过程设备设计 教学课件 作者 郑津洋 董其伍 桑芝富 主编 33 4.ppt

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1、3.4压力容器材料选择MATERIALSFORPRESSUREVESSELSANDINFLUENCESOFENVIRORMENTANDTIMEONPROPERTIESOFTHESEMATERIALS3.压力容器用材以及环境和时间对其材料性能的影响13.4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2压力容器材料多种多样：钢——用的最多有色金属非金属复合材料等33.4.1压力容器用钢的基本要求本节对压力容器用钢的基本要求作进一步分析。压力容器用钢的基本要求：较高的强度良好的塑性、韧性、制造性能和与相容性改善钢材性能的途径：化学成分的设计组织结构的改变零件表面改性

2、4一、化学成分钢材化学成分对其性能和热处理有较大的影响。1、碳碳含量强度增加可焊性焊接时易在热影响区出现裂纹压力容器用钢的含碳量一般不应大于.25%。在钢中加入钒、钛、铌等元素，可提高钢的强度和韧性。2、钒、钛、铌等53、S、P是钢中最主要的有害元素硫——能促进非金属夹杂物的形成，使塑性和韧性降低。磷——能提高钢的强度，但会增加钢的脆性，特别是低温脆性。将硫和磷等有害元素含量控制在很低水平，即大大提高钢材的纯净度可提高钢材的韧性、抗应变时效性能、抗回火脆化性能、抗中子辐照脆化能力和耐腐蚀性能。因此，与一般结构钢相比，压力容器用钢对硫、磷、氢等有害杂质元素含量的控制更加严格。例如，中国压力容器

3、用钢的硫和磷含量分别应低于0.020%和0.030%。随着冶炼水平的提高，目前已可将硫的含量控制在0.002%以内。6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，就达不到预期的热处理效果。7二、力学性能材料的力学行为——由于载荷（如载荷种类、作用方式等）和应力状态的不同，以及钢材在受力状态下它所处的工作环境的不同，钢材受力后所表现出的不同行为，称为材料的力学行为。钢材的力学行为，不仅与钢材的化学成分、组织结构有关，而且与材料所处的应力状态和环境有密切的关系。力学性能决定力学行为。8钢材的力学性能主要是表征强度、韧性和塑性变形能力的判据，是机械设计时选材和强度计算的主要依据。a、压力

4、容器设计中，常用的强度判据：包括抗拉强度бb屈服点бs持久极限蠕变极限疲劳极限б-1b、压力容器设计中，常用的塑性判据：断后伸长率δ5断面收缩率c、压力容器设计中，常用的韧性判据：冲击吸收功Akv韧脆转变温度断裂韧性9韧性临界裂纹尺寸的大小主要取决于钢的韧性和拉伸应力。如果钢的韧性高，压力容器所允许的临界裂纹尺寸就越大，安全性也越高。为防止发生脆性断裂和裂纹快速扩展，压力容器常选用韧性好的钢材。10如16MnR钢板，要求在00C时的横向（指冲击试件的取样方向）Akv不小于31J。当使用温度低于或等于-200C时，需要考虑低温冲击韧性，并根据应力水平、设计温度和厚度，确定夏比V型缺口冲击试验温

5、度和Akv的指标。夏比V型缺口冲击吸收功Akv，能较好地反映材料的韧性，与断裂韧性有较好的数值联系，世界各国压力容器规范标准都对Akv提出了要求。Akv11三、制造工艺性能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，其断后伸长率δ5应在15～20%以上。为检验钢板承受弯曲变形能力，一般应根据钢板的厚度，选用合适的弯心直径，在常温下做弯曲角度为1800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。◇冷加工的要求◇焊接的要求可焊性是指在一定焊接工艺条件下，获得优质焊接接头的难易程度。钢材的可焊性主要取决于它的化学成份。碳——其中影响最大的是含碳量。含碳量

6、愈低，愈不易产生裂纹，可焊性愈好。12一般认为，Ceq小于0.4%时，可焊性优良；Ceq大于0.6%时，可焊性差。中国目前对压力容器用钢尚未规定碳当量要求，但上述计算碳当量的公式对分析焊接裂缝的敏感性具有一定的参考价值。按上式计算的碳当量不得大于0.45%。合金元素——影响通常是用碳当量Ceq来表示。式中的元素符号表示该元素在钢中的百分含量国际焊接学会所推荐的公式为中国“锅炉压力容器制造许可条件”中的公式为133.4.2压力容器钢材的选择压力容器零件材料选择综合考虑容器压力容器的使用条件温度、压力、介质特性、操作特点（载荷波动情况、流速等）零件的功能和制造工艺材料使用经验（历史）材料价格规范

7、标准相容性与介质相容、不同材料间的相容（电化学特性相近）重量14研究型题目1、用外观检查和无损检测很难发现材料性能劣化，由此引起的失效往往具有突发性。材料劣化的有效检测方法、预测方法和防范措施，是国内外目前研究的热点。请多这一领域的研究进展作一综述。2、腐蚀引起的壁厚减薄、穿孔是埋地长输管道失效的主要原因之一。为预防腐蚀失效，钢管表面往往采取防腐措施。请多防腐方法以及防腐表面质量检测方法作一综述。15作业1．