培訓講稿壓力容器基礎知識

2021年壓力容器設計、校核、審核人員培訓班

壓力容器根底知識方德明教授浙江工業(yè)大學2021年6月31日2021-6-311講授內(nèi)容壓力容器設計TEXT1TEXT2TEXT3TEXT4壓力容器用材及要求壓力容器的界定及分類壓力容器壓力管道設計許可規(guī)則2021-6-312?特種設備平安監(jiān)察條例?第一條規(guī)定：特種設備是指涉及生命平安、危險性較大的鍋爐、壓力容器〔含氣瓶〕、壓力管道、電梯、起重機、客運索道、大型游樂設施、場〔廠〕內(nèi)機動車輛。壓力容器是最重要的特種設備之一。

法律行政法規(guī)部門規(guī)章平安技術標準引用標準共五個層次

2021-6-313壓力容器設計、制造、安裝維修和檢驗實行許可規(guī)那么，使用實行登記制度。設計是保證壓力容器質(zhì)量和平安運行的第一個重要階段。2021-6-3141、壓力容器的界定及分類1.1壓力容器定義盛裝壓力介質(zhì)的密閉容器(PressureVessel)

盛裝氣體或者液體、承載一定壓力的密閉容器新《容規(guī)》適用壓力容器本體和安全附件2021-6-315壓力容器與外部管道或者裝置連接的第道環(huán)向坡口面、螺紋連接的第一個螺紋接頭端面、法蘭連接的第一法蘭密封面、專用連接件或者管件連接的第一個密封面

壓力容器本體界定在下述范圍內(nèi)：壓力容器開孔局部的承壓蓋及其緊固件非受壓元件與壓力容器的連接焊縫2021-6-316

壓力容器本體中的主要受壓元件包括：殼體、封頭〔端蓋〕；膨脹節(jié)；設備法蘭；球罐的球殼板；換熱器的管板和換熱管；M36以上〔含M36〕的設備主螺栓；公稱直徑大于等于250mm的接管的管法蘭。2021-6-317

壓力容器的平安附件包括：直接連接在壓力容器上的平安閥；爆破片裝置；緊急迫斷裝置；壓力表；液位表；測溫儀表等。2021-6-318壓力容器特種設備安全監(jiān)察條例最高工作壓力≥0.1MPa(表壓），且壓力與容積的乘積≥2.5MPa.L的氣體、液體和最高工作溫度≥標準沸點的液體的固定式和移動式容器盛裝公稱工作壓力≥0.2MPa（表壓），且壓力與容積的乘積≥1.0MPa.L的氣體、液體和標準沸≤60℃點液體的氣瓶、氧艙等1.２壓力容器界定2021-6-319?固定式壓力容器平安技術監(jiān)察規(guī)程?適用范圍

1工作壓力Pw≥0.1MPa（不含液體靜壓力），超高壓容器也界定在引范圍內(nèi)。2工作壓力與容積的乘積≥2.5MPa.L

。3盛裝介質(zhì)為氣體、液化氣體以及介質(zhì)最高工作溫度高于或等于其標準沸點的液體。注1-３注1-２注1-４是指安裝在固定位置使用的壓力容器?！沧ⅲ?１〕2021-6-3110壓力容器GB150-98適用范圍真空0.02MPa~0.1MPa的容器設計壓力在0.1MPa~35MPa的容器內(nèi)直徑≧150mm的單獨靜止的容器2021-6-3111GB150-2021版中華人民共和國國家標準GB150.1~150.4—2021固定式壓力容器StationaryPressureVessels〔征求意見稿〕

2021-00-00發(fā)布2021-00-00實施國家質(zhì)量監(jiān)督檢驗檢疫總局發(fā)布2021-6-3112GB150-2021版2021-6-3113換熱容器GB151適用范圍固定管板式、浮頭式、U形管式和填料式換熱器公稱壓力PN≤35MPa的容器公稱直徑DN≤

2600mmDN與PN乘積不大于1.75×1042021-6-3114根據(jù)DSGR1001-2021<壓力容器壓力管道設計許可規(guī)那么>分級〔2021年４月30日實施〕壓力容器第二類壓力容器第一類壓力容器超高壓高壓第三類中、低壓非金屬壓力容器A1A2A3A4D1D2球形儲罐1.３壓力容器分級、分類2021-6-3115壓力容器分類按壓力容器的設計壓力〔P〕可分為內(nèi)壓容器和外壓容器。內(nèi)壓容器低壓容器（代號L）0.1≤P＜1.6MPa中壓容器（代號M）1.6≤P＜10MPa2高壓容器（代號H）10≤P＜100MPa3超高壓容器（代號U）P≥100MPa4按設計壓力分分類12021-6-3116壓力容器分類-外壓容器定義:容器內(nèi)部壓力小于外部壓力時，稱外壓容器。其中內(nèi)部壓力小于一個絕對大氣壓〔0.1MPa〕的外壓容器，又叫真空容器。

2021-6-3117壓力容器的壓力分級2021-6-3118絕壓、表壓、真空度2021-6-3119壓力容器分類-生產(chǎn)過程中

的作用原理劃分〔1〕反響壓力容器〔代號R〕〔2〕換熱壓力容器〔代號E〕〔3〕別離壓力容器〔代號S〕〔4〕儲存壓力容器〔C，其中一球罐代號B〕注：假設一種壓力容器有兩種以上作用原理，應按主要作用來劃分。2021-6-3120壓力容器分類按新?容規(guī)?壓力容器的分類：壓力容器平安技術監(jiān)察規(guī)程，根據(jù)容器的壓力上下、介質(zhì)的危害程度(毒性、易燃)、容積，將容器分為:Ⅰ類容器Ⅱ類容器Ⅲ類容器2021-6-3121壓力容器分類時考慮的因素(1)設計壓力指設定的容器頂部的最高壓力,與相應的設計溫度一起作為設計載荷條件,其值不低于工作壓力。(2)容積指壓力容器的幾何容積，即由設計圖樣標注的尺寸計算(不考慮制造公差)并且圓整。應當扣除永久連接在容器內(nèi)部的內(nèi)件的體積。永久連接是指需要通過破壞方式分開的連接。2021-6-3122容積：〔1〕在判定容器是否適用?新容規(guī)?時，假設氣液兩相介質(zhì)的最高工作溫度≥標準沸點，那么計算PV時，要計入液相空間〔即整個容器容積〕，如果液相介質(zhì)的最高工作溫度＜其標準沸點，PV中不計入液相空間〔即只考慮氣相空間容積〕?！?〕在進行容器類別劃分時，計算PV值的容積時，應當取該容器〔壓力腔〕的整個容積，不是僅考慮氣相空間。2021-6-3123(3)介質(zhì)分組壓力容器的介質(zhì)分為兩組,包括氣體、液化氣體或者介質(zhì)最高工作溫度高于或者等于其標準沸點的液體。1)第一組介質(zhì):毒性程度為極度危害、高度危害的化學介質(zhì),易爆介質(zhì)，液化氣體。2)第二組介質(zhì):由除第一組以外的介質(zhì)組成,如毒性程度為中度危害以下的化學介質(zhì),包括水蒸氣、氮氣等〔毒性程度為中度及中度以下的、無毒或非易爆介質(zhì)〕。

2021-6-3124(1)

第一組介質(zhì)壓力容器類別劃分圖

PV=2.5P=10P=0.1P=1.6V=252021-6-3125(2)第二組介質(zhì)壓力容器類別劃分圖

P=10P=1.6P=0.1V=25PV=2.52021-6-3126注１：同腔多種介質(zhì)容器分類一個壓力腔內(nèi)有多種介質(zhì)時,按組別高的介質(zhì)分類。注２：介質(zhì)含量極小容器分類當某一危害性物質(zhì)在介質(zhì)中含量極小時,應當按其危害程度及其含量綜合考慮,由壓力容器設計單位決定介質(zhì)組別。注３：特殊情況分類

(1)坐標點位于圖1或者圖2的分類線上時,按較高的類別劃分其類別。

(2)先按HG20660查，查不到再按GB5044查，兩個標準中沒有明確規(guī)定的介質(zhì),應當按化學性質(zhì)、危害程度及其含量綜合考慮,由壓力容器設計單位決定介質(zhì)組別。

2021-6-3127注４：多腔壓力容器類別劃分問題?新容規(guī)?對多腔壓力容器(換熱器的管程和殼程、余熱鍋爐的汽包和換熱室、帶夾套壓力容器的內(nèi)筒和夾套等)類別劃分等作出了規(guī)定:〔１〕對各壓力腔進行類別劃定時,設計壓力取本壓力腔的設計壓力,容積取本壓力腔的幾何容積;〔２〕按照類別高的壓力腔作為該容器的類別并按該類別進行使用管理;〔３〕按照每個壓力腔各自的類別分別提出設計、制造技術要求。

2021-6-3128注意：判斷一個壓力容器是否屬于?容規(guī)?管轄的范圍時，用的是“工作壓力〞，進一步劃分容器類別時，用的是“設計壓力〞。假設容器的工作壓力不于0.1MPa，但其設計壓力大于0.1MPa，如何處理？

2021-6-3129容器分類

二類容器三類容器一類容器反響壓力容器換熱壓力容器別離壓力容器儲運壓力容器低溫壓力容器高溫壓力容器常溫壓力容器非金屬容器金屬容器單層容器多層容器襯里容器夾套容器

按結構形式按容規(guī)按壁溫按結構材料按壓力容器品種外壓容器內(nèi)壓容器外壓容器和真空容器低壓容器中壓容器高壓容器按壓力等級超高壓容器2021-6-3130２、壓力容器設計根據(jù)給定的工藝尺寸和工作條件考慮到制造和安裝檢修要求對壓力容器的各個元件正確地選擇結構、材料全面地進行載荷分析和應力、變形分析選擇合理的結構型式，確定合適的強度尺寸,并給出有關制造和檢驗的技術條件壓力容器的設計壓力容器設計方法分：常規(guī)設計〔規(guī)那么設計〕和分析設計〔SAD〕。2021-6-3131一臺容器總體采用規(guī)那么設計，局部參照分析設計進行壓力容器受壓元件分析計算時，不需有分析設計許可資格。但局部采用應力分析的強度計算、校核時，許用應力仍取規(guī)那么設計的材料許用應力。2021-6-3132設計條件—要求委托方以正式書面形式向設計單位提出。設計條件的內(nèi)容至包含以下內(nèi)容：〔1〕操作參數(shù)〔工作壓力、工作溫度、液位高度、接管載荷等〕；〔2〕壓力容器使用地及自然條件〔包括環(huán)境溫度、抗震設防烈度、風和雪載荷等〕；〔3〕介質(zhì)組分與特性；〔4〕預期使用年限：委托方提出要求，設計者與委托方協(xié)商〔工況、選材、平安性、經(jīng)濟性等確定〕；〔5〕幾何參數(shù)和管口方位；〔6〕設計需要的其他必要條件〔選材、防腐蝕、外表處理、特殊試驗、安裝運輸?shù)取场?021-6-3133２.１壓力容器設計的根本要求總體要求:滿足使用條件下,保證平安可靠，盡量做到經(jīng)濟合理。具體要求:1.對設備的操作條件和載荷進行正確的估計；2.對容器元件的的總體應力、局部應力和溫差應力，以及可能產(chǎn)生的失效形式等進行全面分析和評估,并采用不同的設計方法；3.根據(jù)容器的操作條件和作用，正確選擇材料和合理的結構設計；4.必須遵守我國的有關標準、標準和制造技術條件；對于重要容器，還應進行全面的技術經(jīng)濟分析。2021-6-3134２.2

各項結構上的要求結構要求BFCEAGD強度耐久性剛度操作運輸方便制造方便材料消耗量密封性2021-6-3135各項結構上的要求◆強度〔按SW6計算軟件計算〕所有零部件都應有足夠的強度，否那么就不能保證生產(chǎn)的平安運行。2021-6-3136各項結構上的要求◆

剛度剛度即構件在外力作用下保持原來形狀的能力。有時容器及設備的設計主要決定于剛度而不是決定于強度。例如承受低壓、外壓的容器，往往在強度足夠，不發(fā)生破裂的情況下，首先失去自身原形而被壓扁。GB150中條：殼體加工成形后不包括腐蝕裕的最小厚度：

a)對碳素鋼、低合金鋼制壓力容器，不小于3mm;b)對高合金鋼制容器，不小于2mm。2021-6-3137各項結構上的要求◆耐久性〔使用年限〕設備的耐久性那么主要決定于腐蝕，在某些情況下還決定于容器及設備的疲勞、蠕變、振動及斷裂韌性等。設計設備時的使用年限不宜定得過長。一般壓力容器12～15，高壓設備一般設計年限為20～25年，因為高壓設備外殼本錢很高，通常只更換內(nèi)件，而仍保存和使用原來的外殼。2021-6-3138各項結構上的要求◆

密封性密封性能是化工容器及設備中的一個十分重要的問題，物料中很多是易燃、易爆或有毒介質(zhì)，容器或設備內(nèi)的物料如果泄漏出來，后果非常嚴重。2021-6-3139各項結構上的要求◆材料消耗量容器及設備應在結構上保證最少的材料消耗量，材料消耗量少不僅可節(jié)省投資，而且給設備的運輸和安裝都帶來方便。2021-6-3140各項結構上的要求◆制造方便

容器及設備在結構上應當有良好的工藝性，便于制造且能保證質(zhì)量。設計時應盡量采用標準設計和標準零部件，因為化工設備多數(shù)是單件生產(chǎn)的。2021-6-3141需要制作產(chǎn)品焊接試件的壓力容器的條件〔〕〔１〕碳鋼、低合金鋼制低溫壓力容器；〔２〕材料標準抗拉強度下限值≥540MPa的低金鋼制壓力容器；〔３〕需經(jīng)過熱處理改善或者恢復力學性能的鋼制壓力容器；〔４〕設計圖樣注明盛裝毒性程度為極度或高度危害的壓力容器；〔５〕設計圖樣和本規(guī)程引用標準要求制備產(chǎn)品焊試件的壓力容器。2021-6-3142各項結構上的要求◆操作、運輸和維修方便容器及設備的結構應考慮到操作的方便。容器和設備的尺寸和形狀應考慮運輸?shù)姆奖恪?021-6-3143２.3壓力容器設計總圖主要內(nèi)容至少應當注明以下內(nèi)容：〔１〕壓力容器的名稱、類別，設計、制造所依據(jù)的主要法規(guī)、標準；〔２〕工作條件，包括工作壓力、工作溫度、介質(zhì)毒性和爆炸危害程度等；〔３〕設計條件：包括設計壓力、設計溫度、腐蝕裕量、焊接接頭系數(shù)、裝量系數(shù)、設備最大質(zhì)量等；〔４〕主要受壓元件的材料牌號與標準；〔５〕主要特性參數(shù)，如壓力容器容積、換熱設備的換熱面積與程數(shù)等；〔６〕特殊制造要求、2021-6-3144２.3壓力容器設計總圖主要內(nèi)容〔７〕熱處理要求；〔８〕無損檢測要求；〔９〕壓力容器設計使用年限—是設計的目標值，要滿足用戶要求，但并不是保證值，更不是報廢年限，應根據(jù)實際情況，檢測結果，失效模式，可能高于或低于設計年限；〔１０〕耐壓試驗和泄漏試驗要求；〔１１〕預防腐蝕要求〔１２〕平安閥、爆破片等平安附件的規(guī)格和要求；〔１３〕壓力容器的名牌的位置；〔１４〕包裝、運輸、現(xiàn)場組焊和安裝要求。，2021-6-3145２.4壓力容器設計總圖的特殊要求▲以下情況的特殊要求：(1)多腔壓力容器分別注明各腔的試驗壓力、并注明共用件允許的壓力差值，以及試驗步驟和試驗的要求；〔2〕裝有觸媒的反響器和裝有充填物的大型壓力容器，應注明使用過程中定期檢查的要求；〔3〕由于結構原因不能進行內(nèi)部檢查的，應注明計算壁厚、使用中定期進行檢查〔測厚〕要求；〔4〕不能進行耐壓試驗壓力容器，應注明計算壁厚和制造、使用的特殊要求；〔5〕有隔熱襯里的壓力容器，注明防止受壓元件超溫的技術要求?！玻丁骋蟊乇＠涞膲毫θ萜?，提出保溫保冷措施。2021-6-3146

壓力容器的設計應當充分考慮節(jié)能降耗的要求。設計人員應當準確進行設計計算和壁厚圓整，沒有充分的理由，不得隨意增加壓力容器設計壁厚；對換熱容器，應當進行優(yōu)化設計，提高換熱效率；對有保溫保冷要求的壓力容器，要在設計文件中提出有效的保溫保冷要求和措施。２.5節(jié)能要求2021-6-3147計算厚度設計厚度名義厚度有效厚度沖壓成形后的最小厚度最小壁厚〔不包括腐蝕裕量〕除考慮強度要求外，還應當考慮制造、運輸、安裝等因素的影響。封頭壁厚計算中的焊接接頭系數(shù)取法問題討論〔整張鋼板和拼接鋼板壓制的封頭〕。封頭的壁厚2021-6-3148２.6裝設平安閥、爆破裝置的壓力容器新?容規(guī)條規(guī)定，設計文件還應當包括壓力容器平安泄放量、平安閥排量和爆破片泄放面積計算書，無法計算時，設計單位應當會同設計委托單位或使用單位，協(xié)商選用超壓泄放裝置。2021-6-3149平安閥、爆破裝置的開啟壓力對超壓泄放裝置的開啟壓力，原那么上不得超過設計壓力，但對注明有最高允許工作壓力的容器，可允許超壓泄放裝置的開啟壓力不高于該容器的最高允許工作壓力。最高允許工作壓力的計算依據(jù)？2021-6-3150要氣密性試驗的壓力容器的開啟壓力如果設計時提出氣密性試驗的要求，那么設計者應當給出該壓力容器的最高允許工作壓力。因為進行氣密性試驗時，一般應當將平安附件裝配完畢，而超壓泄放裝置的動作壓力一般不得高于設計壓力，但氣密性試驗壓力是一倍的設計壓力，故就難以完成該試驗。有了最高允許工作壓力，可采用比設計壓力更高的壓力作為平安閥的動作壓力〔不得高于最高點允許工作壓力〕，以保證氣密性試驗的進行。2021-6-3151２.7對不開設檢查孔的壓力容器的要求設計者應當提出具體技術措施，如增加檢測工程或比例、縮短檢驗周期等，確保設備的平安質(zhì)量滿足法規(guī)、標準要求，并且要對設備使用中定期檢驗的重點檢驗工程提出要求。?老容規(guī)?提出100%無損檢測、注明計算厚度等,并要在總圖上注明.2021-6-31522.8

內(nèi)壓薄壁壓力容器的強度計算2.8.1薄壁圓筒體計算厚度對于薄壁容器，通常是按彈性失效準那么來判定容器元件的強度。即將應力強度限制在彈性階段，認為對于薄殼，一般假設法向應力，故為兩向容器元件中出現(xiàn)屈服，即到達了最高承載能力。應力狀態(tài)。根據(jù)彈性失效準那么，保證容器元件平安工作的強度條件由不同的強度理論給出。2021-6-3153薄壁圓筒體第一強度理論稱最大主應力理論。設三向主應力為，其強度條件為式中——容器元件的許用應力；——相當應力，表示材料承載時的三向應力與材料簡單拉伸試驗時相當?shù)膽Α４死碚撨m用于脆性材料，但在壓力容器〔廣泛使用塑性材料〕設計中，由于長期積累了很多使用經(jīng)驗，其形式又較簡單，故仍得到普遍使用。2021-6-3154

薄壁圓筒體第三強度理論稱最大剪應力理論。其強度條件為：即由此得此理論適用于塑性材料。如和同號，而時，由此理論所得結果與第一強度理論相同。2021-6-3155

應力計算公式〔1〕圓筒體由無力矩理論知軸向應力環(huán)向應力

由第一強度理論的:式中p——設計壓力，MPa;R——筒體平均半徑，mm；D——筒體平均直徑，mm；δ——筒體計算厚度，mm；——設計溫度下材料的許用應力，MPa〔或N/mm2〕。薄壁圓筒體2021-6-3156薄壁圓筒體受內(nèi)壓時的各向應力D＝Di+δ

2021-6-3157

薄壁圓筒體

上述公式由靜力平衡條件得出的?！?〕Pc的圓筒軸向壓力：周向的橫截面積：軸向應力：

2021-6-3158

薄壁圓筒體

〔2〕Pc徑向應力的合力：截面積

環(huán)向應力

環(huán)向應力時

內(nèi)徑公式2021-6-3159

由于設備的公稱直徑為內(nèi)徑，故計算時采用內(nèi)徑Di，那么壁厚較大時，采用中徑D＝Di+δ；并考慮到由于焊縫的存在可能使簡體強度減弱，而引入焊接接頭系數(shù)，那么由上式可得計算厚度：

2021-6-3160上式即為GBl50?鋼制壓力容器?中圓筒厚度計算公式〔5-1〕，是采用由第一強度理論推導出的中徑公式。該式適用范圍：，相當于內(nèi)外徑之比K≤1.5。薄壁圓筒體2021-6-3161

將上述計算厚度δ加上腐蝕裕量C2，即得圓筒的設計厚度，然后再加上鋼材厚度負偏差C1，并向上圓整到鋼材標準規(guī)格的厚度，即名義厚度δn，也就是圖樣上標注的厚度。對一殼體的其它受壓元件如球殼和封頭等，在求得計算厚度后，也應同樣再求得設計厚度，并圓整到名義厚度。2.8.2

薄壁圓筒體的名義厚度2021-6-31622.8.3球殼的設計由此，按第一強度理論可得球形容器的計算公式為：當球形容器承受內(nèi)壓p時，其薄膜應力為：

2021-6-3163３、壓力容器用材及要求

壓力容器用材主要包括鋼板、鋼管、鍛鋼、棒料和焊接材料。常用鋼材分類方法有五種：1.按化學成份：碳素鋼、低合金鋼和高合金鋼；2.按品質(zhì)：優(yōu)質(zhì)鋼、高級優(yōu)質(zhì)和特級優(yōu)質(zhì)鋼；3.按冶煉方法：如鎮(zhèn)靜鋼、精煉鋼等；4.按金相組織：如退火、正火、調(diào)質(zhì)和固溶狀態(tài)等；5.按用途：結構鋼、特殊性能鋼、專用鋼。2021-6-3164３.1材料的力學性能冷彎性能硬度塑性強度斷裂韌性材料的力學性能壓力容器用材要求?容規(guī)?要求壓力容器的選材應當考慮材料的力學性能、物理性能、化學性能和工藝性能。2021-6-3165強度強度是材料抵抗外力作用防止引起破壞的能力，因而是設計中決定許用應力數(shù)值的依據(jù)，常用的有拉伸、壓縮及彎曲的強度極限。、如抗拉強度σb(Rm)和屈服強度σs(Rel)，高溫時還要考慮蠕變極限σn及持久強度σD。屈服強度與抗拉強度極限之比值即屈強比，反映了材料承受外載能力的裕度。2021-6-3166塑性

塑性是反映材料可塑性能的指標，表征材料可變形的能力。在穩(wěn)定性計算或動載荷情況下，它是設計的主要依據(jù)。其中壓力容器用鋼要有良好的塑性,這方面的參數(shù)有延伸率A、斷面收縮率Z、和沖擊韌性Akv等。作為壓力容器用鋼，一般要求A5＝15～20％，Akv值在常溫下在18～60J。2021-6-3167硬度說明材料的耐磨性和切削加工的可能性。硬度較高，材料的耐磨性能較好；硬度和材料強度還的一定關系，只要知道材料的硬度值，就能大概判斷其強度值。金屬材料中常用的硬度單位是布氏硬度HB、洛氏硬度HRC和維氏硬度HV.2021-6-3168冷彎性能

冷彎性能是材料抵抗彎曲時斷裂能力的標志，它間接反映了材料的塑性。2021-6-3169

斷裂韌性

斷裂韌性是反映材料對裂紋擴展的抵抗能力。對于中低強度的壓力容器用鋼和低溫用鋼，目前較普遍采用應力強度因子KIC和臨界裂紋張開位移〔COD〕值δC來評定，超過KIC或δC那么認為脆性裂紋擴展。2021-6-3170３.2化學性能--耐腐蝕性能是指材料在使用工藝條件〔介質(zhì)、溫度、壓力等〕下，抵抗腐蝕性介質(zhì)侵蝕的能力。材料受到腐蝕后，其重量、壁厚、力學性能、組織結構及電極電位都可能發(fā)生蛻化。腐蝕分均勻腐蝕和非均勻性腐蝕，常規(guī)的強度計算中只考慮均勻腐蝕的壁厚附加量，而非均勻性腐蝕主要是指點腐蝕、晶間腐蝕、應力腐蝕、氫腐蝕及腐蝕疲勞等，對于這一類腐蝕，靠正確的選擇耐蝕材料和防護措施來保證。2021-6-3171３.3

物理性能

物理性能也是選材要考慮的。如高溫容器要用熔點高的材料，熔點高的材料再結晶軟化溫度較高；要進行換熱的容器要用導熱系數(shù)高的材料。壓力容器用鋼要考慮的物理性能參數(shù)通常是彈性模量E、重度γ、熔點Tm

、比熱C、導熱系數(shù)λ、線膨脹系數(shù)α等。2021-6-3172３.4工藝性能

壓力容器選材除考慮上述因素外，由于制造中都要進行鋼板彎卷、沖壓和焊接，因此容器用鋼必須要有良好的冷、熱加工性能和焊接性能。所以，對壓力容器中用于焊接的碳素鋼、低合金鋼，其磷硫含量允許較高，對壓力容器專用的碳素鋼、低合金鋼的硫磷含量要求沒有變，而對大于等于540MPa的高強鋼、低溫用鋼的磷硫含量要求均有不同程度的提高。2021-6-3173３.5新?容規(guī)?2.3條對化學成分的要求(一)用于焊接的碳素鋼和低合金鋼鋼材，其含碳量不應當大于0.25％，P≤0.03５％、S≤0.0３５％。(二)壓力容器專用鋼中的碳素鋼和低合金鋼鋼材〔鋼板、鋼管和鋼鍛件〕，其磷、硫含量應當符合以下要求：2021-6-3174〔1〕、碳素鋼和低合金鋼，P≤0.030％、S≤0.020％；〔2〕、鋼材標準抗拉強度下限值大于等于540MPa的鋼材，P≤0.025％、S≤0.015％；〔3〕、用于設計溫度低于零下-20℃并且鋼材標準抗拉強度下限值小于540MPa的鋼材，P≤0.025％、S≤0.012％；〔4〕、用于設計溫度低于零下-20℃并且鋼材標準抗拉強度下限值大于等于540MPa的鋼材，P≤0.020％、S≤0.010％。2021-6-3175３.6低合金鋼低合金鋼是在碳素鋼的根底上，參加一種或數(shù)鐘合金元素〔總量不超過5％〕,以提高鋼材的強度、耐高溫、耐低溫、耐腐蝕等性能。如:Q345R，平均含碳量為0.16％〔0.12～0.20％〕,該鋼號中含有錳元素,其平均含Mn量小于1.6％。P、S含量按?容規(guī)?要求。錳能有效地提高強度,降低冷脆轉變溫度,對韌性有好的影響。低合金鋼是壓力容器的主要結構材料。2021-6-3176P、S含量對壓力容器用鋼的危害

S主要以FeS和MnS形式存在于焊縫中，硫會以熔點988℃Fe+FeS和熔點為940℃的FeO+FeS的低熔點共晶物，從而促生熱裂紋，并使韌性下降。

P在焊縫中主要以Fe2P和Fe3P形式存在，使鋼材韌性下降，特別是低溫韌性下降。熔點為880℃的Ni+Ni3P低熔點共晶物，也是熱裂紋的促生元素。2021-6-3177３.7不銹鋼不銹鋼是指在大氣中和酸性介質(zhì)中具有不生銹和耐腐蝕性的高合金鋼。常用的不銹鋼按化學成分不同可分為：鉻、鉻鎳、鉻鎳鉬鋼、鉻錳鋼等，而其中又以應用奧氏體鉻鎳鋼和鉻鉬鋼居多。鉻、鉻鋼會產(chǎn)生晶間腐蝕和應力腐蝕。c＞0.08％為高碳級不銹鋼，如1Cr19Ni9c≤0.08％為低碳級不銹鋼，如06Cr17Ni12Mo2(S31608-316)c≤0.03％為超低碳級不銹鋼，如022Cr17Ni12Mo2(S31603-316L)00Cr17Ni14Mo2c≤0.01％為超純級不銹鋼，鋼號前以“000〞表示2021-6-3178不銹鋼新?容規(guī)?第條規(guī)定，有耐腐蝕、防腐蝕要求的壓力容器，設計圖樣上要提出防腐蝕處理要求，如奧氏體不銹鋼壓力容器有晶間腐蝕介質(zhì)時，在圖樣上提出抗晶間腐蝕檢驗或處理要求。奧氏體不銹鋼壓力容器的熱處理主要指1100℃的固溶處理或875℃的穩(wěn)定化處理。穩(wěn)定化處理：加熱到875℃保溫2小時空冷，使碳化物充分析出，鉻元素也得到充分擴散，從而進入二次穩(wěn)定區(qū)。固溶處理：加熱到1100℃，保溫一定時間后快速冷卻，使析出的碳化物重新分解溶入奧氏體內(nèi)，經(jīng)淬火進入一次穩(wěn)定區(qū)。2021-6-3179３.8高溫用鋼在高溫下使用的鋼材，既要有高溫化學穩(wěn)定性，又要有高溫強度。鋼材當溫度高于300℃時，在外表出現(xiàn)可見的氧化皮。這是因為鐵元素與氧會生成FeO、Fe2O3、Fe3O4。Q245、Q345≤475℃＞475℃~600℃，12CrMo、15CrMo、1Cr5Mo〔管材〕12Cr2Mo1VR、14CrMo1R〔板材〕＞600℃~700℃，1Cr19Ni9Ti＞600℃~700℃，0Cr25Ni20GB150中材料的使用溫度即為能查出其許用應力的溫度。2021-6-3180３.9低溫用鋼

GB150附錄C中交將設計溫度低于或等于-20℃下壓力容器稱為低溫壓力容器，低溫容器使用的鋼材稱為低溫用鋼。低溫鋼主要考慮低溫脆性問題,其中低溫沖擊韌性要求嚴格。在盡可能降低鋼中的碳、磷、硫等雜質(zhì)含量，以提高鋼在低溫下的抗開裂能力。當溫度不低于-40℃,推薦使用正火狀態(tài)的16MnDR；如-196℃低溫下，鐵素體鋼的韌性明顯下降，為了提高鋼的低溫韌性，要求使用奧氏體不銹鋼0Cr18Ni10Ti，該鋼種在使用溫度≤-196℃時，可不做沖擊試驗。鋁、鈦有色金屬可用到-269℃。管材、鍛材、螺栓用鋼不在這里講了。2021-6-3181局部碳素鋼低合金鋼鋼板的使用溫度下限鋼號使用狀態(tài)厚度mm沖擊試驗溫度℃Q245R控軋≤20-20正火≤150-20Q345R控軋≤30-20正火≤200-20Q370R正火10～60-2013MnNiMoR正火加回火30～150-2016MnDR正火，正火加回火6～60-40＞60～120-3015MnNiDR正火，正火加回火6～60-4515MnNiNbDR正火，正火加回火10～50-5009MnNiDR正火，正火加回火6～120-7008Ni3DR正火，正火加回火，調(diào)質(zhì)6～100-10006Ni9DR調(diào)質(zhì)6～40-1962021-6-3182“低溫低應力工況〞系指殼體或其受壓元件的設計溫度雖然低于或等于-20℃，但其環(huán)向應力小于或等于鋼材標準常溫屈服點的六分之一，且不大于50MPa。這時假設其設計溫度加50℃后，高于-20℃，那么可不按低溫容器設計。低溫壓力容器焊接接頭檢驗要求：〔１〕100%；〔２〕局部無損檢測長度不得少于各條焊接接頭長度的50%，且不少于250mm。2021-6-31834、壓力容器壓力管道設計許可規(guī)那么TSG特種設備平安技術標準TSGR1001-2021壓力容器壓力管道設計許可規(guī)那么DesignAppraisalRegulationsforPressureVesselPressurePipe中華人民共和國國家質(zhì)