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1、1,MATERIALS FOR PRESSURE VESSELS AND INFLUENCES OF ENVIRORMENT AND TIME ON PROPERTIES OF THESE MATERIALS,3.压力容器用材 以及环境和时间对其材料性能的影响,2,压力容器设计,正确的设计计算（包括强度、刚度和稳定性）计算，将力学响应限制在材料的许用范围内。,合理的材料选择,时间、环境的劣化作用,（充分考虑）,3,3.1 压力容器材料,3.1.1 压力容器常用钢材,3.1.2 有色金属和非金属,3.2 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,3.
2、2.3 热处理,4,3.4 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 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,5,3.1 压力容器材料,3.1.1 压力容器常用钢材,3.1.2 有色金属和非金属,6,3.1.1 压力容器常用钢材,一、钢材形状,主要是板、管材和锻件,7,（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,8,（3）锻件,高压容器的平盖、端
3、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。,主要用途：,分 级：,9,二、钢材类型,10,1、碳素钢,含碳量小于2.06的铁碳合金，含有少量的硫、磷、硅、氧、氮等元素。,11,2、低合金钢,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。,12,压力容器常用低合金钢：,钢板,钢管,锻件,13,应用介绍,1、
4、16MnR,14,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,15,应用介绍,3、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,16,应用介绍,4、20MnMo、 09MnNiD、 2.25Cr-1Mo锻件,17,3、高合金钢,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,18,（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
5、能,在室温的稀硝酸以及弱有机酸中有一定的耐腐蚀性,19,（2）铬镍钢,0Cr18Ni9、0Cr18Ni10Ti、00Cr19Ni10这三种钢均属于奥氏体不锈钢。,20,（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,21,复合板,复合板应用特点：,22,压力容器零部件间焊接还需要焊条、焊丝、焊剂、电极和衬垫等焊接材料。一般应根据待连接件的化学成分、力学性能、焊接性能，结合压力容器的结构特点和使用条件综合考虑选用焊接材料，必要时还应通过试验确定。压力容器用钢的焊接材料可参阅有关标准。,焊接材料：,23
6、,3.1.2 有色金属和非金属,一、有色金属,使用状态：,在退火状态下的强度比较稳定，一般都在退火状态下使用 选用时应注意选择同类有色金属中的合适牌号,压力容器常用有色金属：,24,在没有氧存在的情况下，铜在许多非氧化性酸中都是比较耐腐蚀的。但铜最有价值的性能是在低温下保持较高的塑性及冲击韧性，是制造深冷设备的良好材料。,1、铜及其合金,特性：,25,2、铝及其合金,特性：,铝很轻（密度约为钢的三分之一），耐浓硝酸、醋酸、碳酸、氢铵、尿素等，不耐碱；,在低温下具有良好的塑性和韧性；,使用温度范围为-269200；,有良好的成型和焊接性能。,26,3、镍及镍合金,特性：,在强腐蚀介质中比不锈钢有
7、更好的耐腐蚀性， 比耐热钢有更好的抗高温强度，最高使用温度可 达900。,27,4、钛及钛合金,特性：,对中性、氧化性、弱还原性介质耐腐蚀，如湿氯气、氯化钠和次氯酸盐等氯化物溶液；,具有密度小（=4510kg/m3）、强度高（相当于20R）、低温性能好、粘附力小等优点；,但单位质量价格高，比一般钢材高20倍左右；,使用温度仅限于350以内。,28,二、非金属材料,用途：,它既可以单独用作结构材料，也可用作金属材料保护衬里或涂层,还可以用作设备的密封材料、保温材料和耐火材料。,29,压力容器常用非金属材料：,涂料,工程塑料,不透性石墨,搪瓷,陶瓷,30,1、涂料,涂料是一种有机高分子胶体的混合物
8、， 将其均匀地涂在容器表面上能形成完整而坚韧的薄膜，起耐腐蚀和保护作用。,31,热固性塑料,2、工程塑料,32,3、不透性石墨,具有良好的化学稳定性、导电性和导热性，可用于制造热交换器。,4、陶瓷,具有良好的耐腐蚀性能，且有一定的强度，被用来制造塔、贮槽、反应器和管件。,33,5、搪瓷,搪瓷设备是由含硅量高的瓷釉通过9000C左右的高温锻烧，使瓷釉密着于金属胎表面而制成的。,它具有优良的耐蚀性，较好的耐磨性，广泛用作耐腐蚀、不挂料的反应罐、贮罐、塔和反应器等。,34,具有重量轻、强度高、耐腐蚀性好等优点，是一种很有发展前途的压力容器材料，已被用于制造天然气钢瓶、液化石油气储罐等产品。,复合材料
9、,35,讨论1、是否可以使用国外压力容器材料？可以，但国外应有使用实例，其使用范围应符合材料生产国相应规范和标准的规定，并有材料质量证明书，技术要求不得低于国内相应材料的技术指标。2、压力容器材料的质量如何控制？设采购订货、验收入库、材料保管、材料代用、材料发放和材料使用等6个控制环节。采购订货 采购计划审批、合格及供方确认验收入库 质量证明书审查、实物检查、补项及复验、材料代号编制和标记、材料入库审查材料保管 保管质量检查、标记恢复确认材料代用 材料代用审批材料发放 实物复核材料使用 附加检验、使用前复核、下料时标记移植 焊接材料应建立材料验收、复验、保管、烘干、发放和回收制度。,36,3、
10、材料代用有什么规定？压力容器制造单位对主要受压元件的材料代用，原则上应事先取得原设计单位出具的设计更改批准文件，对改动部位在竣工图上做详细记载。代用材料的性能应优于被代用材料，如16MnR、20R、Q235系列钢板；16Mn、20锻件或钢管的代用等 4、什么是压力容器主要受压元件？压力容器的筒体、封头（端盖）、人孔盖、人孔法兰、人孔接管、膨胀节、开孔补强圈、设备法兰；球罐的球壳板；换热器的管板和换热管；M36以上的设备主螺栓；公称直径大于等于250mm的接管和管法兰。 5、材料质量证明书的内容是什么？材料制造标准、材料牌号及规格、炉（批）号、国家安全监察机构认可标志、材料生产单位名称及检验印鉴标志、化学成分、力学性能等。,
