压力容器,材料选择

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1、为了适应公司新战略的发展,保障停车场安保新项目的正常、顺利开展,特制定安保从业人员的业务技能及个人素质的培训计划压力容器,材料选择铬钼钢是压力容器常用钢之一,它广泛用于炼油、化工及各类加氢装置和重整装置中的临氢设备上,具有优异的抗氢腐蚀性能和良好的高温强度,是高温高压容器壳体和封头的首选材料。是目前世界上广泛使用的热强钢和抗氢钢。由于在低碳钢中加入了Cr、Mo等合金元素,大大提高了钢的综合性能。如具有良好的高温力学性能、抗高温氧化性能、抗腐蚀性能、良好的韧性、工艺性能和可焊性,故被广泛用于制造石油化工、煤转化、核电、汽轮机缸体、火电等使用条件苛刻、腐蚀介质珞钼钢特性:1.耐热性金属材料抵抗高温

2、氧化能力,称耐热性或抗氧化性。它要求钢材在中、高温条件下金相组织稳定,否则就可能产生石墨化现象。如碳素钢在425以上,钢在475以上长时间使用时,钢中的渗碳体会自行分解析出碳原子,产生石墨化,金属材料的脆性急剧增大。此外,耐热钢还要求钢材具有较高的高温持久强度和蠕变极限。而含有热稳定好和强碳化物形成元素Cr、Mo、V的铬钼钢,可提高渗碳体的分解温度,阻止石墨化的发生,从而提高钢材高温持久强度极限和蠕变极限。2抗氧化性金属材料因吸收氢而导致塑性降低、性能恶化的现象称为氢损伤,也可以称为氢脆。酸洗、电解或腐蚀反应产生的氢,金属凝固后内部残存的氢,以及介质环境中的氢都可能被材料吸收而扩散至内部引起氢

3、脆。氢损伤可以导致多种形式的材料失效,如氢鼓泡、氢致脆性开裂、高温氢腐蚀等。对于石化行业中的临氢容器,选用铬钼钢主要是为了防止高温氢腐蚀。3.回火脆性这里所谈的回火脆性是指钢材长期在某一温度范围内操作而产生的冲击韧性下降现象。Cr-Mo钢的回火脆性在370595的温度范围内,接近这个温度范围的上限时,脆化速度高,接近这个温度下限时,脆化发缓慢。炼油工业中的加氢反应器等临氢压力容器就正好长期操作在这一温度范围内,这一现象引起人们极大的关注。脆化材料和非脆化材料的差别,仅表现在缺口冲击韧性和韧脆转变温度的不同,而拉伸性能无明显的差别。回火脆化的程度一般是靠韧脆转变温度的升高来表现的。回火脆化对上平

4、台冲击功仅有轻微的影响。大量的试验表明,在压力容器常用的Cr-Mo钢中,含Cr量为2%3%的Cr-Mo钢回火脆化倾向最严重。在P(磷)、SbSnAs微量不纯元素含量高的情况下,脆化倾向特别显著,多量的Si和Mn对脆化具有促进作用。压力容器用钢材料(2)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近年来,随着我国发展阶段和经济结构的变化,钢

5、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储量为400多亿吨,仅次于俄罗斯,巴西,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

6、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。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

7、,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,西部地区建筑用钢材需求将有较多增加。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

8、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,不会出现全面性紧张局面。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XX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:今后几年内国

9、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:目前我国拥有的焊管机近XX台,居世界首位。1999年实际产量450万吨左右。预计XX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

10、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,让我们的钢铁行业更加繁荣二、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。化学成分含C量%,C含量高,使强度增加,可焊性变差,加入V,Ti,Nb可提高强度和韧性有害元素,S降低塑性和韧性,P增加脆性压力容器用钢,含量耐腐蚀性对材料的选择起决定性的作用。材料的耐蚀程度会影响设备使用寿命、产品的质量,有时甚至影响化学反应的进行。因此,考虑材料的耐蚀性是化工容器材料

11、选择中的一个重要问题。材料的腐蚀速度在工程上常用Ka(mma)来表示,材料腐蚀速度在1mma以下的,可认为能用于化工容器。有关材料的耐蚀性可在材料腐蚀和防腐手册中查得。4制造工艺性能材料的制造工艺性能包括可锻性、可焊性、切削加工性及研磨、冲压性能、热处理性能等。对制造化工容器的钢材来说,焊接性能和压力加工性能就显得更为重要。(1)可焊性是指金属材料在一定的焊接工艺条件下能否获得优良焊接接头的性能。一种金属,如果能用较普通又简便的焊接工艺获得优质接头,则认为这种金属具有良好的可焊性;反之,如果要用很复杂或特殊的焊接工艺才能获得优质接头,则认为它的可焊性差。通常,把金属材料在焊接时产生裂纹的敏感性

12、及焊接接头区力学性能的变化作为评价材料可焊性的主要指标。钢材焊接性能的好坏主要取决于它的化学组成。而其中影响最大的是碳元素,也就是说金属含碳量的多少决定了它的可焊性。钢中的其他合金元素大部分也不利于焊接,但其影响程度一般都比碳小得多。钢中含碳量增加,淬硬倾向就增大,塑性则下降,容易产生焊接裂纹。所以含碳量越高,可焊性越差。所以,常把钢中含碳量的多少作为判别钢材可焊性的主要标志。含碳量小于025的碳钢和低合金钢,一般都具有良好的可焊性。含碳量增加,大大增加焊接的裂纹倾向,所以,含碳量大于025的钢材不应用于制造锅炉、压力容器。在特殊条件下,如选用含碳量超过025的材料(有些低合金钢可焊性较差,必

13、须采取特殊的焊接工艺),必须得到设计单位总技术负责人批准。制造单位应对这类材料进行焊接性能试验和焊接工艺评定,合格后,报省级以上锅炉压力容器安全监察机构备案。制造一般受压容器所用钢材的含碳量最好不大于025。(2)其他材料成型的主要方法是滚卷与冲压。材料中的夹渣、气孔等缺陷易在加工过程中形成裂纹或微裂纹。材料的冷作硬化性会降低塑性指标,而且会在受热时出现结晶粗化,降低强度。一般材料的残余变形超过3时,需经退火处理。5价格与采源设备成本的很大一部分决定于材料的价格。因此,在选用材料时,应了解它们的价格。如果将碳素钢板Q235-A的价格定为1,其余的板材相对价格大致有如下关系,16MnR为14、2

14、0R(20g)为18、铬钢(1Cr13,2Cr13)为51、高合金钢0Cr18Ni10为141。当然,采用价廉的材料不一定在经济上就是合理的,因为价贵的材料可能具有较好的性能,用它可以制成器壁较薄而轻的容器,而且使用年限也比较长,经济效果更好。分析材料的经济性不能仅看它们的价格,同时要看国家的资源情况。应多用普通易取的材料,少用昂贵稀缺的材料;多用国产材料,少用或不用进口材料。二、影响材料性能的因素影响材料性能的因素主要有冶炼方法、合金元素、制造工艺、操作温度、介质的腐蚀性等。1冶炼方法炼钢过程是把生铁中含有的大量有害杂质元素,在氧化反应作用下转变成氧化物进入炉气和炉渣中排除生产较纯金属的过程

15、,所以炼钢过程也是氧化过程。根据冶炼方法和使用设备不同,可分平炉钢、转炉钢、电炉钢和坩埚钢。按炼钢炉炉衬不同,还可分为酸性钢和碱性钢。根据钢锭型式和脱氧情况,又可分镇静钢、半镇静钢和沸腾钢。目前,压力容器主要用碱性平炉钢和碱性电炉钢。由于碱性炉熔炼去磷能力很好,因此厚截面钢板一般都采用这种方法冶炼,使钢中磷含量降至最低。另外,电炉操作时,可以倾倒放渣,不断地调整炉渣量,使易氧化的元素,如铬和锰等具有较高的回收率,可以获得硫化物和氧化物夹杂很低的高纯净钢。其次,由于压力容器的操作压力和容器容积不断增加,特大型锻件的需要量也随之增多,这种锻件的压缩变形较小,热处理后不易获得此钢种应能达到的力学性能,因此提高钢的纯度是特别重要的。为了提高低合金钢的可焊性,消除白点和开裂,必须降低钢锭(尤其是大型锻件的钢锭)中的氢含量。目前,一般采用真空除气技术降低氢含量,改善锻件(尤其是特大型锻件)的纯度。除此而外,真空除气还能减少钢中的氧和氮含量。减少含氧量也就是减少了脱氧剂的用量,使钢更加纯净。经真空去气处理的钢,因非金属夹杂物减少,改善了钢的疲劳特性。2合金元素为了提高钢的力学性能,必须在钢中添加一些合金元素,其中最主要的有锰、硅、铬、镍、钼、钛、铌、钒、铝和铜等。这些元素添加在钢中后,对钢的物理性

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