壓力容器用鋼要求

1、CompanyCompany LOGOLOGO壓力容器用鋼要求壓力容器用鋼要求石佳昊石佳昊 張坤張坤 趙陽趙陽 壓力壓力容器用鋼是指制造容器用鋼是指制造壓力容器殼體、封壓力容器殼體、封 頭等部件頭等部件用的鋼，主要為優(yōu)質(zhì)碳素鋼、優(yōu)用的鋼，主要為優(yōu)質(zhì)碳素鋼、優(yōu) 質(zhì)低合質(zhì)低合 金鋼和合金鋼金鋼和合金鋼。這這類鋼對化學(xué)成分和質(zhì)量控制要求嚴格，類鋼對化學(xué)成分和質(zhì)量控制要求嚴格，要要保證保證最低強度和足夠的韌性，適合焊接最低強度和足夠的韌性，適合焊接，必要時，必須滿足高溫和低溫的特殊性能必要時，必須滿足高溫和低溫的特殊性能要求。要求。 安全安全可靠性是壓力容器最重要的質(zhì)量可靠性是壓力容器最重要的質(zhì)量特性

2、，并且與其自身的選材有著密切的關(guān)特性，并且與其自身的選材有著密切的關(guān)系。為保障壓力容器的安全性，壓力容器系。為保障壓力容器的安全性，壓力容器用鋼必須滿足的基本要求是：壓力容器用用鋼必須滿足的基本要求是：壓力容器用鋼要具有較高的強度，良好的塑性、韌性、鋼要具有較高的強度，良好的塑性、韌性、制造性能和與介質(zhì)相容性制造性能和與介質(zhì)相容性。 壓力壓力容器用鋼是否滿足要求，可以從容器用鋼是否滿足要求，可以從以下幾個方面進行分析。以下幾個方面進行分析。 化學(xué)成分化學(xué)成分1 力學(xué)性能力學(xué)性能2 制造工藝性能制造工藝性能3物理化學(xué)性能物理化學(xué)性能4碳、硅、錳、磷、硫、鉻、鎳、鉬、鈦、釩化學(xué)成分鎢、鈮、鈷、銅、

3、鋁、硼、氮、稀土 碳碳（C）：鋼中含碳量增加，屈服點）：鋼中含碳量增加，屈服點和抗拉強度升高，但塑性和沖擊性降低。和抗拉強度升高，但塑性和沖擊性降低。當碳量當碳量0.23%超過時，鋼的焊接性能變超過時，鋼的焊接性能變壞，因此用于焊接的低合金結(jié)構(gòu)鋼，含碳壞，因此用于焊接的低合金結(jié)構(gòu)鋼，含碳量一般不超過量一般不超過0.20%。碳量高還會降低。碳量高還會降低鋼的耐大氣腐蝕能力，在露天料場的高碳鋼的耐大氣腐蝕能力，在露天料場的高碳鋼就易銹蝕；此外，碳能增加鋼的冷脆性鋼就易銹蝕；此外，碳能增加鋼的冷脆性和時效敏感性和時效敏感性。磷（磷（P）：在一般情況下，磷是鋼中有害）：在一般情況下，磷是鋼中有害元素，

4、增加鋼的元素，增加鋼的冷冷脆性脆性，使，使焊接性能變壞焊接性能變壞，降低塑性降低塑性，使冷彎性能變壞。因此通常要，使冷彎性能變壞。因此通常要求鋼中含磷量小于求鋼中含磷量小于0.045%，優(yōu)質(zhì)鋼要求，優(yōu)質(zhì)鋼要求更低些。更低些。硫（硫（S）：硫在通常情況下也是有害元素。）：硫在通常情況下也是有害元素。使鋼產(chǎn)生使鋼產(chǎn)生熱熱脆性脆性，降低鋼的延展性和韌性，降低鋼的延展性和韌性，在鍛造和軋制時造成裂紋。硫?qū)附有阅茉阱懺旌蛙堉茣r造成裂紋。硫?qū)附有阅芤膊焕?，也不利，降低耐腐蝕性降低耐腐蝕性。所以通常要求硫。所以通常要求硫含量小于含量小于0.055%，優(yōu)質(zhì)鋼要求小于，優(yōu)質(zhì)鋼要求小于0.040%。在鋼中加入

5、在鋼中加入0.08-0.20%的的硫，可以改善切削加工性，通常稱硫，可以改善切削加工性，通常稱易切削易切削鋼。鋼。 錳（錳（Mn）：在煉鋼過程中，錳是良好的）：在煉鋼過程中，錳是良好的脫氧劑脫氧劑和和脫硫劑脫硫劑，一般鋼中含錳，一般鋼中含錳0.300.50%。在碳素鋼中加入。在碳素鋼中加入0.70%以上時以上時就算就算“錳鋼錳鋼”，較一般鋼量的鋼不但有足夠，較一般鋼量的鋼不但有足夠的韌性，且有較高的強度和硬度，提高鋼的韌性，且有較高的強度和硬度，提高鋼的淬性，改善鋼的熱加工性能，如的淬性，改善鋼的熱加工性能，如16Mn鋼比鋼比A3屈服點高屈服點高40%。錳量增高，減弱。錳量增高，減弱鋼的抗腐蝕

6、能力，降低焊接性能。鋼的抗腐蝕能力，降低焊接性能。鉻（鉻（Cr）：在結(jié)構(gòu)鋼和工具鋼中，鉻能顯）：在結(jié)構(gòu)鋼和工具鋼中，鉻能顯著提高強度、硬度和耐磨性，但同時降低著提高強度、硬度和耐磨性，但同時降低塑性和韌性。鉻又能提高鋼的抗氧化性和塑性和韌性。鉻又能提高鋼的抗氧化性和耐腐蝕性，因而是不銹鋼，耐熱鋼的重要耐腐蝕性，因而是不銹鋼，耐熱鋼的重要合金元素。合金元素。硅（硅（Si）：在煉鋼過程中加硅作為還原劑）：在煉鋼過程中加硅作為還原劑和脫氧劑。如果鋼中含硅量超過和脫氧劑。如果鋼中含硅量超過0.50-0.60%，硅就算合金元素。硅能顯著提，硅就算合金元素。硅能顯著提高鋼的彈性極限，屈服點和抗拉強度，故高

7、鋼的彈性極限，屈服點和抗拉強度，故廣泛用于作彈簧鋼廣泛用于作彈簧鋼。硅。硅和鉬、鎢、鉻等結(jié)和鉬、鎢、鉻等結(jié)合，有提高抗腐蝕性和抗氧化的作用，可合，有提高抗腐蝕性和抗氧化的作用，可制造耐熱鋼。含硅制造耐熱鋼。含硅14%的低碳鋼，具的低碳鋼，具有極高的導(dǎo)磁率，用于電器工業(yè)做矽鋼片。有極高的導(dǎo)磁率，用于電器工業(yè)做矽鋼片。硅量增加，會降低鋼的焊接性能。硅量增加，會降低鋼的焊接性能。 Q345R是鋼板中的一大類是鋼板中的一大類容器中板容器中板 牌號牌號表示方法：表示方法：Q345R 16MnR 16MnG 。 例如例如：Q345R。Q“屈屈”漢語拼音首位字母。漢語拼音首位字母。345屈服強度值。屈服強度

8、值。R：“容容”漢語拼音首位字母。漢語拼音首位字母。 Q345R鋼是屈服強度為340MPa級的壓力容器專用板，它具有良好的綜合力學(xué)性能和工藝性能。磷、硫含量略低于低合金高強度鋼板Q345(16Mn)鋼，除抗拉強度、延伸率要求比Q345(16Mn)鋼有所提高外，還要求保證沖擊韌性。它是目前我國用途最廣、用量最大的壓力容器專用鋼板。 另外，化學(xué)成分對熱處理也有決定性的影另外，化學(xué)成分對熱處理也有決定性的影響，如果對成分控制不嚴格，就達不到處響，如果對成分控制不嚴格，就達不到處理效果。理效果。 力學(xué)性能力學(xué)性能 強度 抗拉強度 屈服強度 持久極限 蠕變極限 疲勞極限塑性 斷后伸長率 斷面收縮率韌性

9、沖擊吸收功 韌脆轉(zhuǎn)變溫度 斷裂韌性 壓力容器用鋼設(shè)計理念壓力容器用鋼設(shè)計理念 壓力壓力容器用鋼需要在滿足韌性的前提容器用鋼需要在滿足韌性的前提下，下，提高強度、提高塑性儲備量提高強度、提高塑性儲備量。 而而機械產(chǎn)品通常希望提高材料的機械產(chǎn)品通常希望提高材料的屈強比屈強比，壓力，壓力容器對材料力學(xué)性能的要求容器對材料力學(xué)性能的要求重視鋼材的韌性，重視鋼材的塑性儲備量。重視鋼材的韌性，重視鋼材的塑性儲備量。 韌性韌性是材料在斷裂前吸收變性能量的能力，是材料在斷裂前吸收變性能量的能力，是衡量材料對缺口敏感性的力學(xué)性能指標，尤其能是衡量材料對缺口敏感性的力學(xué)性能指標，尤其能反映材料在低溫或有沖擊功作用

10、是對缺口的敏感性反映材料在低溫或有沖擊功作用是對缺口的敏感性。夏比夏比V型缺口沖擊吸收功型缺口沖擊吸收功AKV，與斷裂韌，與斷裂韌性有較好的數(shù)值聯(lián)系，能較好地反映材料性有較好的數(shù)值聯(lián)系，能較好地反映材料的韌性，鋼制壓力容器一般采用焊接制造，的韌性，鋼制壓力容器一般采用焊接制造，設(shè)計時應(yīng)當要求焊接接頭在低溫沖擊試驗設(shè)計時應(yīng)當要求焊接接頭在低溫沖擊試驗時的沖擊功不低于其母材在規(guī)定的相應(yīng)設(shè)時的沖擊功不低于其母材在規(guī)定的相應(yīng)設(shè)計值，否則容器的最低使用溫度應(yīng)高于低計值，否則容器的最低使用溫度應(yīng)高于低溫沖擊試驗溫度。溫沖擊試驗溫度。 制造工藝性制造工藝性冷加工 焊接冷加工冷加工壓力壓力容器在制造過程中進行

11、冷卷、冷沖壓加工的零部件容器在制造過程中進行冷卷、冷沖壓加工的零部件要求鋼材有良好的冷加工成型性能和塑性，其斷后伸長要求鋼材有良好的冷加工成型性能和塑性，其斷后伸長率率5應(yīng)在應(yīng)在1520%以上。為檢驗鋼板承受彎曲變形能以上。為檢驗鋼板承受彎曲變形能力，可根據(jù)鋼板的厚度，選用合適的彎心直徑，在常溫力，可根據(jù)鋼板的厚度，選用合適的彎心直徑，在常溫下做彎曲角度為下做彎曲角度為180的彎曲實驗。試樣外表面無裂紋的的彎曲實驗。試樣外表面無裂紋的鋼材方可用于壓力容器制造。鋼材方可用于壓力容器制造。 壓力容器各零件間主要采用焊接性能，因此焊接性壓力容器各零件間主要采用焊接性能，因此焊接性很重要。很重要。 鋼

12、材鋼材的可焊性主要取決于其化學(xué)成分，主要是含碳的可焊性主要取決于其化學(xué)成分，主要是含碳量。含碳量愈低，愈不易產(chǎn)生裂紋量。含碳量愈低，愈不易產(chǎn)生裂紋,可焊性愈好。其次，可焊性愈好。其次，合金元素對鋼材的可焊性也有不同程度的影響，這種影合金元素對鋼材的可焊性也有不同程度的影響，這種影響通常是用碳當量響通常是用碳當量Ceq來表示。來表示。 國際國際焊接學(xué)會所推薦的碳當量公為焊接學(xué)會所推薦的碳當量公為: 一般認為小于一般認為小于0.4%時，可焊性優(yōu)良；大于時，可焊性優(yōu)良；大于0.6%，可，可焊性差焊性差 物理性能物理性能壓力容器材料的物理性能也是選材時要考慮的。壓力容器材料的物理性能也是選材時要考慮的。壓力容器使