压力容器用材料.ppt

1、压力容器设计审批人预审指南，胡晓东，山东科技大学机电工程学院，2011.03，第六章压力容器材料，6.1压力容器钢板，6.3压力容器锻件，6.4压力容器钢板，6.5压力容器焊接材料及其选择，6.6压力容器有色金属及其合金，6.1锅炉和压力容器钢板， 6.1.1碳素结构钢板6.1.2低合金高强度钢板6.1.3低温钢板6.1.4中温抗氢钢板6.1.5不锈钢板6.1.6不锈钢复合板，碳素结构钢，1)碳素结构钢和低合金高强度钢最低屈服强度值质量等级符号脱氧方法符号表示“屈服强度”； 屈服强度值的单位为MPa；质量等级符号是a、b、c、d和e.从A到E，磷、硫含量依次下降，品质提高。脱氧方法符号：沸腾钢

2、f；死钢z。半镇静钢b；TZ特种镇静钢。例如Q235-A，F，Q235-B，Z.低合金高强度钢和低合金高强度钢均为镇静钢或特殊钢，其牌号中没有标明脱氧方法的符号。例如Q345-C.根据需要，低合金高强度结构钢的牌号也可以用两个阿拉伯数字(代表平均碳含量的万分之几)和化学元素符号(如16Mn)依次表示。*注：一般情况下，当屈服强度小于300兆帕时，为碳素结构钢；当屈服强度大于300兆帕时，为低合金高强度钢。优质碳素结构钢，品牌号为两位数。这两个数字表示钢的平均碳含量为45 (即0.45%碳)。当优质碳素结构钢的锰含量为0.71.2%时，在碳含量数字后增加元素符号“锰”，如40Mn。对于高质量碳素

3、结构钢的沸腾钢和半镇静钢，在钢种后添加字母f和b，如08F和10b。合金钢，牌号是碳含量，合金元素1%数字合金元素2%数字合金元素及其含量标注当合金元素的平均含量小于1.50%时，只标注元素符号，不标注含量。例如，当20CrMnTi中合金元素的平均含量为1.502.49%、2.503.49%、3.504.49%、4.505.49%时，相应的合金元素用数字标记，如2、3、4和5。例如20CrNi3。不锈钢和耐热钢，当碳含量为0.1%-0.03%时，用“0”表示，如“0Cr18Ni9”(碳含量上限为0.08%)，当碳含量为0.03%-0.01%(超低碳)时，用“03”表示，如“03”0.03% C

4、，标记为“00”，焊接方法，焊接：通过产生原子(分子)结合将两个分离的固体物体连接成一个整体的连接方法分类：熔焊、压力焊和钎焊。熔焊分为气焊、电弧焊、电渣焊、等离子弧焊等。大约75%的部件是在化工厂焊接的。弧焊交流焊机本质上是一种特殊的变压器，它能降低工业用电的电压，瞬间熄灭电弧，重新点燃电弧，重新稳定燃烧。交流电弧稳定性差。然而，由于DC焊机具有结构简单、维护方便、成本低、省电等优点，所以得到了广泛的应用，可分为旋转DC焊机和硅整流DC焊机。当电极连接到负电极，工件连接到正电极时，这是正连接方法；相反，它是反向连接方法。焊条电弧焊时，一般使用碱性低氢焊条(如J507)，为了使电弧稳定燃烧，规

5、定用DC反向连接法；用酸性焊条(如J422)焊接厚钢板时，采用直接连接法，由于阳极部分的温度高于阴极部分的温度，直接连接法可获得较大的熔深；薄钢板和有色金属的焊接应采用反向焊接。埋弧焊、自动焊接、引弧、送丝、电弧沿焊接方向移动和焊接完成全部由机械完成。埋弧焊的主要优点是：生产率高：使用大电流、深熔深和高生产率对于20毫米以下的对焊，不需要开坡口，不留缝隙，少填金属，焊缝质量高：保护完善，杂质少，容易获得稳定的高质量焊缝。良好的工作条件：无电弧辐射，良好的工作条件。适用于大批量、粗长直线和大直径环焊缝的焊接，自动埋弧焊，自动埋弧焊的缺点是不如手工焊灵活，一般只适用于水平焊缝或小倾角焊缝；工件边缘

6、的制备和装配质量高且费时，由于埋弧焊操作，看不到熔池和焊缝的形成过程，因此必须严格控制焊接规范。钨极氩弧焊、非熔化极惰性气体保护焊和熔化极惰性气体保护焊电极仅发射电子并产生电弧，但它们不会熔化。熔点较高的钍钨棒或铈钨棒通常用作电极，也称为钨极氩弧焊。它可以手动或自动进行，焊接电流可以大大增加。适用于焊接中厚钢板，如化工容器的圆筒。焊接过程可以是自动或半自动的，焊接成本高。焊接易氧化有色金属、稀有金属、高强度合金钢和一些特殊用途的高合金钢(不锈钢、耐热钢)。钨极氩弧焊、非熔化极气体保护焊、熔化极气体保护焊、焊条、手工电弧焊1。钢芯主要导电，并在电极末端形成一定成分的沉积金属。2.涂层，也称为涂层

7、，确保沉积的金属具有一定的成分和性能。焊条、酸性焊条：焊接工艺性好，成型整齐，易除渣，不易产生气孔和夹渣。涂层具有强氧化性，这导致合金元素的大量损失和低机械性能(冲击韧性)。酸性焊条通常配有交流和DC电源。典型的酸性电极是J422。碱性焊条：焊缝具有良好的机械性能，特别是高冲击韧性，主要用于焊接重要结构。含氟粉尘是有害的，因此应加强现场通风和排气，以改善工作条件。典型的碱性电极是J507。电极，电极品牌：是电极产品的具体名称。根据主要用途和性能特点命名。每个产品只有一个品牌，但多个品牌可以同时对应一种电极品牌，通常用汉语拼音和三位数字表示。在J422中，“j”是指结构钢焊条。前两位数字“42”

8、表示焊缝金属的抗拉强度等级(用1/10 MpA值表示)，最后一位数字“2”表示涂层类型和焊接电源类型。焊条是以焊条国家标准为基础，反映焊条主要特性的一种表示方法。焊条型号根据焊缝金属的机械性能、涂层类型、焊接位置和焊接电流类型进行分类。E4315中的“e”表示焊条；前两位数字代表沉积金属的最小抗拉强度，单位为MPa值的1/10；第三位数字表示焊条的焊接位置，“0”和“1”表示全位置焊接(水平、垂直、垂直和水平)，“2”表示平焊和直角焊，“4”表示向下垂直焊接；第三个数字和第四个数字的组合表示焊接电流的类型和涂层的类型。焊条、低合金钢焊条型号如E5018A1，后缀字母为E30815型沉积金属不锈

9、钢焊条的化学成分分类代码，字母E表示焊条，“E”后面的数字表示沉积金属的化学成分分类代码，“破折号”后面的两个数字表示焊条药皮类型、焊接位置和焊接电流类型、埋弧焊用焊丝和焊剂，焊丝等级与优质碳钢相似。强度钢的焊丝等级为H08、H08A和H10Mn2。如果品牌末尾有“A”字，则表示高质量的焊丝，硫和磷含量较少。国产助焊剂按化学成分分类，HJ加在品牌前面，如HJ431。第一位数字表示氧化锰的平均含量，例如，“”表示MnO30；第二位数字表示二氧化硅和氟化钙的平均含量，例如，“”表示高6.1.1碳素结构钢板、6.1.2低合金高强度钢板、6.13低温钢板、16MnDR是广泛用于低温压力容器的钢种。07

10、MnNiMoVDR是一种低温高强度钢，用于制造大型低温球形容器。09MnNiDR为a -70低温压力容器钢，6.1.4中温抗氢钢板，工作温度高于40。在钢中加入钼、铬等合金元素可以显著提高钢的持久强度极限和蠕变极限，从而增加钢的许用应力。因此，设计温度高于400(特别是高于475)至600的压力容器通常使用钼钢或铬钢。钼和铬等合金元素可以提高钢的抗氢腐蚀能力。当压力容器介质的氢分压较高，温度高于200时，应考虑钢的氢腐蚀。常用耐热钢，性能要求1。高抗氧化性：指钢在高温下的抗氧化性。2.高热强度：热强度是指金属在高温下的强度。成分特征：低碳和中碳铬，硅：提高抗氧化性钼：提高热强度钒，钛：弥散强化

11、镍：获得单相结构，常用耐热钢，1。珠光体耐热钢常用15CrMo、12Cr1MoV，用途：600以下锅炉部件、压力容器、换热器等。2.通常使用马氏体耐热钢1Cr13、1Cr11MoV、4Cr9Si2。用途：1Cr13、1Cr11MoV用于550以下的汽轮机叶片。1Cr18Ni9Ti通常用于奥氏体耐热钢。用途：主要用于过热器管等。6.1.5不锈钢板，不锈钢：在腐蚀性介质中具有耐腐蚀性的钢。金属腐蚀化学腐蚀：金属在非电解质中的腐蚀。电化学腐蚀：金属在电解质溶液中的腐蚀，涉及电流的作用。合金元素在不锈钢1中的作用。低碳：高碳会降低耐腐蚀性。2.铬是提高耐腐蚀性的主要元素。3.镍是单相奥氏体结构。5.钼

12、：耐有机酸腐蚀。4.钛和铌：防止奥氏体不锈钢的晶间腐蚀。6.1.5不锈钢板，防止电化学腐蚀的措施：获得均匀的单相结构。提高合金的电极电位。在表面上形成致密的钝化膜。马氏体不锈钢主要为Cr13型：随着碳含量的增加，强度和硬度增加，耐蚀性降低。2.铁素体不锈钢的典型等级是0Cr13和1Cr17。耐酸腐蚀，抗氧化能力强，可塑性好。但是它容易变脆。3.奥氏体不锈钢主要是18-8(Cr18-Ni8)型。性能特点：良好的耐腐蚀性、冷热加工性和焊接性。高塑性韧性，无磁性。6.1.5不锈钢板、6.1.6不锈钢复合板和不锈钢复合板是资源节约型产品，降低了贵金属的消耗，大大降低了工程成本。不锈钢复合板的工业生产主

13、要有两种方法，爆炸复合和热轧复合。爆炸复合：不锈钢板上铺有炸药，爆炸的能量使不锈钢板高速撞击碳钢基体，产生高温高压，使两种材料之间的界面实现固相焊接。热轧复合板：是在高真空条件下，以物理纯态轧制碳钢基材和不锈钢板而成。6.1.6不锈钢复合板，GB150规定不锈钢复合板复合界面的结合剪切强度应不低于200MPa，不锈钢复合板的应用范围应同时满足基材和包层材料的应用范围要求。覆层钢种：0cr13al，0cr13，0cr18ni9，0cr18ni10ti，0cr17ni12mo2，0cr18ni12mo2ti，00cr19ni10，00cr17ni14mo2，00cr18ni5mo3si2，00cr

14、18mo2，00cr22ni5mo3n，基材钢种：Q235-B，Q235-c，20r，16mnr6.2压力容器钢管，6.2.1碳素结构钢和低合金高强度钢管，6.2.2低温钢管，6.2.3中温液压钢管近年来，国内钢厂在09MnD低温钢管方面做了大量工作，建立了企业标准。GB150规定了09MnD钢管的技术条件。6.2.2低温钢管、6.2.3中温抗氢钢管、6.2.4不锈钢管、6.3压力容器锻件、6.3.1碳钢和低合金钢锻件、6.3.2低温钢锻件、6.3.3不锈钢锻件、6.3.4锻件质量等级和公称厚度、6.3.1碳钢、6.3.4锻件质量等级和公称厚度、锻件等级及其技术要求：1)公称压力为PN2.0M

15、Pa的低碳钢和奥氏体不锈钢锻件2)公称压力为5.0兆帕的锻件应满足二级或以上锻件的要求，但前款及以下各款除外；3)满足下列条件之一。公称压力为11.0兆帕的法兰锻件、公称压力为5.0兆帕的铬钼钢锻件和公称压力为5.0兆帕、工作温度为-20的铁素体锻件、压力容器用6.4钢板和压力容器用棒材主要用于制造螺柱(包括螺栓)和螺母，并用作压力容器的紧固件。6.4.1螺柱用碳钢和低合金钢棒材6.4.2螺柱用低温钢棒材6.4.3螺柱用不锈钢棒材6.4.4螺母用棒材、螺柱用碳钢和低合金钢棒材、压力容器螺栓用碳钢和低合金钢棒材的化学成分、螺柱用6.4.2低温钢棒材、普通钢种、 压力容器螺栓用低温钢筋的规格和低温

16、冲击试验要求，螺柱和压力容器螺栓用不锈钢钢筋的6.4.3常用钢种、规格和使用条件，螺母、螺母和螺柱用6.4.4钢筋应有一定的硬度差，这可通过选择不同强度的钢材或相同钢种但实际成分和热处理规格不同来实现。 6.5压力容器的焊接材料及其选择。压力容器焊接材料的选择原则应基于母材的化学成分、机械性能和可焊性，并结合压力容器的结构特点、使用条件和焊接方法，必要时应通过试验确定。6.5压力容器的焊接材料及其选择，各种钢对焊缝金属的要求如下：碳钢、低合金高强度钢、低温钢和中温抗氢钢的焊缝金属应保证机械性能，其抗拉强度不得超过母材标准规定的上限加30兆帕。中温抗氢钢的焊缝金属还应保证化学成分，并保证常温下夏比V型缺口冲击吸收功不低于31J。不锈钢焊接金属应确保机械性能和耐腐蚀性。不锈钢复