1、CompanyCompany LOGOLOGO压力容器用钢要求压力容器用钢要求石佳昊石佳昊 张坤张坤 赵阳赵阳 压力压力容器用钢是指制造容器用钢是指制造压力容器壳体、封压力容器壳体、封 头等部件头等部件用的钢，主要为优质碳素钢、优用的钢，主要为优质碳素钢、优 质低合质低合 金钢和合金钢金钢和合金钢。这这类钢对化学成分和质量控制要求严格，类钢对化学成分和质量控制要求严格，要要保证保证最低强度和足够的韧性，适合焊接最低强度和足够的韧性，适合焊接，必要时，必须满足高温和低温的特殊性能必要时，必须满足高温和低温的特殊性能要求。要求。安全安全可靠性是压力容器最重要的质量可靠性是压力容器最重要的质量特性，
2、并且与其自身的选材有着密切的关特性，并且与其自身的选材有着密切的关系。为保障压力容器的安全性，压力容器系。为保障压力容器的安全性，压力容器用钢必须满足的基本要求是：压力容器用用钢必须满足的基本要求是：压力容器用钢要具有较高的强度，良好的塑性、韧性、钢要具有较高的强度，良好的塑性、韧性、制造性能和与介质相容性制造性能和与介质相容性。压力压力容器用钢是否满足要求，可以从容器用钢是否满足要求，可以从以下几个方面进行分析。以下几个方面进行分析。化学成分化学成分1 力学性能力学性能2 制造工艺性能制造工艺性能3物理化学性能物理化学性能4碳、硅、锰、磷、硫、铬、镍、钼、钛、钒化学成分钨、铌、钴、铜、铝、硼
3、、氮、稀土 碳碳（C）：钢中含碳量增加，屈服点）：钢中含碳量增加，屈服点和抗拉强度升高，但塑性和冲击性降低。和抗拉强度升高，但塑性和冲击性降低。当碳量当碳量0.23%超过时，钢的焊接性能变超过时，钢的焊接性能变坏，因此用于焊接的低合金结构钢，含碳坏，因此用于焊接的低合金结构钢，含碳量一般不超过量一般不超过0.20%。碳量高还会降低。碳量高还会降低钢的耐大气腐蚀能力，在露天料场的高碳钢的耐大气腐蚀能力，在露天料场的高碳钢就易锈蚀；此外，碳能增加钢的冷脆性钢就易锈蚀；此外，碳能增加钢的冷脆性和时效敏感性和时效敏感性。磷（磷（P）：在一般情况下，磷是钢中有害）：在一般情况下，磷是钢中有害元素，增加钢
4、的元素，增加钢的冷冷脆性脆性，使，使焊接性能变坏焊接性能变坏，降低塑性降低塑性，使冷弯性能变坏。因此通常要，使冷弯性能变坏。因此通常要求钢中含磷量小于求钢中含磷量小于0.045%，优质钢要求，优质钢要求更低些。更低些。硫（硫（S）：硫在通常情况下也是有害元素。）：硫在通常情况下也是有害元素。使钢产生使钢产生热热脆性脆性，降低钢的延展性和韧性，降低钢的延展性和韧性，在锻造和轧制时造成裂纹。硫对焊接性能在锻造和轧制时造成裂纹。硫对焊接性能也不利，也不利，降低耐腐蚀性降低耐腐蚀性。所以通常要求硫。所以通常要求硫含量小于含量小于0.055%，优质钢要求小于，优质钢要求小于0.040%。在钢中加入在钢中
5、加入0.08-0.20%的的硫，可以改善切削加工性，通常称硫，可以改善切削加工性，通常称易切削易切削钢。钢。锰（锰（Mn）：在炼钢过程中，锰是良好的）：在炼钢过程中，锰是良好的脱氧剂脱氧剂和和脱硫剂脱硫剂，一般钢中含锰，一般钢中含锰0.300.50%。在碳素钢中加入。在碳素钢中加入0.70%以上时以上时就算就算“锰钢锰钢”，较一般钢量的钢不但有足够，较一般钢量的钢不但有足够的韧性，且有较高的强度和硬度，提高钢的韧性，且有较高的强度和硬度，提高钢的淬性，改善钢的热加工性能，如的淬性，改善钢的热加工性能，如16Mn钢比钢比A3屈服点高屈服点高40%。锰量增高，减弱。锰量增高，减弱钢的抗腐蚀能力，降
6、低焊接性能。钢的抗腐蚀能力，降低焊接性能。铬（铬（Cr）：在结构钢和工具钢中，铬能显）：在结构钢和工具钢中，铬能显著提高强度、硬度和耐磨性，但同时降低著提高强度、硬度和耐磨性，但同时降低塑性和韧性。铬又能提高钢的抗氧化性和塑性和韧性。铬又能提高钢的抗氧化性和耐腐蚀性，因而是不锈钢，耐热钢的重要耐腐蚀性，因而是不锈钢，耐热钢的重要合金元素。合金元素。硅（硅（Si）：在炼钢过程中加硅作为还原剂）：在炼钢过程中加硅作为还原剂和脱氧剂。如果钢中含硅量超过和脱氧剂。如果钢中含硅量超过0.50-0.60%，硅就算合金元素。硅能显著提，硅就算合金元素。硅能显著提高钢的弹性极限，屈服点和抗拉强度，故高钢的弹性
7、极限，屈服点和抗拉强度，故广泛用于作弹簧钢广泛用于作弹簧钢。硅。硅和钼、钨、铬等结和钼、钨、铬等结合，有提高抗腐蚀性和抗氧化的作用，可合，有提高抗腐蚀性和抗氧化的作用，可制造耐热钢。含硅制造耐热钢。含硅14%的低碳钢，具的低碳钢，具有极高的导磁率，用于电器工业做矽钢片。有极高的导磁率，用于电器工业做矽钢片。硅量增加，会降低钢的焊接性能。硅量增加，会降低钢的焊接性能。Q345R是钢板中的一大类是钢板中的一大类容器中板容器中板 牌号牌号表示方法：表示方法：Q345R 16MnR 16MnG。例如例如：Q345R。Q“屈屈”汉语拼音首位字母。汉语拼音首位字母。345屈服强度值。屈服强度值。R：“容容
8、”汉语拼音首位字母。汉语拼音首位字母。Q345R钢是屈服强度为340MPa级的压力容器专用板，它具有良好的综合力学性能和工艺性能。磷、硫含量略低于低合金高强度钢板Q345(16Mn)钢，除抗拉强度、延伸率要求比Q345(16Mn)钢有所提高外，还要求保证冲击韧性。它是目前我国用途最广、用量最大的压力容器专用钢板。另外，化学成分对热处理也有决定性的影另外，化学成分对热处理也有决定性的影响，如果对成分控制不严格，就达不到处响，如果对成分控制不严格，就达不到处理效果。理效果。力学性能力学性能 强度 抗拉强度 屈服强度 持久极限 蠕变极限 疲劳极限塑性 断后伸长率 断面收缩率韧性 冲击吸收功 韧脆转变
9、温度 断裂韧性 压力容器用钢设计理念压力容器用钢设计理念 压力压力容器用钢需要在满足韧性的前提容器用钢需要在满足韧性的前提下，下，提高强度、提高塑性储备量提高强度、提高塑性储备量。而而机械产品通常希望提高材料的机械产品通常希望提高材料的屈强比屈强比，压力，压力容器对材料力学性能的要求容器对材料力学性能的要求重视钢材的韧性，重视钢材的塑性储备量。重视钢材的韧性，重视钢材的塑性储备量。韧性韧性是材料在断裂前吸收变性能量的能力，是材料在断裂前吸收变性能量的能力，是衡量材料对缺口敏感性的力学性能指标，尤其能是衡量材料对缺口敏感性的力学性能指标，尤其能反映材料在低温或有冲击功作用是对缺口的敏感性反映材料
10、在低温或有冲击功作用是对缺口的敏感性。夏比夏比V型缺口冲击吸收功型缺口冲击吸收功AKV，与断裂韧，与断裂韧性有较好的数值联系，能较好地反映材料性有较好的数值联系，能较好地反映材料的韧性，钢制压力容器一般采用焊接制造，的韧性，钢制压力容器一般采用焊接制造，设计时应当要求焊接接头在低温冲击试验设计时应当要求焊接接头在低温冲击试验时的冲击功不低于其母材在规定的相应设时的冲击功不低于其母材在规定的相应设计值，否则容器的最低使用温度应高于低计值，否则容器的最低使用温度应高于低温冲击试验温度。温冲击试验温度。制造工艺性制造工艺性冷加工 焊接冷加工冷加工压力压力容器在制造过程中进行冷卷、冷冲压加工的零部件容
11、器在制造过程中进行冷卷、冷冲压加工的零部件要求钢材有良好的冷加工成型性能和塑性，其断后伸长要求钢材有良好的冷加工成型性能和塑性，其断后伸长率率5应在应在1520%以上。为检验钢板承受弯曲变形能以上。为检验钢板承受弯曲变形能力，可根据钢板的厚度，选用合适的弯心直径，在常温力，可根据钢板的厚度，选用合适的弯心直径，在常温下做弯曲角度为下做弯曲角度为180的弯曲实验。试样外表面无裂纹的的弯曲实验。试样外表面无裂纹的钢材方可用于压力容器制造。钢材方可用于压力容器制造。压力容器各零件间主要采用焊接性能，因此焊接性压力容器各零件间主要采用焊接性能，因此焊接性很重要。很重要。钢材钢材的可焊性主要取决于其化学
12、成分，主要是含碳的可焊性主要取决于其化学成分，主要是含碳量。含碳量愈低，愈不易产生裂纹量。含碳量愈低，愈不易产生裂纹,可焊性愈好。其次，可焊性愈好。其次，合金元素对钢材的可焊性也有不同程度的影响，这种影合金元素对钢材的可焊性也有不同程度的影响，这种影响通常是用碳当量响通常是用碳当量Ceq来表示。来表示。国际国际焊接学会所推荐的碳当量公为焊接学会所推荐的碳当量公为:一般认为小于一般认为小于0.4%时，可焊性优良；大于时，可焊性优良；大于0.6%，可，可焊性差焊性差 物理性能物理性能压力容器材料的物理性能也是选材时要考虑的。压力容器材料的物理性能也是选材时要考虑的。压力容器使用在不同的场合，对材料的物理性能压力容器使用在不同的场合，对材料的物理性能也有不同的要求也有不同的要求压力压力容器用钢要考虑的物理性能参数通常是弹性容器用钢要考虑的物理性能参数通常是弹性模量模量E、重度、重度、熔点、熔点T、比热容、比热容c、热导率、热导率、线膨胀系数线膨胀系数等等 几种常用金属材料的物理性能：几种常用金属材料的物理性能：谢谢观看谢谢观看 恳请恳请赐教赐教
