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1、压力容器常用材料的基本知识1、 、压压力容器用力容器用钢钢板板选选用用时应时应考考虑虑： ： 设计压设计压力；力； 设计设计温度；温度； 介介质质特性；特性； 容器容器类别类别。 。2、从材料力学性能来、从材料力学性能来说说， ，升温等效于升升温等效于升压压， ，降温降温将将导导致致钢钢材的材的脆性增加脆性增加。 。3、 、对对同一种材料来同一种材料来说说， ，随温度和板厚的增加随温度和板厚的增加，其，其许许用用应应力力则则降低降低。因而当容器壳。因而当容器壳 体的名体的名义义厚度厚度处处于于钢钢板板许许用用应应力力变变化的化的临临界界值时值时， ，应应考考虑虑此此问题问题。如。如处处于于 1
2、6mm 的的 Q235-B、 、Q235-C 和和 16mm、 、36mm 的的 Q345R 都会都会发发生生许许用用应应力跳力跳 档档现现象。象。4、 、钢钢材的材的强强度和塑性指度和塑性指标标可通可通过过拉伸拉伸试验试验和和冷弯冷弯试验试验（室温下（室温下进进行）行）获获得。得。5、 、 板材供板材供货时货时薄板薄板以以热轧热轧状状态态供供货货， ，厚板厚板以以正火正火状状态态供供货货（因（因强强度和度和韧韧性下降）。性下降）。6、 、压压力容器用力容器用钢钢板当达到一定的板当达到一定的厚度厚度时时， ，应应在在正火状正火状态态下使用，即使用下使用，即使用正火板正火板， ， 如用于壳体厚度
3、如用于壳体厚度30mm 的的 Q345R 钢钢板必板必须须要求正火状要求正火状态态下供下供货货和使用。需和使用。需 注意：注意：正火正火仅对仅对板材而言，而非整体板材而言，而非整体设备设备。 。 （ （热轧热轧板呈板呈铁红铁红色，正火板呈色，正火板呈铁铁青色）。青色）。7、 、压压力容器用力容器用钢钢与与锅锅炉用炉用钢类钢类同，首先要保同，首先要保证证足足够够的的强强度，度，还还要有足要有足够够的塑性，的塑性， 质质地均匀等。因此，必地均匀等。因此，必须选须选用用杂质杂质(S、 、P)和有害气体含量和有害气体含量较较低的碳素低的碳素钢钢和低合和低合 金金钢钢，均，均为镇为镇静静钢钢。且。且为为
4、保保证证受受压压元件材料的元件材料的焊焊接性能接性能,一般一般须须控制材料的控制材料的含含 碳量碳量0.25%。材料的含碳量升高，。材料的含碳量升高，则则其冲其冲击韧击韧性下降，脆性性下降，脆性转变转变温度升高，在温度升高，在 焊焊接接时时容易容易产产生裂生裂纹纹。 。8、低合金、低合金钢钢的机械性能、耐腐的机械性能、耐腐蚀蚀性、耐性、耐热热性、耐磨性等均比碳素性、耐磨性等均比碳素钢钢有所提高，其有所提高，其 中最常用的是：中最常用的是：Q345R。它不。它不仅仅 S、 、P 含量控制含量控制较严较严，更重要的是要求保，更重要的是要求保证证足足够够 的的冲冲击韧击韧性性，在材料，在材料验验收方
5、面也比收方面也比较严较严格。因此其格。因此其使用使用压压力不受限制力不受限制，使用温，使用温 度上限度上限为为 475，下限，下限为为-20。板厚。板厚为为 3200mm。是。是应应用很广的材料。用很广的材料。9、 、Q345R(GB713-2008，代替原，代替原 16MnR)的使用的使用说说明：明： 、 、Q345R 的适用范的适用范围围是：使用是：使用压压力不限力不限、使用温度、使用温度为为-20475。 。 、 、 Q345R 用作用作压压力容器壳体的板厚力容器壳体的板厚30mm 时时， ，则则容器需容器需焊焊后作退火后作退火热处热处 理理， ，热处热处理的温度理的温度为为 60065
6、0；若；若焊焊前前预热预热至至 100， ，则则板厚可提高至板厚可提高至 34mm。 。 、 、Q345R 钢钢板一般是以板一般是以热轧热轧状状态态供供货货；当板厚；当板厚30mm 时时， ，为为保保证证塑性和塑性和韧韧 性，一般采用性，一般采用正火板正火板，且逐，且逐张钢张钢板板应应超声波超声波检测检测， ，级级合格。合格。 、 、Q345R 用作法用作法兰兰、平盖、管板等厚度、平盖、管板等厚度50mm 时时， ，应应在在正火状正火状态态下使用。下使用。、 、Q345R 属属 C-Mn 钢钢，是屈服，是屈服强强度度为为 350MPa 级级的普通低合金高的普通低合金高强强度度钢钢， ， 具有良
7、好的低温冲具有良好的低温冲击韧击韧性。手工性。手工焊时焊时，若，若为压为压力容器力容器则则一般采用一般采用碱性碱性焊焊条条 （如（如 J507），自），自动焊时动焊时，一般，一般选选用用 H08MnA 或或 H10Mn2 焊丝焊丝和和 HJ431 焊剂焊剂。 。、 、Q345R 钢钢板的板的最小厚度是最小厚度是 3mm， ，钢钢板厚度板厚度负负偏差偏差为为 0.3mm。 。 10、 、Q235-B 适用于：适用于： P1.6MPa、 、0350、壳体、壳体 n20， ，非高度危害非高度危害介介质质。 。11、 、Q235-C 适用于：适用于： P2.5MPa、 、0400、壳体、壳体 n30。
8、 。12、 、奥氏体不奥氏体不锈钢锈钢可用于：使用可用于：使用压压力不限力不限、使用温度、使用温度为为-196700。使用的介。使用的介质质 条件条件为为： ： 介介质质腐腐蚀蚀性性较强较强； ； 防防铁铁离子离子污污染；染； T500的耐的耐热钢热钢或或 T-100的低温用的低温用钢钢。 。13、奥氏体不、奥氏体不锈钢锈钢既是耐酸既是耐酸钢钢，又是耐，又是耐热钢热钢。从。从耐腐耐腐蚀蚀性能来性能来说说，需，需降低含碳量降低含碳量； ； 从从耐高温耐高温性能来性能来说说，需适当，需适当提高含碳量提高含碳量。 。14、 、为为防止奥氏体不防止奥氏体不锈钢产锈钢产生生晶晶间间腐腐蚀蚀，一般采用，一
9、般采用降低不降低不锈钢锈钢的含碳量的含碳量，可采用，可采用 00Cr 或或 0Cr,而不采用而不采用 1Cr。 。 （含碳量低，晶（含碳量低，晶间间不会不会发发生生贫贫 Cr 现现象）象）15、奥氏体不、奥氏体不锈钢锈钢在高温条件下使用在高温条件下使用时时（ （525），），钢钢中中含碳量含碳量应应不小于不小于 0.04%， ， （即采用（即采用 1Cr 或或 0Cr,而不采用而不采用 00Cr）。因）。因为为使用温度高于使用温度高于 525时时， ，钢钢 中含碳量太低，中含碳量太低，强强度和抗氧化性会度和抗氧化性会显显著下降，因此著下降，因此超低碳不超低碳不锈钢锈钢和双相不和双相不锈锈 钢钢
10、都都不可用作耐不可用作耐热钢热钢。 。16、奥氏体不、奥氏体不锈钢锈钢的的焊焊接接接接头头一般均一般均采用射采用射线线进进行行检测检测，而，而不采用超声波不采用超声波检测检测。 。17、奥氏体不、奥氏体不锈钢锈钢制制压压力容器一般力容器一般不需不需进进行行焊焊后消除后消除应应力的力的热处热处理理。 。18、奥氏体不、奥氏体不锈钢锈钢在常温和低温下有很高的塑性和在常温和低温下有很高的塑性和韧韧性，不具磁性。在性，不具磁性。在许许多介多介质质 中有很高的耐中有很高的耐蚀蚀性，其中性，其中铬铬是抗氧化性和耐是抗氧化性和耐蚀蚀性的基本元素。合金中性的基本元素。合金中含碳量含碳量 的增加将降低耐的增加将
11、降低耐蚀蚀性能性能，所以，所以该该含碳量含碳量 0.080.12%左右左右为为高碳高碳级级不不锈钢锈钢， ，钢钢 号前以号前以“1”表示。含碳量表示。含碳量 0.03C0.08%为为低碳低碳级级不不锈钢锈钢， ，钢钢号前以号前以“O”表示。表示。 含碳量含碳量0.03%为为超低碳超低碳级级不不锈钢锈钢， ，钢钢号前以号前以“00”表示。表示。19、在不、在不锈钢焊锈钢焊接接过过程中，其程中，其焊缝热焊缝热影响区影响区产产生晶生晶间间腐腐蚀蚀的的倾倾向很大，因此不向很大，因此不锈锈 钢钢件件焊焊接接时时，要求各，要求各连连接件同接件同时时达到熔点。达到熔点。这对这对等厚板容易保等厚板容易保证证，
12、而当两，而当两连连接接 件相差件相差较较多多时时，就要注意将，就要注意将厚板削薄厚板削薄。不。不锈钢锈钢的的导热导热系数系数 是碳是碳钢钢的的 1/31/4，而，而线线膨膨胀胀系数系数 却是碳却是碳钢钢的的 1.5 倍。因此，在倍。因此，在焊焊接接时时必必须须注意，否注意，否则则 会引起很大的残余会引起很大的残余应应力和力和变变形。形。20、奥氏体不、奥氏体不锈钢锈钢在在 427870范范围围内内缓缓慢冷却慢冷却时时，在晶界上有高，在晶界上有高铬铬的碳化物的碳化物 Cr23C6 析出，造成碳化物析出，造成碳化物邻邻近部分近部分贫铬贫铬，引起晶，引起晶间间腐腐蚀倾蚀倾向，向，这这一温度范一温度范
13、围围 称称为为敏化范敏化范围围。 。21、可能引起奥氏体不、可能引起奥氏体不锈钢锈钢晶晶间间腐腐蚀蚀的的电电解解质质主要是主要是酸性介酸性介质质，如工，如工业业醋酸、甲醋酸、甲 酸、酸、铬铬酸、乳酸、硝酸（常温稀硝酸除外）、草酸、磷酸、酸、乳酸、硝酸（常温稀硝酸除外）、草酸、磷酸、盐盐酸、硫酸、酸、硫酸、亚亚硫酸、尿硫酸、尿 素反素反应应介介质质等。等。对对于以防止于以防止铁铁离子离子污污染染为为目的的奥氏体不目的的奥氏体不锈钢设备锈钢设备， ，则则不需不需 要要进进行晶行晶间间腐腐蚀倾蚀倾向性向性试验试验。 。 防止措施防止措施： ：固溶化固溶化处处理；理；降低降低钢钢中的含碳量中的含碳量；
14、 ；添加添加稳稳定碳化物的元素。定碳化物的元素。22、 、应应力腐力腐蚀蚀： ：是指金属在是指金属在应应力（力（拉拉应应力力）和）和腐腐蚀蚀介介质质的共同作用下（并有一定的的共同作用下（并有一定的温温 度度条件）所引起的条件）所引起的脆性开脆性开裂裂。 。可可产产生生应应力腐力腐蚀蚀破坏的破坏的环环境境组组合主要有：合主要有： 碳碳钢钢及低合金及低合金钢钢：碱液、硝酸：碱液、硝酸盐盐溶液、无水液氨、湿硫化溶液、无水液氨、湿硫化氢氢、醋酸等；、醋酸等； 奥氏体不奥氏体不锈钢锈钢： ：氯氯离子离子、 、氯氯化物化物+蒸汽、湿硫化蒸汽、湿硫化氢氢、碱液等；、碱液等； 含含钼钼奥氏体不奥氏体不锈钢锈钢
15、：碱液、：碱液、氯氯化物水溶液、硫酸化物水溶液、硫酸+硫酸硫酸铜铜的水溶液等；的水溶液等； 黄黄铜铜：氨气及溶液、：氨气及溶液、氯氯化化铁铁、湿二氧化硫等；、湿二氧化硫等； 防止措施防止措施： ：焊焊后消除后消除应应力力热处热处理理。 。23、 、氢氢在常温常在常温常压压下不会下不会对铁对铁碳合金引起碳合金引起氢氢腐腐蚀蚀。当温度在。当温度在 200300时时会会发发 生生“氢氢脆脆”，金属在高温下与，金属在高温下与氢氢反反应应生成甲生成甲烷烷，甲，甲烷烷气在晶界空隙内引起裂气在晶界空隙内引起裂纹纹， ， 使材料的塑性降低。因此，使用温度使材料的塑性降低。因此，使用温度220，可，可不考不考虑
16、氢虑氢腐腐蚀蚀，而，而设计设计温度温度 200与与氢氢气相接触的气相接触的压压力容器用力容器用钢应钢应按按纳尔逊纳尔逊曲曲线选线选材，并材，并应应留有留有 20以以 上的温度安全裕度，上的温度安全裕度，满满足于曲足于曲线线的碳素的碳素钢钢和低合金和低合金钢钢在在氢氢气中使用气中使用须焊须焊后消后消 除除应应力力热处热处理。当理。当压压力很高（力很高（30MPa） ）时时，也可直接采用中温抗，也可直接采用中温抗氢钢氢钢，如，如 15CrMoR、 、14Cr1MoR 等。等。奥氏体不奥氏体不锈钢锈钢在在氢氢气中使用是气中使用是满满意的，意的，焊焊后无需后无需 进进行消除行消除应应力力热处热处理理。 。24、所需不、所需不锈钢钢锈钢钢板厚度板厚度12mm 时时，尽量采用，尽量采用衬衬里、复合、堆里、复合、堆焊
