCrMoNbDR 16Mn、09MnD; 16Mn、20MnMo、16MnD、09MnNiD、 2.25Cr-1Mo。 （D表示低温用钢） 钢板 钢管 锻件 16 浙江大学承压设备研究室浙江大学承压设备研究室 低合金钢板（GB6654） 钢号生产情况使用情况备注 16MnR=6-120mm 多家生产 大量采用-20475 s=275285MPa 13MnNiMoNbR舞阳重点产品理想的单层 厚板用钢板 -20475 s=380390MPa 德国BHV35改进而成 07MnCrMoVR武钢：

10、宽2600mm 鞍山：宽3400mm 球罐用钢 三峡闸门 日本CF-62钢改进而成， 强度高，可焊性好， s= 490MPa 18MnMoNbR尽量不用 15MnVR已不普遍使用 价格、生产、性能有问题 15MnVNR已取消不用 15MnNbR 新增钢种，相 当日本SPV355 s350MPa，克服了 16MnR两大缺点：强度随 板厚增大而迅速减小；用 于球罐强度不够 17 浙江大学承压设备研究室浙江大学承压设备研究室 3低温用钢板 钢号生产情况使用情况备注 16MnDR重庆、武汉、舞 阳、浦东四家 大量使用 -40100 s=255315MPa 09MnNiDR武钢、舞阳丙烯、 硫化氢（L）

11、储罐 -70 07MnNiCrMoVDR已有多家生产乙烯低温球罐 -40 490MPa 15MnNiDR尽量少用 09Mn2VDR已取消作为低温 容器用钢 18 浙江大学承压设备研究室浙江大学承压设备研究室 4中温抗氢钢板 钢号生产情况使用情况备注 15CrMoR武汉、舞阳、重 庆 已得到较广泛使 用 GB150-98 GB6624-1996 550 14Cr1MoR已有10年历史 GB150-98 A2.3 12Cr2Mo1R已有10年历史 GB150-98附录H 19 浙江大学承压设备研究室浙江大学承压设备研究室 应用介绍 1、16MnR 屈服点 为340MPa级的压力容器专用钢板 是我国

12、压力容器行业使用量最大的钢板 具有良好的综合力学性能、制造工艺性能 主要用于制造中低压压力容器和多层高压容器 20 浙江大学承压设备研究室浙江大学承压设备研究室 应用介绍 2、16MnDR、15MnNiDR、 09MnNiDR 低温压力容器用钢，工作在-20及更低温度的压力容器专用钢板 16MnDR 可用于-40 的钢种 液氨储罐等设备 （降低碳含量，并加镍和微量钒） 15MnNiDR 提高了低温韧性 -40 级低温球形容器 09MnNiDR -70 级低温压力容器用钢 用于制造液丙烯（-47.7 ）、液硫化氢（-61 ）等设备 21 浙江大学承压设备研究室浙江大学承压设备研究室 应用介绍 3

13、、15CrMoR 低合金珠光体热强钢 中温抗氢钢板 用于制造壁温不超过560 的压力容器 22 浙江大学承压设备研究室浙江大学承压设备研究室 应用介绍 4、20MnMo、 09MnNiD、 2.25Cr-1Mo锻件锻件 20MnMo 常制造使用温度为-40470 的重要大中型锻件 良好的热加工和焊接工艺性能 09MnNiD 良好的低温韧性 常制造使用温度为-4045 的低温容器 较高的热强性、抗氧化性和 良好的焊接性能 常制造高温（350480 ） 、高压（ 25MPa）、临氢 压力容器 2.25Cr-1Mo 23 浙江大学承压设备研究室浙江大学承压设备研究室 5 不锈钢板-高合金钢板（GB1

14、50-98） 压力容器中采用的低碳或超低碳高合金钢大多是耐腐蚀、 耐高温钢 铬钢 铬镍钢 铬镍钼钢 生产单位：太原、浦东 24 浙江大学承压设备研究室浙江大学承压设备研究室 （1）铬钢 但不耐硫酸、盐酸、热 磷酸等介质的腐蚀 0Cr13 是常用的铁 素体不锈钢 有较高的强度、塑性、韧性 和良好的切削加工性能 在室温的稀硝酸以及弱有 机酸中有一定的耐腐蚀性 25 浙江大学承压设备研究室浙江大学承压设备研究室 （2）铬镍钢 0Cr18Ni9、0Cr18Ni10Ti、00Cr19Ni10这三种钢均属于奥氏体不锈钢。 但长期在水及蒸汽中工作时，0Cr18Ni9有晶间腐蚀晶间腐蚀倾向 ，并且在氯化物溶液

15、中易发生应力腐蚀应力腐蚀开裂。 0Cr18Ni9 在固溶态，具有良好的塑性、韧性、冷加工性，在 氧化性酸和大气、水、蒸汽等介质中耐腐蚀性亦佳 具有较高的抗晶间腐蚀能力，可在-196600温度范围内长期使用。 0Cr18Ni10Ti 为超低碳不锈钢，具有更好的耐蚀性。 00Cr19Ni10 （相当于SUS304） （相当于SUS304L，但比304L更好：加Ti提高了抗蚀性能，节约Ni） 26 浙江大学承压设备研究室浙江大学承压设备研究室 （3）铬镍钼钢： 耐应力腐蚀、小孔腐蚀的性能良好，适 用于制造介质中含氯离子的设备。 00Cr18Ni5Mo3Si2 是奥氏体-铁素体双 相不锈钢 27 浙江大学承压设备研究室浙江大学承压设备研究室 不锈钢 复合板 基层：与介质不接触，主要起承载作用，通常为碳素钢和低合金钢。 复层：与介质直接接触，要求与介质有良好的相容性，通常为不锈 钢、钛等耐腐蚀材料，其厚度一般为基层厚度的1/101/3。 复合板应用特点： 用复合板制造耐腐蚀压力容器，可大量节省贵重金属， 从而降低 压力容器的制造成本。 复合板的焊接比一般