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1、材料是构成设备的物质基础，决定压力容器安全性的内在因素是结构和材料性能，外在因素是载荷、时间和环境条件。因此选择合适的材料是压力容器质量保证的一个重要环节。为使压力容器在全寿命周期内安全可靠地运行，设计师不但要了解原材料性能，而且要了解制造工艺、使用环境和时间对材料性能的影响规律。一、我国钢材的生产现状一、我国钢材的生产现状近年来，随着我国发展阶段和经济结构的变化，钢材消费结构发生了很大变化，与之相适应，我国钢铁产品生产结构也有明显改变。板带材比重呈持续增加趋势，长材比重则持续下降。尤其是近五年来，由于钢铁新建项目以板带材为主，板带材产量一直保持较高增长速度，板带比明显提高。我国铁矿资源的探明
2、储量为 400 多亿吨，仅次于俄罗斯（1100 亿吨） ，巴西（800 亿吨） ，居世界第三位。但是富矿较少而贫矿居多。我国铁矿资源分布普遍，除上海、天津两市外，各省区均有一定的探明储量。从产区看，我国 65以上都集中在鞍本、攀西、冀东北京、五台岚县、宁芜庐枞、鄂西和包白七大片。分布较广、相对集中是我国钢铁资源分布的简明概括。主要钢产品有：线材线材：线材主要用于建筑施工，部分用于生产拉丝。基本建设投资与线材的使用密切相关。1999 年全国线材的消费量大约为 25002600 万吨。今后二、三年内，固定资产投资增长幅度不会提高，大大低于前些年的增长速度，一些城市房地产业尚有大量的商品房未能消化。
3、我国线材产量虽然很大，品种结构也在不断改善，但仍有少量产品难以满足国内需求。如生产优质钢丝绳、钢帘线、高强度预应力钢丝、钢绞线、高级弹簧钢丝等产品的线材，国内产品在品种规格、质量性能等方面与制品加工要求存在较大的差距，需要通过进口满足。但这类线材进口量不大，全年预计在 20 万吨左右。小型材小型材：小型材主要为螺纹钢、小型角钢等型钢品种。相当大的部分用于施工建设。其市场走势与线材相差不大。预计近几年内小型钢消费量在 3100 万吨左右，增长幅度不大。国内小型材生产能力较大，随着需求的增长，企业产量也会相应提高，不会出现供应紧张局面。由于国家开发西地区，近几年内基本建设开工项目增长较多，西部地区
4、建筑用钢材需求将有较多增加。薄板薄板：薄钢板是今后若干年内产需增长较快的钢材品种。薄板，特别是冷轨薄板、镀锌板等历来为国内生产不足的产品。有一些薄板，如食品罐头用材、小轿车用板、某些家用电器用板、不锈钢板等，对进口依赖程度较高，每年至少有 400 万吨属于非进口不可的产品。国际市场价格的走高，自然会带动这些产品价格的相应上扬。今后市场份额中，薄板需求会有明显增加。预计今后几年内，各类薄板的需求量将逐步上升到 3000 万吨水平以上。其中出口量增长较快。值当注意的是，近两年国内陆续有一批薄板项目竣工投产，国内产能增加较多。预计几年内薄板产量超过 2500 万吨，不足部分通过进口解决，不会出现全面
5、性紧张局面。中厚钢板中厚钢板：中厚钢板主要用于机械行业，是机械、造船、容器、锅炉、军工等部门的2重要材料。据有关部门对机械行业、造船工业、轻工行业、石化行业的工业部门的调查，这些行业今后几年内会有较快增长，以及加入世界贸易组织后，相关产品出口也会增加。因此，中厚钢板也是需求增加较多的品种之一。今后数年内，全国中后板需求量在 2000 万吨以内，但是，我国中厚板的增产能力较大，目前仍、处于限产状态，总体市场仍然供大于求，价格即使上扬，幅度也不会很大。硅钢片硅钢片：今后几年内国内钢材市场上热轧硅钢片将供大于求，价格上涨的可能性不大，而冷轧硅钢片将转热，价格会小幅上扬。据预测，若干年仙全国硅钢片消费
6、量在 180 万吨左右，国内产量在 170 万吨左右，供需存在一定的缺口，大部分是冷轧硅钢片。 焊管焊管：目前我国拥有的焊管机近 2000 台，居世界首位。1999 年实际产量 450 万吨左右。预计 2000 年焊管需求生产能力大大超过实际需要，特别是中小规格的焊管产能更是过剩。因此，中小规格的普通焊管近几年内都为供大于求。为了促进市场价格的回升，焊管必须实行持续限产，同时大量关停一些污染严重，质量低劣的小企业生产。钢铁工业作为我国国民经济的基础产业，得到了迅速发展。在经历了以数量扩张为主的发展时期后，钢铁工业已进入了加速结构调整、全面提高竞争力为主的阶段。希望我们能加快步伐，让我们的钢铁行
7、业更加繁荣二、压力容器用钢的基本要求二、压力容器用钢的基本要求压力容器用钢板比一般钢板的要求更严，主要体现在，对化学成分的控制较严，抽样检验率较高，力学性能检验中增加了冲击值的要求。基本要求：较高的强度，良好的塑性，韧性，制造性能，以及与介质的相容性。（1）化学成分化学成分 含 C 量0.25% ,C 含量高，使强度增加，可焊性变差，加入 V，T ，Nb 可提高强度和i韧性S.P 有害元素,S降低塑性和韧性,P增加脆性（低温脆性）压力容器用钢，S.P 含量0.6%可焊性差，我国对此尚无规定。CegCeg三、压力容器选材料应综合考虑的因素三、压力容器选材料应综合考虑的因素（1）压力容器的使用条件
8、压力容器的使用条件 使用条件包括设计温度、设计压力、介质特点、操作特点。（a）设计温度 Q235 系列不适用于 0以下15CrMoR,12CrlMoV 抗氢钢，适于高温，高压临氢的压力容器。（b）设计压力 压力很高容器，选用高强度钢或超高强度钢，由于钢的韧性随强有力度提高而降低，须注意二者的匹配在满足强度要求前提下，尽量采用塑性韧性好的材料。（c）介质选材应考虑与介质的相容性碳素钢用于腐蚀性不强的常压，低压容器，壁厚不大，中压容器。低合金高强度钢用于腐蚀性不强,壁厚较大（38mm）的受压容器。珠光体耐热钢用作抗高温氢或硫化氢腐蚀或设计温度为 350650的压力容器用耐热钢。不锈钢用于腐蚀性较强
9、，或设计温度500（低合金钢碳素钢。需较厚不锈钢时，尽量采用复合材料衬里。堆焊或多层结构。（5）规范标准规范标准压力容器用钢有其特殊要求，使用温度的上，下限使用条件均应满足规范标准要求。对国外材料，应符合国外有关规范标准并应有成功使用经验。四、压力容器常用钢材四、压力容器常用钢材（1）钢材形状钢材形状从钢厂生产出的钢材包括：钢板、钢管、钢棒、钢丝、锻件、铸件等；压力容器使用的钢材主要是：板材，管材和锻件。a.钢板钢板卷焊制圆筒，冲压可制成封头。应具有性能：较高的强度及良好的塑性、韧性、冷弯性能和焊接性能。b.钢管用于接管，换热管等；要求：较高的强度和塑性，良好焊接性能。c.锻件用作：高压容器的
10、平、盖端部法兰，接管法兰。（2）钢材类型钢材类型 按化学成分分，可分为碳素钢、低合金钢、高合金钢。a.碳素钢 含 C 量(0.250.35)TmTm：金属材料的熔点Tc：碳钢350低合金钢400450耐热合金钢600高温反应炉炉管，表面温度达 1000压力 3.5Mpa，材料劣化现象有:晶界氧化：热应力大，易使表面氧化膜破裂，促进晶界氧化渗碳：耐热钢长期在高温下使用，铬的氧化膜逐步长大，由于膨胀系数与基体合金差别大，随着温度波动，产生裂纹，基体中贫络，氧化膜再生固难，从而加速渗 c。（2 2）介质）介质介质可能引起材料腐蚀，组织性能的改变。1.1.腐蚀概述腐蚀概述 CorrosionCorro
11、sion按腐蚀机理，可分为两大类a.电化学腐蚀金属在电解质中，由于各部位电位不同，形成微电池，在电子交换过程中产生电流，作为负级的金属被逐渐溶解的一种腐蚀。如碳素钢在水或潮湿环境中的腐蚀。b.化学腐蚀金属在介质中直接发生化学反应的腐蚀按腐蚀的形成，也可分为两大类a.全面腐蚀与腐蚀介质直接接触的全部或大部分金属表面发生比较均匀的大面积腐蚀。危害：厚度变薄，强度不足，发生膨胀以至爆破。防止：选用耐腐蚀材料，衬里或堆焊。b.局部腐蚀集中在金属表面局部区域的腐蚀常见形式有;晶间腐蚀 intergranular corrosion 腐蚀沿晶粒边界和邻近区域产生和发展，而晶粒本身腐蚀很轻微。危害很大，不易
12、被察觉。腐蚀环境，电解质溶液，过热水，蒸汽，高温水和熔融金属等。防止：在奥氏体不锈钢中加入稳定化之素（T ，V）或采用超低 C 不锈钢（OOCr18N 9）ii小孔腐蚀（孔蚀，点蚀） pitting在金属表面产生针状，点状，小孔状局部腐蚀。产生：卤素离子，氯化物，溴化物静滞的液体中。防止：提高流速，增加 Mo 降低介质中 CI.I 含量缝隙腐蚀 crevice corrosion10缝隙中积存静止介质或沉淀物引起的腐蚀。避免：避免或减少缝隙形成。介质的流动死角（区）使液体排净,胀焊并用，减少管子与管板间缝隙。2.2.应力腐蚀应力腐蚀 StressStress CorrosionCorrosio
13、n在拉伸应力和特定腐蚀介质的共同作用下，导致材料开裂或早期破坏断裂前往往无明显塑性变形，危险性很大特点拉应力大于临界值特定合金和介质的组合如：氯化物溶液中，面心立方晶体(face-centered cubic)的奥氏体不锈钢易发生应力腐蚀，而体心立方晶体(body-centered cubic)的铁素体不锈钢不容易发生。常见的应力腐蚀防止：合理选择材料，H2S 采用抗 H2S 的钢，如 12Cr2MoAlV 减少或消除残余应力，焊后消除应力热处理。改善介质条件，减少有害离子成分，添加缓性剂（吸附在金属表面上）涂层保护。合理设计结构，避免缝隙。（3 3）加载速率）加载速率 用应力速率（Pa/s）
14、或应变速率（S-1）表示。应变速率在 10-410-1 S-1的范围材料力学性能无明显变化，应变速率在 10-4 S-1以上，有显著影响。原因：加载速度较高，材料无充分时间产生滑移变形，使材料继续处于一种弹性状态，使s 随之增大而塑性和韧性下降，脆性断裂倾向增加。11结结 语语应力分析是压力容器选材和确定结构尺寸的基础，但应力分析本身并不能提高其安全性。决定压力容器安全性的内在因素是结构和材料性能，外在因素是载荷、时间和环境条件。材料是构成设备的物质基础，学习过程设备设计必须掌握材料知识。合理选材是压力容器设计的基本任务之一。影响材料性能的因素很多，合理选材更依赖于定性分析和经验积累，往往是压力容器设计的难点。通过对压力容器材料及环境和时间对其性能的影响的学习，我们了解材料性能，制造工艺、使用环境和时间对材料性能的影响规律。所以在实际使用时我们要加强学习，多收集相关资料及经验，从而使压力容器在全寿命周期内安全可靠地运行，为以后的压力容器设计打下宝贵基础。12。
