压力容器设计用材料

压力容器设计用材料1第1页，课件共72页，创作于2023年2月

4.1材料基础4.2压力容器用钢板4.3压力容器用锻件4.4常用国外材料及比较4.5设计工作中的“材料先行”和注意事项2第2页，课件共72页，创作于2023年2月压力容器常用材料-物尽其用决定产品的经济性压力容器材料重要的技术问题：-成分、性能、韧性-供货状态-耐腐蚀性能-附加要求-无损检测要求-厚度：需要给予高度关注3第3页，课件共72页，创作于2023年2月4.1材料基础知识4.1.1金相组织名词解释奥氏体：碳和合金元素在（γ-Fe）面心立方结晶铁中的固溶体，非磁性、性质较软、延展性好，一般以γ相表示铁素体：碳和合金元素在(α-Fe)体心立方结晶铁中的固溶体，应度和强度低、韧性和延展性较好，用α相来表示从奥氏体直接析出的铁素体，而用δ相来表示从液体中直接析出的铁素体渗碳体：铁碳化合物Fe3C，硬而脆珠光体：铁素体和渗碳体的混合共析体。性质介于铁素体和渗碳体之间

4第4页，课件共72页，创作于2023年2月马氏体：钢经淬火或淬火后在经200oC左右回火得到的不稳定组织，是碳和合金元素在α铁中的固溶体，具有很大的内应力，硬而脆σ相：存在于高Cr钢和Cr-Ni奥氏体钢中的组织（Fe、Cr合金间化合物），极硬而又极脆，故会降低材料的延性和韧性。而且在析出σ相的周围区域产生贫Cr，引起晶间腐蚀。σ相一般在600~900oC长时间保温或预先的加工硬化后产生，如添加铁素体形成元素，含氮量的增加，含碳量的降低均能促使σ相的形成。已经形成的σ相可在930~980oC加热后急冷消失（转变成铁素体）

5第5页，课件共72页，创作于2023年2月4.1.2铁碳合金状态图含碳量0.02~2.06%之间的碳铁合金称为钢

6第6页，课件共72页，创作于2023年2月图中实用意义PSK线（A1线）：钢在冷却时，由奥氏体在恒温下进行共析反应形成珠光体的温度线GS线（A3线）：钢在缓慢冷却时，由奥氏体开始析出铁素体的温度线，或缓慢加热时铁素体转变为奥氏体的终了线ES线（Acm线）：钢在缓慢冷却时，奥氏体开始析出渗碳体的温度线。或缓慢加热时渗碳体转变为奥氏体的终了线S点（共析点）：对应该点的钢含碳量为0.8%。称共析钢，室温下的组织是珠光体S点左边是亚共析钢，右边是过共析钢，E点是钢和铸铁的分界点、对应的含碳量时2.06%含碳量小于或低于0.25%的钢称为低碳钢3.1.3碳钢和低合金钢的热处理完全退火（重结晶退火）：把钢加热到临界点(Ac1或Ac3)以上30~50oC，保温后缓冷，得到珠光体组织，主要用于亚共析钢和热轧型材，目的是细化晶粒、消除应力和改善钢的性能。7第7页，课件共72页，创作于2023年2月消除应力退火：把钢缓慢加热至500~650oC,经保温，随炉缓冷至300~200oC以下出炉，目的是消除铸件、焊接件、锻件、热轧件和冷拉件等的内应力。正火：把钢加热到Ac3（或Acm）以上30~50oC，保温后在空气中(或风冷、喷雾）冷却，得到珠光体组织。目的是提高碳钢和低合金钢机械性能，细化晶粒，改善组织。淬火：把钢加热到Ac3或（Acm）以上30~50oC，保温后快速冷却（油、水），得到马氏体组织使钢强化回火：

钢淬火后为了消除应力即获得所需要的组织和性能，把已淬火的钢重新加热到Ac1以下的某一温度，保温后进行冷却。按回火温度不同可分为低温、中温、高温回火8第8页，课件共72页，创作于2023年2月调质：通常将淬火加高温回火的热处理工艺称为调质。可获得回火索氏体，得到强度与韧性匹配良好的综合力学性能4.1.4腐蚀：晶间腐蚀室温下碳只能小量地溶解于奥氏体固溶体中.温度升高时,碳在固溶体中的溶解度增大,再将钢由高温缓慢冷却,在敏化温度范(400~8500C)时,奥氏体中饱和的碳和铬化合生成Cr23C6沿晶界沉淀析出,由于铬的扩散速度较慢,这样生成Cr23C6所需的铬必然要从晶界附近获取,造成晶界附近区域铬含量降低而产生晶间腐蚀晶间腐蚀试验方法

按GB4334.1~43343.5《不锈钢晶间腐蚀试验方法》规定，主要有10%草酸法、硫酸-硫酸铁法、65%硝酸法（Huey法）、硝酸-氢氟酸法、硫酸-硫酸铜法五种根据经验核需要来确定方法，一般采用硫酸-硫酸铜法，尿素合成设备用65%硝酸法，含Mo不锈钢用硝酸-氢氟酸法

9第9页，课件共72页，创作于2023年2月敏化奥氏体不锈钢在400~8500C时缓慢冷却,在晶界上有Cr23C6析出,造成晶界附近贫铬引起晶间腐蚀,这一温度范围是敏化区氢腐蚀氢在高温高压下活性强,氢分子与钢材表面的碳化合引起脱碳,使机械性能下降,渗透到钢材内部和游离的碳化合生成甲烷,产生裂纹,氢原子渗透到钢中和碳反应生成甲烷,产生裂纹应力腐蚀金属在拉应力和腐蚀的共同作用下(温度条件)引起的破裂,拉应力大腐蚀严重，无征兆脆性破裂，具有灾难性后果几种产生应力腐蚀的介质：1）碳钢：碱液、硝酸盐溶液、无水液氨、湿硫化氢、醋酸2）奥氏体不锈钢：氯离子、氯化物+蒸汽、硫化氢、碱液3）含Mo不锈钢：碱液、氯化物水溶液、硫酸+硫酸铜水溶液解决应力腐蚀的重要方法之一：消除应力热处理10第10页，课件共72页，创作于2023年2月4.1.5不锈钢的热处理固溶处理：

为了恢复18-8不锈钢的抗晶间腐蚀能力，加热到1050~1150oC保温，使沉积在晶界上的碳化物重新溶解到奥使体组织中去，然后快速冷却，使碳化物未能析出，从而将高温时单项奥氏体组织保持下来，提高抗腐蚀能力注意：经过固溶处理的钢仍然需要防止在450~850oC敏化温度下加热和使用，否则会使碳化物重新析出，产生晶间腐蚀稳定化处理：

对含有Nb、Ti的18-8不锈钢在经过固溶处理后在850~900oC(860~880）下，充分保温（1~6小时）使钢中的碳被固定在碳化铌和碳化钛中，然后空冷这样在敏化温度下不会形成碳化铬，不会产生晶间腐蚀注意：不含有Nb、Ti稳定剂的18-8不锈钢不需要进行稳定化处理11第11页，课件共72页，创作于2023年2月4.1.6压力容器用材料中需要关注的问题脆性转变温度：所有具有立方和密排六方晶格的金属，随着温度的降低，冲击值下降，断面上界晶状断面增加，在某温度时冲击值显著下降而呈现脆性，该温度既是脆性转变温度。影响钢材脆性转变温度的因素主要有：1）加入的合金元素：如Mn、Ni可将低脆性转变温度，C可提升脆性转变温度2）晶粒度：细晶粒度比组晶粒独有较高的冲击韧性即较低的脆性转变温度3）缺陷：存在的缺陷可将低冲击韧性即提高脆性转变温度4）厚度：厚钢板和大型锻件中不同部位的冲击韧性也不相同，脆形转变温度也不相同

12第12页，课件共72页，创作于2023年2月石墨化渗碳体在高温长期作用下自行分解的现象：Fe3C=3Fe+C（石墨）。分解时沿晶界析出，所有析出的石墨称球状和团絮状，在晶界中呈链状分布。通常在低碳钢和含0.5Mo的低合金钢中发生。兰脆钢材冲击试验温度升高到200~400oC时，冲击功开始下降，随着含碳量增加，冲击功开始下降的温度升高，但都在500~600oC降到最低点，随着温度上升冲击功又重新增加，这种冲击功值下降的现象称为兰脆，碳素钢的蓝脆温度在325~350oC。不锈钢复合板的使用

GB150-1989第2.2.10款规定：复层为奥氏体形的钢板，使用温度下限同基层钢板，上限为400oC。对不锈钢的强制要求：GB150第4.1.6条规定奥氏体不锈钢使用温度高于525oC时，钢含碳量应不小于0.04%。13第13页，课件共72页，创作于2023年2月低碳和超低碳不锈钢不锈钢可按含碳量进行分类，以常用的18-18不锈钢为例1Cr18Ni9(C≤0.15%)、0Cr18Ni9(C≤0.08%)、00Cr19Ni11(C≤0.03%)，常将含碳≤0.08%的不锈钢称为低碳不锈钢，含碳量≤0.03%的不锈钢称为超低碳不锈钢尿素级不锈钢

尿素及其中间产物氨基甲酸胺具有极强的腐蚀性，对尿素技术有丰富经验的荷兰斯大米卡帮公司提出尿素用不锈钢的主要技术要求有3个：1）晶间腐蚀：316L（00Cr17Ni14Mo2)改良型，美国休伊试验≤3.3μm/48h2）选择性腐蚀：平行与轧制方向的母材≤200μm垂直与轧制方向的母材≤70μm焊缝金属≤70μm3)铁素体含量：0.6%试验方法、取样方法、测定方法均按该公司标准规定另外，对316L材料提出附加要求，C≤0.030、Cr≥17.0、Ni≥13.0、Mo≥2.2符合以上要求的不锈钢材料是尿素级不锈钢

14第14页，课件共72页，创作于2023年2月不锈钢的表面处理

不锈钢表面质量的好坏对耐腐蚀性有很大影响，熔渣、污物、氧化皮、擦伤和划痕都有可能产生浓差电池，成为局部腐蚀的中心酸洗：

针对氧化皮的厚度采取不同的酸洗方法，酸洗液的配方很多，主要是HCl和HNO3，也可用酸洗膏，酸洗应保持一定时间，酸洗后用水洗净钝化：

经过酸洗的表面，用钝化液进行钝化处理，使其表面形成均匀的氧化膜，钝化后用水冲洗干净，要求高的表面应进行兰点检查注意:

钝化处理的表面，在氧化性介质中（如硝酸)有很高的耐腐蚀性，而在非氧化性介质中（如硫酸）则不耐腐蚀

15第15页，课件共72页，创作于2023年2月4.2钢板4.2.1碳素结构钢板碳素结构钢板的化学成分、力学性能和使用范围见表1、2、3表1化学成分(1)厚度大于60mm的钢板，含Mn上限为1.00%，为增加钢板性能，可增加为量合金元素钢号钢板标准化学成分（%）CSiMnPSQ235-BGB/T912-1989GB/T3274-1988≤0.200.12~0.30≤0.70≤0.045≤0.045Q235-C≤0.180.12~0.30≤0.80≤0.040≤0.04020R(1)GB6654-2003(报批）≤0.200.15~0.300.50~0.90≤0.030≤0.02016第16页，课件共72页，创作于2023年2月表2力学性能(1)表中数值是标准冲击试样的冲击吸收功平均值指标（2）根据需方要求，可进行-20oC冲击试验，AKV≥24J钢号钢板状态板厚（mm)Rm(MPa)ReL(MPa)A%AKV（1）(J)Q235-B热轧4.5~16375~500≥235≥25纵向，20oC27≥＞16~40≥225≥24Q235-C热轧4.5~16375~500≥235≥25纵向，0oC27≥＞16~40≥225≥2420R热轧、控轧或正火6~16400~520≥245≥25纵向，0oC(2)27≥＞16~36≥235≥25＞36~60≥225≥25＞60~100390~510≥205≥2417第17页，课件共72页，创作于2023年2月表3使用范围4.2.2低合金高强度钢板压力容器常用的低合金高强度钢板化学成分和力学性能见表4、5表4化学成分钢号设计压力MPa使用温度oC壳体厚度mm介质Q235-B≤1.60~350≤20不适用于毒性程度为高度或极度危害的介质Q235-C≤2.50~400≤30不限制20R≤35-20~475≤100不限制钢号钢板标准化学成分CSiMnPSNiMoNb其它16MnRGB6654≤0.200.20~0.551.20~1.60≤0.03≤0.02≤0.30可添加其它元素15MnNbR≤0.180.20~0.551.20~1.60≤0.025≤0.015≤0.300.010~0.05018MnMoNbR≤0.220.15~0.501.20~1.60≤0.025≤0.015≤0.300.45~0.650.025~0.05013MnNiMoNbR≤0.150.15~0.501.20~1.60≤0.025≤0.0150.60~1.000.20~0.400.005~0.20Cr0.20~0.4007MnCrMoVRGB19189≤0.090.15~0.401.20~1.60≤0.025≤0.010≤0.400.10~0.30V0.02~0.06Cr0.20~0.3018第18页，课件共72页，创作于2023年2月表5力学性能钢号钢板状态板厚mmRm(MPa)ReL(MPa)A%Akv(J)16MnR热轧、控轧或正火6~16510~640≥345≥21横向，0oC(3)≥31＞16~36490~620≥325≥21＞36~60470~600≥305≥21＞60~100460~590≥285≥20＞100~150450~580≥275≥2015MnNbR正火10~16530~650≥370≥20横向，-20oC≥34＞16~36530~650≥360≥20＞36~60520`640≥350≥2018MnMoNbR正火加回火（1）30~60590~740≥440≥17横向，0oC≥34＞60~100570~720≥410≥1513MnNiMoNbR正火加回火（1）≤100570~720≥390≥18横向，0oC(4)≥41＞100~120570~720≥380≥1807MnCrMoVR调质（2）16~60610~730≥490≥17横向，-20oC≥4719第19页，课件共72页，创作于2023年2月（1）回火温度不得低于620oC（2）回火温度不得低于600oC（3）根据需要，可进行-20oC冲击试验Akv≥27J（4）根据需要，可进行-20oC冲击试验Akv≥34J4.2.3低温钢板16MnDR是-40oC级低温压力容器大量使用的钢号，07MnNiMoVDR是低温高强度钢，用于制造大型低温球形容器，09MnNiDR是-70oC级低温压力容器用钢，大量使用与乙烯、煤化工和大化肥等设备。15MnNiDR是-45oC级低温压力容器用钢。表6是化学成分，表7是力学性能表6化学成分

钢号钢板标准化学成分CSiMnPSNiAi其它16MnDRGB3531≤0.200.15~0.501.20~1.60≤0.025≤0.015≥0.015可添加微量元素15MnNiDR≤0.180.15~0.501.20~1.60≤0.025≤0.0150.20~0.60≥0.015V≤0.0609MnNiDR≤0.120.15~0.501.20~1.60≤0.020≤0.0150.20~0.80≥0.015Nb≤0.0407MnNiMoVDRGB19189≤0.090.15~0.401.20~1.60≤0.020≤0.0100.20~0.50Cr≤0.30V≤0.02~0.06Mo0.10~0.3020第20页，课件共72页，创作于2023年2月表7力学性能钢号钢板状态板厚mmRm(MPa)ReL(MPa)A%Akv(J)16MnDR正火6~16490~620≥315≥21横向，-40oC≥27＞16~36470~600≥295＞36~60450~580≥275横向，-30oC≥27＞60~100450~580≥25515MnNiDR正火6~16490~630≥325≥20横向，-45oC≥27＞16~36470~610≥305＞36~60460~600≥29009MnNiDR正火或正火加回火6~16440~570≥300≥23横向，-70oC≥27＞16~36430~560≥280＞36~60430~560≥26007MnNiMoVDR调质16~60610~730≥490≥17横向，-40oC≥4721第21页，课件共72页，创作于2023年2月4.2.4中温抗氢钢板

工作温度高于400oC时，碳素结构钢的高温持久强度和蠕变强度较低，因而许用应力也较低，加入Cr、Mo合金元素可提高钢材高温持久强度和蠕变强度，因此，在400~600oC的压力容器产品通常采用Cr-Mo钢材料，在炼油和石油化工装置中由于含有氢介质，在一定的压力和温度下会产生氢腐蚀，采用含有Cr-Mo合金元素的材料可提高抗氢腐蚀能力。国产常用中温抗氢钢化学成分如表8、力学性能如表9。表8化学成分

钢号钢板标准化学成分CSiMnPSCrMo15CrMoRGB66540.12~0.180.15~0.400.40~0.700.0300.0200.80~1.200.45~0.6014Cr1MoR0.170.50~0.800.40~0.650.0250.0151.15~1.500.45~0.6512Cr2Mo1R0.150.500.30~0.600.0250.0152.00~2.500.90~1.1022第22页，课件共72页，创作于2023年2月表9力学性能(1)回火温度不得低于620oC（2)回火温度不得低于680oC钢号钢板状态板厚mmRm(MPa)ReL(MPa)A%Akv(J)15CrMoR正火加回火(1)6~60450~590≥295≥19横向，20oC,≥31＞60~100≥275≥1814Cr1MoR正火加回火(1)6~120520~670≥310≥19横向，20oC,≥3412Cr2Mo1R正火加回火(2)6~120520~670≥310≥19横向，20oC,≥3423第23页，课件共72页，创作于2023年2月4.2.5不锈钢板一般泛指的“不锈钢”是不锈钢、耐热钢、耐酸钢的统称，若严格的区分，则不锈钢是在空气中抗腐蚀的钢、耐酸钢是在某些化学介质中抗腐蚀的钢而耐热钢是在高温下抗氧化抗蠕变和抗破断并抗一定介质腐蚀的钢。所以耐热钢、耐酸钢具有耐腐蚀性而不锈钢不定具有耐热和耐酸性，但有的不锈钢则同时具有耐腐蚀、耐热、耐酸性能，如：1Cr18Ni9Ti既是典型的一种。不锈钢的分类按成分：Cr13型、Cr18-Ni9型按金相组织：马氏体:1Cr13、2Cr13、3Cr13铁素体:0Cr13、Cr17、Cr25奥氏体:1Cr18Ni9、1Cr18Ni9Ti、0Cr17Ni12Mo20Cr18Ni12Mo2Ti奥氏体加铁素体（双相钢）:00Cr18Ni5Mo3Si2GB150对双相钢的规定：延伸率不小于23%24第24页，课件共72页，创作于2023年2月压力容器常用不锈钢化学成分见表10、力学性能见表11表10化学成分GB/T3280-1992GB/T4237-1992钢号化学成分CSiMnPSCrNiMo其它0Cr13≤0.08≤1.00≤1.00≤0.035≤0.03011.50~13.50≤0.600Cr18Ni9≤0.07≤1.00≤2.00≤0.035≤0.03017.00~19.008.00~11.000Cr18Ni10Ti≤0.08≤1.00≤2.00≤0.035≤0.03017.00~19.009.00~12.00Ti≥5×C0Cr17Ni12Mo216.00~18.0010.00~14.002.00~3.000Cr18Ni12Mo2Ti16.00~19.0011.00~14.001.80~2.50Ti≥5×C~0.7000Cr17Ni14Mo2Ti≤0.03≤1.00≤2.00≤0.035≤0.03016.00~18.0012.00~15.002.00~3.0000Cr18Ni5Mo3Si21.30~2.001.00~2.00≤0.030≤0.03018.00~19。504.50~5.502.50~3.00N≤0.1025第25页，课件共72页，创作于2023年2月表11力学性能GB/T3280-1992GB/T4237-1992

(1)仅当需方要求时，才进行测定(2)GB150规定值钢号钢板状态Rm(MPa)Rr0.2(1)(MPa)A%0Cr13退火≥410≥205≥200Cr18Ni9固溶≥520≥205≥400Cr18Ni10Ti≥520≥400Cr17Ni12Mo2≥520≥400Cr18Ni12Mo2Ti≥530≥3500Cr17Ni14Mo2Ti≥480≥177≥4000Cr18Ni5Mo3Si2≥590≥390≥23（2）26第26页，课件共72页，创作于2023年2月不锈钢板的应用：0Cr13:有良好的韧性和塑性，耐含硫石油和硫化氢介质的腐蚀（内件），化工中防污染，除氧器内件等0Cr18Ni9:耐硝酸腐蚀,可在-196~+600oC范围内使用，抗晶间腐蚀比1Cr18Ni9强1Cr18Ni9:耐硝酸腐蚀,不可在450~+800oC范围内使用，抗晶间腐蚀比0Cr18Ni9差1Cr18Ni9Ti:耐硝酸、合成氨、甲醇介质腐蚀,可在-196~+600oC范围内使用，抗晶间腐蚀比0Cr18Ni9强0Cr18Ni9Ti:耐硝酸、合成氨、甲醇介质腐蚀、可在-196~+600oC范围内使用，抗晶间腐蚀比1Cr18Ni9Ti强27第27页，课件共72页，创作于2023年2月0Cr17Ni12Mo2:耐磷酸和尿素、维尼龙介质腐蚀,可在-196~+600oC范围内使用，抗晶间腐蚀比0Cr17Ni12Mo2Ti差0Cr17Ni12Mo2Ti:耐磷酸和尿素、维尼龙介质腐蚀，可-196~+600oC范围内使用，抗晶间腐蚀比0Cr17Ni12Mo2强00Cr17Ni14Mo2Ti：耐尿素和醋酸介质腐蚀，有良好的抗晶间腐蚀性能CL-（氯离子）：对不锈钢有很大破坏作用，在拉应力下会产生应力腐蚀，水压试验应对水质提出要求：氯离子含量≤25PPM00Cr18Ni5Mo3Si2(双相不锈钢）：耐应力腐蚀、点腐蚀，适用于含有氯离子介质的炼油、化肥、甲醇、造纸等工业28第28页，课件共72页，创作于2023年2月4.3压力容器用锻件4.3.1常用锻件化学成分见表12、力学性能见表13

表12碳素钢和低合金钢锻件的化学成分（JB4726-2000）钢号化学成分CSiMnPSMoCrNiCuVNb200.17~0.230.17~0.370.60~1.00≤0.030≤0.020≤0.25≤0.25≤0.2516Mn0.13~0.190.20~0.601.20~1.60≤0.030≤0.020≤0.30≤0.30≤0.2520MnMo0.17~0.230.17~0.371.10~1.40≤0.025≤0.0150.20~0.35≤0.3020MnMoNb0.17~0.230.17~0.371.30~1.60≤0.025≤0.0150.45~0.65≤0.300.025~0.05015CrMo0.12~0.180.10~0.600.30~0.80≤0.030≤0.0200.45~0.650.80~1.2514Cr1Mo0.11~0.170.50~0.800.30~0.80≤0.025≤0.0150.45~0.651.15~1.5012Cr2Mo1≤0.15≤0.500.30~0.60≤0.025≤0.0150.90~1.102.00~2.5029第29页，课件共72页，创作于2023年2月表13碳素钢和低合金钢锻件的力学性能（JB4726-2000）钢号公称厚度mm热处理状态回火温度oC≥拉伸试验冲击试验应度试验Rm(MPa)ReL(MPa)A%试验温度oCAkv.JHB20≤200N390~540≥215242034106~15916Mn≤300N,N+T600450~600≥27520031121~17820MnMo≤300Q+T600530~7003701834156~208＞300~500510~68035018136~201＞500~700490~66033018130~19620MnMoNb≤300Q+T630620~79047016185~235＞300~500610~78046016180~23315CrMo≤300Q+TN+T620440~610275202034118~180＞300~500430~60025520115~17814Cr1Mo≤300Q+TN+T620490~6602901941130~196＞300~500480~65028019128~19312Cr2Mo1≤300Q+TN+T680510~68031018136~201＞300~500500~67030018133~20030第30页，课件共72页，创作于2023年2月24.3.2低温钢锻件常用低温锻件化学成分见表14、力学性能见表15表14常用低温锻件化学成分(JB4727-2000)钢号化学成分CSiMnMoCrNiAlsPSCu16MnD0.13~0.180.20~0.601.20~1.60-≤0.30≤0.40Nb≤0.030≥0.015≤0.025≤0.015≤0.2520MnMoD0.16~0.220.17~0.371.10~1.400.20~0.35≤0.30≤0.40-≥0.015≤0.02508MnNiCrMoVD≤0.100.20~0.401.10~1.400.20~0.500.20~0.601.20~1.60V0.02~0.06-≤0.02009MnNiD≤0.120.15~0.351.20~1.60-≤0.300.45~0.85Nb≤0.050≥0.015≤0.02031第31页，课件共72页，创作于2023年2月表15常用低温锻件力学性能(JB4727-2000)钢号公称厚度mm热处理状态回火温度oC拉伸试验冲击试验Rm(MPa)ReL(MPa)A%试验温度oCAkv,J16MnD≤300Q+T600450~600≥275≥20-40≥2720MnMoD≤300530~700≥370≥18-40＞300~500510~680≥350-30＞500~700490~660≥330-3008MnNiCrMoVD≤300Q+T600600~770≥480≥17-40≥4709MnNiD420~570≥260≥23-7032第32页，课件共72页，创作于2023年2月4.3.3常用不锈钢锻件（JB4728-2000)常用牌号有：铁素体：0Cr13奥氏体：0Cr18Ni900Cr19Ni100Cr17Ni12Mo200Cr17Ni14Mo2铁素体+奥氏体：00Cr18Ni5Mo3Si24）常用棒材主要用于制造压力容器螺栓、螺母等紧固件常用牌号有:3540MnB40Cr30CrMoA35CrMoR25Cr2MoVR40CrNiMoA螺栓、螺母选材时应注意有一定硬度差，螺栓稍硬，可通过不同钢号和不同热处理来实现

33第33页，课件共72页，创作于2023年2月4.4常用外国材料及比较4.4.1钢板美国：低合金钢SA516Gr-55606570SA662GrABCSA302GrABCDCr-Mo抗氢钢SA204GrABCSA387Gr11Cl.1SA387Gr11Cl.2SA387Gr12Cl.1SA387Gr12Cl.2SA387Gr22Cl.1SA387Gr22Cl.2不锈钢SA240304304L321347316316L904L410410s德国：低合金钢DIWA353P355GHCr-Mo抗氢钢13CrMo4-510CrMo9-10

34第34页，课件共72页，创作于2023年2月1）SA516Gr55、60、65、70的化学成分、力学性能见表16、17

表16A–适用于熔炼分析和成品分析B–Grade60级板厚≤12.5mm时，熔炼分析的锰含量为0.95~1.20%,成品分析的锰含量为0.79~1.30%成分及板厚%Grade55Grade60Grade65Grade70CA：≤12.5mm12.5＜δ≤50mm50＜δ≤100mm100＜δ≤200mmδ＞200mm0.180.200.220.240.260.210.230.250.270.270.240.260.280.290.290.270.280.300.310.31Mn：≤12.5mm熔炼分析B成品分析B＞12.5mm熔炼分析成品分析0.60~0.900.55~0.980.60~1.200.55~1.300.60~0.900.55~0.980.85~1.200.79~1.300.85~1.200.79~1.300.85~1.200.79~1.300.85~1.200.79~1.300.85~1.200.79~1.30PA0.0350.0350.0350.035SA0.0350.0350.0350.035Si：熔炼分析成品分析0.15~0.400.13~0.450.15~0.400.13~0.450.15~0.400.13~0.450.15~0.400.13~0.4535第35页，课件共72页，创作于2023年2月表17关于冲击试验温度:可按金属的设计温度该材料标准有13项附加要求可按用户需要在材料采购单中提出性能Grade55[380]Grade60[415]Grade65[450]Grade70[485]抗伸强度ksi[MPa]屈服强度ksi[MPa]延伸率%[LO=200mm]延伸率%[LO=50mm]55~77[380~515]30[205]232760~80[415~550]32[220]212565~85[450~585]35[240]192370~90[485~620]38[260]1721供货状态DG1858-2005的规定正火或控轧并应在质保书中注明正火或控轧并应在质保书中注明正火或控轧并应在质保书中注明正火或控轧并应在质保书中注明冲击功AKV.JoC≥31≥31≥31≥31冷弯180od＝3ad＝3ad＝3ad＝3a36第36页，课件共72页，创作于2023年2月S1真空处理S2产品分析S3机械性能试验的模拟焊后热处理S4.1附加拉伸试验S5却贝V形缺口冲击试验S6落锤试验S7高温拉伸试验S8按照A435/A标准进行的超声波检测S9磁粉检测S11按照A577/A标准进行的超声波检测S12按照A578/A标准进行的超声波检测S14弯曲试验S17真空碳脱氧钢37第37页，课件共72页，创作于2023年2月2）SA302GrABCD的化学成分见表18、力学性能见表19表18A:适用于熔炼分析和成品分析成分含量%GrAGrBGrCGrDC,maxA:≤25mm25＜δ≤50mmδ＞50mm0.200.230.250.200.230.250.200.230.250.200.230.25Mn:熔炼分析成品分析0.95~1.300.87~1.411.15~1.501.07~1.621.15~1.501.07~1.621.15~1.501.07~1.62P,maxA0.0350.0350.0350.035S,maxA0.0350.0350.0350.035Si:熔炼分析成品分析0.15~0.400/13~0.450.15~0.400.13~0.450.15~0.400.13~0.450.15~0.400.13~0.45Mo:熔炼分析成品分析0.45~0.600.41~0.640.45~0.600.41~0.640.45~0.600.41~0.640.45~0.600.41~0.64Ni:熔炼分析成品分析----0.40~0.700.37~0.730.70~1.000.67`1。0338第38页，课件共72页，创作于2023年2月表19性能GradeAGradeBGradeCGradeD拉伸强度、ksi[MPa]屈服强度、ksi[MPa]延伸率%[LO=200mm]延伸率%[LO=50mm]75~95[515~655]45[310]151980~100[550~690]50[345]151880~100[550~690]50[345]172080~100[550~690]50[345]1720供货状态DG1858-2002的规定正火+回火或控轧（870oC)代正火，合同中应注明正火+回火或控轧（870oC)代正火，合同中应注明正火+回火或控轧（870oC)代正火，合同中应注明正火+回火或控轧（870oC)代正火，合同中应注明冲击功AKV.JDG1856-200527272727冷弯180oDG1856-2005d=3ad=3ad=3ad=3a39第39页，课件共72页，创作于2023年2月3）美国Cr-Mo抗氢钢SA387Gr11、12、22表20化学成分A:板厚大于125mm时，成品分析最大含碳量0.17成分含量%Grade12Grade11Grade22C:熔炼分析成品分析0.05~0.170.04~0.170.05~0.170.04~0.170.05~0.15A0.04~0.15AMn:熔炼分析成品分析0.40~0.650.35~0.730.40~0.650.35~0.730.30~0.600.25~0.66P:熔炼分析成品分析0.0350.0350.0350.0350.0350.035S:熔炼分析成品分析0.0350.0350.0350.0350.0350.035Si:熔炼分析成品分析0.15~0.400.13~0.450.50~0.800.44~0.860.50max0.50maxCr:熔炼分析成品分析0.80~1.150.74~1.211.00~1.500.94~1.562.00~2.501.88~2.62Mo:熔炼分析成品分析0.45~0.600.40~0.650.45~0.650.40~0.700.90~1.100.85~1.1540第40页，课件共72页，创作于2023年2月SA387Gr12、11、22表21机械性能性能SA387Gr12SA387Gr11SA387Gr22拉伸强度、ksi[MPa]屈服强度、ksi[MPa]延伸率%[LO=200mm]延伸率%[LO=50mm]断面收缩率%（园棒）%（板状）65~85[450~585]40[275]1922--75~100[515~690]45[310]1822--75~100[514~690]45[310]-184540供货状态正火+回火正火+回火正火+回火冲击功AKV.J（横向）DG1814-2005≥31≥31≥31冷弯180od=3ad=3ad=3a41第41页，课件共72页，创作于2023年2月4）美国奥氏体(Cr-Ni、Cr-Mn-Ni)钢SA240表21化学成分牌号CMnPSSiCrNiMo3040.082.000.0450.0300.7518.00~20.008.00~10.50N0.1304L0.0302.000.0450.0300.7518.00~20.008.00~12.003210.082.000.0450.0300.7517.00~19.009.00~12.00Ti3×(C+N)min,0.70maxN0.13470.082.000.0450.0300.7517.00~19.009.00~13。00Nb10×Cmin,1.00max3160.082.000.0450.030.7516.00~18.0010.00~14.002.00~3.00N0.1316L0.032.000.0450.030.7516.00~18.0010.00~14.002.00~3.00N0.1410S0.081.000.040.031.0011.50~13.500.60904L0.0202.000.0450.0351.0019.00~23.0023.00~28.004.00~5.00N0.1Cu1.0~2.042第42页，课件共72页，创作于2023年2月表21机械性能钢号拉伸强度、ksi[MPa]屈服强度、ksi[MPa]延伸率%硬度布氏洛氏30475[515]30[205]4020192304L70[485]25[170]402019232175[515]30[205]402179534775[515]30[205]402019231675[515]30[205]4021795316L70[485]25[170]402179410S60[415]30[205]2218389904L71[490]31[220]359043第43页，课件共72页，创作于2023年2月5）德国低合金钢DIWA353P355GH

DIWA353(13MnNiMo5-4、BHW35），DIWA353是德国迪林根钢铁公司的专利牌号，而13MnNiMo5-4是德国技术监督协会联合会原材料公报VDTUV384号中所规定的可焊耐热结构钢牌号，材料号为1.8807；二者均为锅炉锅筒钢板。

P355GH是欧盟标准EN10028-2承压钢板技术条件中的牌号与原来德国DIN17155锅炉钢板订货技术条件中19Mn6相同13CrMo4-5是欧盟标准EN10028-2承压钢板技术条件中的牌号与原来德国DIN17155锅炉钢板订货技术条件中13CrMo44相同表22化学成分钢号化学成分CSiMnPSNiMoCrNbDIWA353DG1820≤0.150.10~0.501.00~1.60≤0.025≤0.0100.60~1.000.20~0.400.20~0.400.005~0.020P355GHDG18250.10~0.22≤0.601.00~1.70≤0.025≤0.015≤0.01≤0.08≤0.30≤0.01Cu≤0.30Ti≤0.30V≤0.03Ai≤0.0213CrMo4-5DG18630.08~0.18≤0.350.40~1.00≤0.025≤0.0100.40~0.600.70~1.15Cu≤0.3044第44页，课件共72页，创作于2023年2月

表23机械性能性能DIWA353DG1820P355GHDG182513CrMo4-5DG1863拉伸强度[MPa]≤100mm570~740＞100~125mm570~740＞125~150mm570~740＞16~60mm510~650＞60~100mm490~630＞100~150mm480~630＞16~60mm450~600＞60~100mm440~590＞100~150mm430~580屈服强度[MPa]≤100mm390＞100~125mm380＞125~150mm375＞40~60mm≥335＞60~100mm≥315＞100~150mm≥295＞16~60mm≥290＞60~100mm≥270＞100~150mm≥255延伸率%≥20≥20≥19供货状态正火+回火正火正火+回火，规范列入质保书冲击功AKV.J（横向）20oC，≥390oC，≥340oC，≥31冷弯180od=3ad=3ad=3a45第45页，课件共72页，创作于2023年2月4.4.2钢管

表24化学成分牌号化学成分%CSiMnPSCrNiMoCuNbAiSA556B2DG18400.27max0.100.29~0.930.035min0.035minSA556C2DG18400.27max0.10min0.29~1.060.035min0.035minSA1790.06~1.18-0.27~0.63≤0.035≤0.035SA213T11DG18430.05~0.150.50~1.000.30~0.60≤0.025≤0.0251.00~1.500.44~0.65SA213T12DG18430.05~0.150.50max0.3~0.61≤0.025≤0.0250.80~1。250.44~0.65SA688TP304DG18680.08max0.75max2.00max0.040max0.030max18.00~20.008.0~11.0015NiCuMoNb5-6-4DG18750.17max0.25~0.500.80~1.200.030max0.025max0.30max1.00~1.300.25~0.500.50~0.800.015~0.0450.050max46第46页，课件共72页，创作于2023年2月

表25机械性能性能SA556B2DG1840SA556C2DG1840SA179SA213T11DG1843SA213T12DG1843SA688TP304DG186815NiCuMoNb5-6-4DG1875Rm(MPa)≥60[410]70[480]47[325]415415515610~780Rel(MPa)≥37[260]40[280]26[180]205220205440A(%)(LO=50mm)≥303035303035纵向19横向17硬度HB(HRB)≤（79）（89)-163(85)163(85)(90)Akv(20o)J纵向40横向2747第47页，课件共72页，创作于2023年2月4.4.3锻件1)SA182高温合金钢管法兰、管件、阀门等部件用锻件表26化学成分牌号化学成分%CSiMnPSCrNiMoTiNbF11CLASS10.05~0.150.50~1.000.30~0.600.030.031.00~1.500.44~0.65F11CLASS20.10~0.200.50~1.000.30~0.800.040.041.00~1.500.44~0.65F11CLASS30.10~0.200.50~1.000.30~0.800.040.041.00~1.500.44~0.65F12CLASS10.05~0.150.50max0.30~0.600.0450.0450.80~1.250.44~0.65F12CLASS20.10~0.200.10~0.600.30~0.800.040.040.80~1.250.44~0.65F3040.08max1.00max2.00max0.0450.03018.0~20.08.0~11.0F3210.08max1.00max2.00max0.0450.0317.0~19.09.0~12.0≥4×C且≤0.70F3470.08max1.00max2.00max0.0450.0317.0~20.09.0~13.0≥8×C且≤1.1048第48页，课件共72页，创作于2023年2月表26机械性能性能F11CLASS1F11CLASS2F11CLASS3F12CLASS1F12CLASS2F304F321F347拉伸强度Ksi[MPa]60[415]70[485]75[515]60[415]70[485]755157551575515屈服强度Ksi[MPa]30[205]40[275]45[310]32[220]40[275]302053020530205延伸率%2020202020303030供货状态退火（炉冷）或正火+回火(空冷)固溶固溶固溶冲击功AKV.J（横向）按设计要求断面收缩率%4530304530505050硬度121~174143~207156~207121~174143~207---49第49页，课件共72页，创作于2023年2月2)SA350管道部件有冲击韧性要求的碳钢低合金钢锻件表27化学成分表28机械性能钢号化学成分CmaxMnPmaxSmaxSiNiCrMoCuNbVGradeLF20.300.60~1.350.0350.0400.15~0.300.40max0.30max0.12max0.40max0.02max0.05max钢号抗拉强度Ksi[MPa]屈服强度Ksi[MPa]延伸率%断面收缩率%热处理冲击功,ft-lbf[J]GradeLF2Class170~95[486~655]36[250]2230正火，正火+回火，调质15[20],–50oF,[-45.6oC]GradeLF2Class270~95[486~655]36[250]2230正火，正火+回火，调质15[20],–0oF,[-18oC]50第50页，课件共72页，创作于2023年2月3）SA336高温和承压部件用合金钢锻件表29化学成分钢号化学成分%CMnPSSiNiCrMoTiNbF11Class2,30.10~0.200.30~0。800.0250.0250.50~1.00-1.00~1.500.45~0.65F11Class10.05~0.150.30~0.600.0250.0250.5~1.00-1.00~1.50045~0.65F120.10~0.200.30~0.800.0250.0250.10~0.60-0.80~1.100.45~0.65F3040.08max2.00max0.040.031.00max8.0~11.018.0~20.0F304L0.035max2.00max0.040.031.00max8.0~13.018.0~20.0F3210.08max2.50max0.0350.030.85max9.0min17.0min5×C且≤0.6F3470.08max2.0max0.040.030.85max9.0~12.017.0~19.010×C且≤1.0F3160.08max2.0max0.040.031.0max10.0~14.016.0~18.02.0~3.051第51页，课件共72页，创作于2023年2月表30机械性能性能F11Class2F11Class3F11Class1F12304304L321347316抗拉强度ksi[MPa]70~95[485~660]75~100[515~690]60~85[415~585]70~95[485~660]70[485]65[450]70[485]70[485]70屈服强度ksi[MPa]40[275]450[310]30[205]40[275]30[205]25[170]30[205]30[205]30延伸率%201820203030303030供货状态正火+回火，调质固溶冲击功J按设计要求断面收缩率%404045404545454545硬度52第52页，课件共72页，创作于2023年2月4）SA105管道用碳钢锻件表31化学成分表32机械性能钢号化学成分CMnPSSiCuNiCrMoVNbSA1050.35max0.60~1.050.035max0.040max0.10~0.350.40max0.40max0.30max0.12max0.05max0.02max钢号抗拉强度ksi[MPa]屈服强度ksi[MPa]断面收缩率%延伸率%硬度冲击功J热处理SA10570[485]36[250]3022187按设计要求退火，正火+回火调质53第53页，课件共72页，创作于2023年2月5)SA765有冲击韧性要求的压力容器用碳钢、低合金钢锻件表33化学成分钢号化学成分%CmaxMnPmaxSmaxSiNiVmaxAimaxCrmaxMomaxCumaxSA765GradeⅣ0.251.00~1.600.0200.0200.15~0.500.500.060.050.400.100.35SA765GradeⅤClass10.300.60~1.350.0200.0200.15~0.351.0~2.00.030.050.300.120.35SA765GradeⅤClass20.300.60~1.350.0200.0200.15~0.351.0~2.00.030.050.300.120.3554第54页，课件共72页，创作于2023年2月表34机械性能性能GradeⅥGradeⅤClass1GradeⅤClass2抗拉强度ksi[MPa]80~105[550~725]60~85[415~585]70~95[485~655]屈服强度ksi[Mpa]50[345]30[205]37.5[260]延伸率%222522断面收缩率%303835热处理正火+回火、双正火+火、调质冲击功ft-lbf[J]-20oF[-30oC],28[35]-75oF[-60oC],15[20]-75oF[-60oC],15[20]55第55页，课件共72页，创作于2023年2月4.4.4中外相应材料对照1）16MnR、SA516Gr70、P355GH表33化学成分钢号化学成分CSiMnPSNiMoCrNb16MnR≤0.200.20~0.551.20~1.60≤0.03≤0.02≤0.30可添加其它元素----SA516Gr700.270.13~0.450.79~1.30≤0.035≤0.035------P355GHDG18250.10~0.22≤0.601.00~1.70≤0.025≤0.015≤0.01≤0.08≤0.30≤0.01Cu≤0.30Ti≤0.30V≤0.03Ai≤0.0256第56页，课件共72页，创作于2023年2月机械性能表34机械性能性能16MnRSA516Gr70P355GH拉伸强度[MPa]450~640485~620480~650屈服强度[MPa275~345260295~335供货状态热轧、控轧或正火正火或控轧正火冲击功AKV.J（横向）0OC,31J31J(按设计温度确定）0OC,34J57第5