压力容器用钢的基本要求
组别：3
组员：
陈鑫李福安王曦
安全可靠性是压力容器最重要的质量特性，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、制造性能和与介质相容性。压力容器用钢是否满足要求，可以从以下几个方面进行分析。
一、化学成分
钢材的化学成分对其性能和热处理有较大的影响。对于用于制造压力容器的钢材必须控制其各化学成分的含量。
钢中常见化学元素对钢性能的影响：
1、碳（C）: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。当碳量0.23%超过时，钢的焊接性能变坏，因此用于焊接的低合金结构钢，含碳量一般不超过0.20%。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就易锈蚀；此外，碳能增加钢的冷脆性和时效敏感性。
压力容器用钢的含碳量一般不应大于0.25%。
2、硅（Si）: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
0.50-0.60%，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，故广泛用于作弹簧钢。在调质结构钢中加入 1.0 - 1.2%的硅，强度可提高15- 20%硅和钼、钨、铬等结合，有提高抗腐蚀性和抗氧化的作用，可制造耐热钢。含硅1-4%的低碳钢，具有极高的导磁率，用于电器工业做矽钢片。硅量增加，
会降低钢的焊接性能。
3、锰（Mn:在炼钢过程中，锰是良好的脱氧剂和脱硫剂，一般钢中含锰0.30 —
0.50%。在碳素钢中加入0.70%以上时就算“锰钢”，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，提高钢的淬性，改善钢的热加工性能，
如16Mn钢比A3屈服点高40%锰量增高，减弱钢的抗腐蚀能力，降低焊接性能。
4、磷（P）:在一般情况下，磷是钢中有害元素，增加钢的冷脆性，使焊接
性能变坏，降低塑性，使冷弯性能变坏。因此通常要求钢中含磷量小于0.045%, 优质钢要求更低些。
5、硫（S）:硫在通常情况下也是有害元素。使钢产生热脆性，降低钢的延
展性和韧性，在锻造和轧制时造成裂纹。硫对焊接性能也不利，降低耐腐蚀性。所以通常要求硫含量小于0.055%,优质钢要求小于0.040%。在钢中加入
0.08-0.20%的硫，可以改善切削加工性，通常称易切削钢。
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、铬（Cr）: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
热钢的重要合金元素。
7、镍（Ni）:镍能提高钢的强度，而又保持良好的塑性和韧性。镍对酸碱有较高的耐腐蚀能力，在高温下有防锈和耐热能力。但由于镍是较稀缺的资源，故应尽量采用其他合金元素代用镍铬钢。
8、钼（Mo）:钼能使钢的晶粒细化，提高淬透性和热强性能，在高温时保持
足够的强度和抗蠕变能力（长期在高温下受到应力，发生变形，称蠕变）。结构钢中加入钼，能提高机械性能。还可以抑制合金钢由于火而引起的脆性。
9、钛（Ti）:钛是钢中强脱氧剂。它能使钢的内部组织致密，细化晶粒力；
降低时效敏感性和冷脆性。改善焊接性能。在铬18镍9奥氏体不锈钢中加入适
当的钛，可避免晶间腐蚀。
10、钒(V):钒是钢的优良脱氧剂。钢中加0.5%的钒可细化组织晶粒，提高强度和韧性。钒与碳形成的碳化物，在高温高压下可提高抗氢腐蚀能力。
11、钨(W):钨熔点高，比重大，是贵生的合金元素。钨与碳形成碳化钨有很高的硬度和耐磨性。
12、铌(Nb):铌能细化晶粒和降低钢的过热敏感性及回火脆性，提高强度，但塑性和韧性有所下降。在普通低合金钢中加铌，可提高抗大气腐蚀及高温下抗氢、氮、氨腐蚀能力。铌可改善焊接性能。在奥氏体不锈钢中加铌，可防止晶间腐蚀现象。
13、钻(Co):钻是稀有的贵重金属，多用于特殊钢和合金中，如热强钢和磁性材料。
14、铜(Cu):武钢用大冶矿石所炼的钢，往往含有铜。铜能提高强度和韧性，
特别是大气腐蚀性能。缺点是在热加工时容易产生热脆，铜含量超过0.5%塑性显著降低。当铜含量小于0.50%对焊接性无影响。
15、铝(Al):铝是钢中常用的脱氧剂。钢中加入少量的铝，可细化晶粒，提
高冲击韧性，如作深冲薄板的08AI钢。铝还具有抗氧化性和抗腐蚀性能，铝与铬、硅合用，可显著提高钢的高温不起皮性能和耐高温腐蚀的能力。铝的缺点是
影响钢的热加工性能、焊接性能和切削加工性能。
16、硼(B):钢中加入微量的硼可改善钢的致密性和热轧性能，提高强度。
17、氮(N):氮能提高钢的强度，低温韧性和焊接性，增加时效敏感性。
18、稀土(Xt):稀土元素是指元素周期表中原子序数为57-71的15个镧系
元素。这些元素都是金属，但他们的氧化物很象“土”，所以习惯上称稀土。钢
中加入稀土，可以改变钢中夹杂物的组成、形态、分布和性质，从而改善了钢的各种性能，如韧性、焊接性，冷加工性能。
常见压力容器用钢的化学成分要求：
表旳压力容器用钢板的化学成分〔摘目I如6〕
mi2P
2.铅、篠、铜含虽当作为變余元素时应特不比于乩何冷.其总骨慌不大于0用呷-供方如能保证.可不竹析。
3两改普2UH-1(川的性能.对添加微星合金元索.
4.木标推所列牌号后的她指压力弄器“穽”字的汉语拼音削一个字母「
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。
二、力学性能
材料的力学行为是指由于载荷（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。钢材的力学行为，取决于材料的力学性能。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，是机械设计时选择材料和强度计算的主要依据。
压力容器的力学性能判据：
压力容器设计中，常用的强度判据包括抗拉强度『b,屈服点『s,持久极限，蠕变极限,疲劳极限c -1 ；塑性判据包括断后伸长率§ 5,断面收缩率；韧性判据包括冲击吸收功
A V韧脆转变温度,断裂韧性。
压力容器用钢的力学性能要求：
压力容器用钢需要在满足韧性的前提下，提高强度、提高塑性储备量。
压力容器用钢要具有良好的塑性，为防止压力容器的断裂失效和塑性失效，确定许用应力时需要综合考虑抗拉强度和屈服强度，许用应力取抗拉强度、屈服强度除以各自的材料设计系数后所得的较小者。钢制压力容器对材料的力学性能要求重视钢材的韧性和钢材的塑性储备量。所以，对于压力容器用钢，一般情况
下应避免采用调制热处理等方法不恰当地提高材料的强度，以留有一定的塑性储
备量。
韧性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，尤其能反映材料在低温或有冲击功作用是对缺口的敏感性。韧性是材
料强度和塑性的综合反映。在载荷的作用下，压力容器中的裂纹常会发生扩展，裂纹扩展到一定临界尺寸时将会发生断裂事故。材料临界裂纹尺寸的大小主要取决于钢的韧性和拉伸应力。钢的韧性好，压力容器所允许的临界尺寸就越大，安全性也越高。因此，为防止发生脆性断裂和裂纹的快速发展，压力容器应选用韧性好的钢材。
夏比V型缺口冲击吸收功A%与断裂韧性有较好的数值联系，能较好地反映材料的韧性，世界各国压力容器规范标准都对 *提出了要求。如Q345R!冈板，要求在O oC时的横向（指冲击试件的取样方向）A KV不小于34J。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温冲击试验温度。
三、制造工艺性能
压力容器对钢材的制造工艺性能具有较高的要求。
冷加工的要求
压力容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，其断后伸长率S 5应在15?20%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，在常温下做弯曲角度为180。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。
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。压力容器各零件主要采用焊接连接，良好的可焊性是压力容器用钢的一项极其重要的指标。
钢材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,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，这种影响通常是用碳当量Ceq来表示。
国际焊接学会所推荐的碳当量公为：
丄Mn 丄Ni +Cu 丄Cr +Mo +V
C eq =C _
6 15 5
（式中的元素符号表示该元素在钢中的百分含量）
中国《锅炉压力容器制造许可条件》中为：
C eq=c Mn 勺空宜Mo V
6 24 40 5 4 14
（按上式计算的碳当量不得大于0.45%）
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
四、物理性能
压力容器材料的物理性能也是选材时要考虑的。压力容器使用在不同的场合，对材料的物理性能也有不同的要求。
高温容器要用熔点高的材料，熔点高的材料再结晶软化温度较高；要进行换热的容器要用热导率高的材料，如此可节省材料和能源；带衬里的容器要求衬里材料与基体材料的线膨胀系数比较接近，否则有温度变化时，由于两种材料的膨胀量不一致，会导致衬里开裂。
压力容器用钢要考虑的物理性能参数通常是弹性模量E、重度丫、熔点T m、比热容
压力容器用 钢 、钢材的机械性能材料在外力作用下表现出来的特性叫作材料的机械性 能，也称为力学性能。钢材的重要机械性能指标有: 1. 强度—物体在外力作用下， 抵抗产生塑性变形和断裂的特性。常用的特性指标有屈服极限CT s和强度极限ab，系由拉伸试验获得。1屈服极限材料承受载荷时，当载荷不再增加而仍继续 发生塑性变形的现象叫做“屈服”。开始发生屈服现象'即开始出现塑性变形时的 应力叫做“屈服极限”或“屈服点”。工程上取试样发生0.2 残余变形时的应力 值作为条件屈服极限，通常称为屈服强度Uo.z. 在拉伸试验中，屈服强度是试样在 拉伸过程中标距部分残余伸长达到原标距长度的0.2 帕时的负荷除以原横截面积 的商，单位为MPa. —般说来，材料是不允许在超过其Idl服点的载荷条件下工作 的。2 强度极限材料抵抗外力破坏作用的最大能力称为强度极限。钢材的强度极 限是试样在拉断前所承受的最大应力即抗拉强度Sb,单位为IvIPa 。工程上希 望金属材料不仅具有较高的。，而且具有一定的屈强比a SQ b o 屈强比愈小，结 构零件的可靠性愈高。但屈强比太小，则材料的有效利用率太低。因此，一般希望 屈强比高一些，碳素钢为0.6 左右，低合金高强度钢为0.650.75 ，合金结构钢 为。.85 左右。2. 塑性—指材料在外力作用一下产生塑性变形而不破坏的能力， 用延伸率6及断面收缩率冲来表示，其数值由拉伸试验获得。延伸率以试样拉断 后的总伸长与原始长度的比值百分率来度量，其数值与试样尺寸有关. 为了便于 比 较，必须采用标准试样，规定试样的原始长度与原始直径的比例关系。8。或6 。表示试样计算长度为其直径的5或10倍时的延伸率b。小于Ss。断面收缩率以试样拉断后断面积的缩小量与原始截面积之比值的百分率来度量。塑性良好的材料可以顺利地进行某些成型工艺，如冷冲压、冷弯曲等。其次，良好的塑性可使 零件在使用过程中万一超载也不致突然断裂。压力容器的主要零部件都是承压的，
文件编号： 10-54-9A -A9-3E 整理人 尼克 压力容器常用钢材
金属材料的基本知识 1、有关材料力学（机械）性能名词 1.1极限强度：材料抵抗外力破坏作用的最大能力，叫做极限强度；分：抗拉强度，抗压强度，抗弯强度，抗剪强度，单位是兆帕。 1.2屈服点，屈服强度，单位是兆帕。 1.3弹性极限：材料在受到外力到某一极限时，若除去此外力，则变形即恢复原状，材料抵抗这一外力的能力。 1.4延伸率：材料受拉力作用断裂时，伸长的长度与原有长度的比值。 1.5断面收缩率：材料受拉力作用断裂时，断面缩小的面积与原有断面面积的比值。 1.6硬度：材料抵抗硬的物体压入表面的能力。一般是用一定负荷把一定直径的淬硬钢球压材料表面，保持规定时间后卸除载荷，测量材料表面的压痕，按公式用压痕面积除以负荷所得的商。依据测量方法的不同，有布氏硬度HB，洛氏硬度HR，表面洛氏硬度，维氏硬度HV。 2、金属材料分类 2.1 按组分分：纯金属和合金， 2.2 按实用分：黑色金属（铁和铁合金），有色金属（指铜，锡，锰，铅，铝等）
3、钢铁 3.1钢的定义：是指碳含量低于2％的一种铁碳合金，当然，其中还含有一定量的硅、锰、磷、硫等元素。 铁的定义：是指碳含量高于2％的一种铁碳合金。含碳量小于0.04％为工业纯铁。 3.2 钢的分类 3.2.1按化学成分分：碳素钢（除铁外，含有少量的硅、锰、硫、磷）；合金钢（钢中加入了一些如铬，镍、钼、钨、钒等元素） 3.2.2按含碳量分：低碳钢（含碳量＜0.25%）；中碳钢（含碳量0.25~0.6%）；高碳钢（含碳量＞0.6%）。 3.2.3 按质量分：主要是控制钢中含硫、含磷量； 普通钢（S不超过0.050％，P不超过0.045％）， 优质钢（S不超过0.035％，P不超过0.035％）， 高级优质钢（S不超过0.025％，P不超过0.030％）， 特级质量钢（S不超过0.015％，P不超过0.025％）。 3.2.4 按用途分：结构钢（建筑、机器零件）， 工具钢（工具、模具、量具）， 特殊用途（如不锈钢、耐酸钢、耐热钢、磁钢等），
关于锅炉及压力容器常用钢材 1. 锅炉及压力容器对钢材性能的要求 按工作条件分为两大类： 一、用以制造室温及中温承压元件的钢板与钢管 具有特点： 1 有较高的室温强度 通常以屈服极限σs和强度极限σb为设计依据，要求有较大的σs和σb良好的韧性性能 材料需具有足够的韧性防止脆性断裂，在考虑强度的同时也不能忽略韧性，(1) 材料的韧性通常用冲击韧性值αk表示。 压力容器用钢的冲击韧性要求 冲击韧性值αk(N·m/cm2) 20℃ -40℃ (2)还需要考虑时效韧性 时效就是钢材经冷加工变形后，在室温或较高温度下，冲击韧性随时间变化。通常在200-300℃，冲击韧性值显著降低。一般要求下降率不超过50%。 由于容器断裂过程包括在缺陷处形成裂纹和裂纹扩散两个阶段，相应两种防止断裂方法 (1)选用具有足够韧性的钢材以防止裂纹产生，要求如上表所示 (2)选用韧性更高的材料，以求在裂纹产生后能够阻止裂纹扩展。(要求温度比无塑性转变温度NPT高一定数值，例如元件的设计应力为屈服极限σs一半时，要高17℃ 3 较低的缺口敏感性 制造过程中，开孔和焊接会产生局部应力集中，要求材料有较低的缺口敏感性，以防止产生裂纹 4 良好的加工工艺性能和焊接性能 由于焊接热循环作用，会 (1)降低热影响区材料的韧性、塑性 (2)在焊缝内产生各种缺陷 其中(1)、(2) 均会产生裂纹 在选材料时需考虑 >=60 >=35 (1)材料中碳的当量值(保证材料具有较好的可焊性) (2)适当的焊接材料和焊接工艺 (3)材料具有良好的塑性(碳钢和碳锰钢δs不低于16%，合金钢δs不低于14%) (4)良好的低倍组织 (5)钢材的分层、非金属夹杂物、气孔、疏松等缺陷尽可能减少(防止裂纹的产生)
压力容器用钢的基本要求 组别：3 组员： 陈鑫李福安王曦 安全可靠性是压力容器最重要的质量特性，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、制造性能和与介质相容性。压力容器用钢是否满足要求，可以从以下几个方面进行分析。
一、化学成分 钢材的化学成分对其性能和热处理有较大的影响。对于用于制造压力容器的钢材必须控制其各化学成分的含量。 钢中常见化学元素对钢性能的影响： 1、碳（C）: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。当碳量0.23%超过时，钢的焊接性能变坏，因此用于焊接的低合金结构钢，含碳量一般不超过0.20%。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就易锈蚀；此外，碳能增加钢的冷脆性和时效敏感性。 压力容器用钢的含碳量一般不应大于0.25%。 2、硅（Si）: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 0.50-0.60%，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，故广泛用于作弹簧钢。在调质结构钢中加入 1.0 - 1.2%的硅，强度可提高15- 20%硅和钼、钨、铬等结合，有提高抗腐蚀性和抗氧化的作用，可制造耐热钢。含硅1-4%的低碳钢，具有极高的导磁率，用于电器工业做矽钢片。硅量增加， 会降低钢的焊接性能。 3、锰（Mn:在炼钢过程中，锰是良好的脱氧剂和脱硫剂，一般钢中含锰0.30 — 0.50%。在碳素钢中加入0.70%以上时就算“锰钢”，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，提高钢的淬性，改善钢的热加工性能， 如16Mn钢比A3屈服点高40%锰量增高，减弱钢的抗腐蚀能力，降低焊接性能。 4、磷（P）:在一般情况下，磷是钢中有害元素，增加钢的冷脆性，使焊接 性能变坏，降低塑性，使冷弯性能变坏。因此通常要求钢中含磷量小于0.045%, 优质钢要求更低些。 5、硫（S）:硫在通常情况下也是有害元素。使钢产生热脆性，降低钢的延 展性和韧性，在锻造和轧制时造成裂纹。硫对焊接性能也不利，降低耐腐蚀性。所以通常要求硫含量小于0.055%,优质钢要求小于0.040%。在钢中加入 0.08-0.20%的硫，可以改善切削加工性，通常称易切削钢。 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、铬（Cr）: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 热钢的重要合金元素。 7、镍（Ni）:镍能提高钢的强度，而又保持良好的塑性和韧性。镍对酸碱有较高的耐腐蚀能力，在高温下有防锈和耐热能力。但由于镍是较稀缺的资源，故应尽量采用其他合金元素代用镍铬钢。 8、钼（Mo）:钼能使钢的晶粒细化，提高淬透性和热强性能，在高温时保持 足够的强度和抗蠕变能力（长期在高温下受到应力，发生变形，称蠕变）。结构钢中加入钼，能提高机械性能。还可以抑制合金钢由于火而引起的脆性。 9、钛（Ti）:钛是钢中强脱氧剂。它能使钢的内部组织致密，细化晶粒力； 降低时效敏感性和冷脆性。改善焊接性能。在铬18镍9奥氏体不锈钢中加入适 当的钛，可避免晶间腐蚀。 10、钒(V):钒是钢的优良脱氧剂。钢中加0.5%的钒可细化组织晶粒，提高强度和韧性。钒与碳形成的碳化物，在高温高压下可提高抗氢腐蚀能力。 11、钨(W):钨熔点高，比重大，是贵生的合金元素。钨与碳形成碳化钨有很高的硬度和耐磨性。
1. 锅炉及压力容器对钢材性能的要求 按工作条件分为两大类： 一、用以制造室温及中温承压元件的钢板与钢管 具有特点： 1 有较高的室温强度 通常以屈服极限σs和强度极限σb为设计依据，要求有较大的σs和σb良好的韧性性能 材料需具有足够的韧性防止脆性断裂，在考虑强度的同时也不能忽略韧性， (1) 材料的韧性通常用冲击韧性值αk表示。 压力容器用钢的冲击韧性要求 冲击韧性值αk(N·m/cm2) 20℃-40℃>=60 >=35 (2)还需要考虑时效韧性 时效就是钢材经冷加工变形后，在室温或较高温度下，冲击韧性随时间变化。通常在200-300℃，冲击韧性值显著降低。一般要求下降率不超过50%。 由于容器断裂过程包括在缺陷处形成裂纹和裂纹扩散两个阶段，相应两种防止断裂方法 (1)选用具有足够韧性的钢材以防止裂纹产生，要求如上表所示 (2)选用韧性更高的材料，以求在裂纹产生后能够阻止裂纹扩展。(要求温度比无塑性转变温度NPT高一定数值，例如元件的设计应力为屈服极限σs一半时，要高17℃ 3 较低的缺口敏感性 制造过程中，开孔和焊接会产生局部应力集中，要求材料有较低的缺口敏感性，以防止产生裂纹 4 良好的加工工艺性能和焊接性能 由于焊接热循环作用，会 (1)降低热影响区材料的韧性、塑性 (2)在焊缝内产生各种缺陷 其中(1)、(2) 均会产生裂纹 在选材料时需考虑 (1)材料中碳的当量值(保证材料具有较好的可焊性) (2)适当的焊接材料和焊接工艺 (3)材料具有良好的塑性(碳钢和碳锰钢δs不低于16%，合金钢δs不低于14%) (4)良好的低倍组织 (5)钢材的分层、非金属夹杂物、气孔、疏松等缺陷尽可能减少(防止裂纹的产生) 二、用以制造高温承压元件的钢管 1 具有足够的蠕变强度、持久强度和持久塑性 通常以持久强度为设计依据，保证在蠕变的条件下安全运行 2 具有良好的高温组织稳定性 长期高温下不发生组织变化 3 具有良好的的高温抗氧化性 要求材料在高温条件下的氧化腐蚀速度小于0.1mm/a 4 具有良好的加工工艺性 要求冷加工性(冷态弯曲)和焊接性 2. 锅炉与压力容器用钢的分类 一、工作温度低于500℃的钢材 碳素钢和低合金结构钢 1 铁素体-珠光体结构钢 屈服强度σs为300-450MPa
中国化工学会培训中心中国石油和化学工业协会培训中心 中化会培字【2012】第号 关于举办“承压设备用钢新标准(ASME、GB150)及材料设计、选用 专题培训班”的通知 各有关单位： 材料是承压设备制造和安全使用的重要基础。随着我国锅炉、压力容器及管道元件制造行业快速发展，对压力管道, 压力容器用钢的强度、韧性、耐蚀性、高温长期强度及组织稳定性提出了更为严苛的要求。我国企业产品使用ASME锅炉压力容器规范的材料逐年增多，ASME材料是一直困扰我国制造、安装和配件生产厂家的老大难。 近年来，我国GB材料标准体系与国外ASTM、API、EN材料标准体系的交汇融合也与日俱进。广大的压力管道, 压力容器的材料研发生产、设计、制造、检验以及使用工作者需要对材料的强韧机理、性能特征、焊接、热处理、冷热加工工艺、检验方法进行深入的研究实践，提高专业技术素质，以适应我国相关行业的高速发展需要。为了帮助有关单位在设计、制造、检验压力设备和订购材料时，能按ASME/ GB150规范正确、合理地选用)钢材，了解与我国有关材料标准的差别，以及在应用中应注意的问题。经与有关方面协商，决定举办“承压设备用钢新标准(ASME、GB150)及材料设计、选用专题培训班”,请有关单位派员参加，现将培训有关事项通知如下： 一、主要培训内容： （一）、ASME《锅炉及压力容器规范》第II卷A篇-钢铁材料 1、第II卷A篇的标准概况、结构特点； 2、ASME常用钢板、元钢、管材、锻材的基础标准和专业标准介绍； 3、ASME常用材料标准与我国相应标准的差异。 （二）、ASME压力设备用钢进展及材料选用 1、高温及超低温用奥氏体不锈钢及其选用; 2、奥氏体不锈钢的局部腐蚀； 3、压力设备用P1-1,1-2组碳钢； 4、可焊细晶粒碳钢的质量等级及其进展； 5、压力设备用钢的抗脆断性能； 6、压力设备用铁素体钢的应力腐蚀断裂； 7、压力设备用铬钼合金钢； 8、压力设备用钢的许用应力及压力-温度额定值。
钢制压力容器 GB150—1998 引言 随着科学技术的发展，科技成果的应用，使标准不断完善，在GB150-1998《钢制压力容器》标准的基础上，结合中国国情，合理采用了美国ASME Ⅷ-1卷、日本 JISB8370～8285标准的最新成果，修订了原标准的不合理的或与其它标准法规不相吻合的部分内容，制订了GB150-1998《钢制压力容器》标准。 在制订GB150-98标准时，遵循了以下几条原则。 撤消了部分单元设备和自成体系的受压元件设计内容，另行制订产品标准，使 GB150成为压力容器的基础标准。 将GB150-89第8章“卧式容器”从标准中分离出来，这部分内容将单独出标准 JB4731-98《钢制卧式容器》，现已报批。 将第9章“直立容器”和相关的附录F“直立容器高振型计算”从标准中分离出来，这部分内容将纳入修订后的JB4710-92《钢制塔式容器》之中，成为塔式容器的产品标准。 撤消附录E“U型膨胀节”，独立出新标准GB16749-97《压力容器波形膨胀节》，已于1997年8月1日实施。 撤消附录H“钢制压力容器渗透探伤”和附录L例题，前者并入JB4730-94《压力容器无损检测》加第1号修改单，后者尚未编制出来。 充分体现近年来在冶金、制造和无损检测等方面的技术进步，使标准能够反映和应用各行业技术进步的成果和适应行业发展的要求。例如新增加撤消了一些钢材的牌号，严格了钢板超声检测的要求。 以实施中取得的经验为依据，修正原标准中的错误和不足，完善标准的技术内容，力求先进。 充分协调本标准和相关标准、法规在技术内容上的一致性，以利于将标准用于产品设计、制造、检验和验收的各个环节。 1998年3月国家技术监督局发布了GB150-1998《钢制压力容器》标准，并要求从1998年10月1日起执行。学习和贯彻新GB150标准是提高压力容器质量，保证压力容器安全使用的前提。为了更好地了解、学习和贯彻新GB150，本文将新、旧GB150标准中的主要变化，以表格方式逐项对比，在比较项目中，为了做到准确，读者便于查阅，尽可能摘引部分原文或对有关规定加以阐述。 1 压力容器标准体系 详见表1。 表1 压力容器标准体系
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GB713－2008《锅炉和压力容器用钢板》 讲解内容 GB713－2008《锅炉和压力容器用钢板》是对GB713－1997《锅炉用钢板》和GB6654—1996《压力容器用钢板》两个标准进行修订合并而成的。这项工作从2005开始，到2007年完成。2008年3月发布新标准，同年9月1日起实施。 锅炉及压力容器用钢板是重要产品，关系到生命财产安全，技术要求高，生产难度大。标准的制修订工作难度也比较大，特别由原来已经执行多年的标准合并为一个标准难度更大。为了做好两个标准的修订和合并工作，征求了一些有关单位的意见，调查标准的执行情况，查阅标准档案资料，收集了ISO、EN、JIS和ASTM等国际国外主要标准。国外这方面的标准比较多，尤其是美国，ASTM有30多个压力容器用钢板标准，体系比较乱。日本标准受美国的影响比较明显，JIS的锅炉及压容器用钢板标准也比较多，有11个。EN和ISO压力容器用钢板标准的系列完整、分类清楚、数量不多。EN10028压力容器用钢板包含7部分，即7个标准。 ISO9328压力容器用钢板包含5部分，比EN少2个标准，但内容与EN10028的内容是一样的，ISO正火和调质钢板合订一个标准，TMCP控轧控冷钢也没有单独标准。 与国外比，国内压力容器用钢板标准少，不配套、有空缺。GB713和GB 6654对应的国外标准主要有ISO9328－2、EN10028－2、 JIS G 3115、JIS G 4109、ASTM A 299、ASTMA387。对这些标准进行了分析对比，基本了解国内外标准情况和标准水平后，在原标准的基础上，结合国情和使用部门的要求，并参考国际国外标准，对原来两个标准进行修订和合并。 这次修订和合并标准的原则，是结合国情和用户的要求， EN10028－2：2002作为重要参照和采用的对象。
压力容器常用钢材 Word文档：苏成功黄橙 PPT制作：汪斌傅斌杰 (1)钢材分类 钢材的形状包括板、管、棒、丝、锻件、铸件等。压力容器本体主要采用板材、管材和锻件。 钢板钢板是压力容器中最常用的材料，如圆筒、封头的制作 钢管接管、换热管一般由无缝钢管制成 锻件高压容器的平盖、端部法兰、接管法兰等锻件 (2)钢材类型 压力容器用钢可分为碳素钢、低合金钢和高合金钢 1、碳素钢 压力容器常用碳素结构钢有Q235B、Q235C;常用优质碳素结构钢有 20g、20R、10G;压力容器专用钢板有Q245R、HP245、HP265、HP295。 ①Q235B钢的应用举例：Q235B级钢主要用于建筑、桥梁工程上制 造质量要求较高的焊接结构。其技术标准为: ②20g钢
20g钢是制造锅炉的常用碳素钢板。是用于制造压力小于6MPa , 壁温低于450C的船舶锅炉、蒸汽锅炉以及其他锅炉构件。20厚 壁钢管。主要用做石油地质钻探管、石油化工用的裂化管、锅炉管、轴 承管以及汽车、拖拉机、航空用高精度结构管等。其技术 标准为： ③10G是GB/5310国标钢号（国外对应牌号：德国st45.&日本STB41、 美国SA106B），为最常用锅炉钢管用钢10G钢管主要用于制造高压和更高参数锅炉管件，低温段过热器、再热器，省煤器及水冷壁等；如小口径管做壁温＜50CC受热面管子、以及水冷壁管、省煤器管等，大口径管做壁温＜45?蒸汽管道、集箱（省煤器、水冷壁、低温过热器和再热器联 箱），介质温度＜45?管路附件等。由于碳钢在450 ?以上长期运行将产生石墨化，因此作为受热面管子长期最高使用温度最好限制到450?以下。 该钢在这一温度范围，其强度能满足过热器和蒸汽管道要求、且具有良好抗氧化性能，塑性韧性、焊接性能等冷热加工性能均很好，应用较广。此钢在伊朗炉（指单台）上所使用部位为下水引入管（数量为18吨）、汽水引入管（10吨）、蒸汽连接管（16吨）、省煤器集箱（8吨）、减温水系统（5吨），其余作为扁钢、吊杆材料使用（约86吨）。 2、低合金钢 压力容器常用的低合金钢，包括专用钢板Q345R、15CrMoR、
1.1压力容器的应用 石油、化工、医药等产品是按照一定的工艺过程，在一定的条件下利用与之相匹配的机械设备生产出来的。随着科学技术的进步和工业生产的发展，特别是国民经济领域持续稳定压力容器已在石油、化工、轻工、医药、环保、冶金、食品、生物工程及国防等工业领域以及人们的日常生活中得到广泛应用，且数量日益增大，大容积的设备也越来越多。例如，生产尿素就需要与之配套的合成塔、换热器、分离器、反应器、储罐等压力容器；加工原油就需要与原油生产工艺配套的精馏塔、换热器、加热炉等压力容器；此外，用于精溜、解析、吸收、萃取等工艺的各种塔类设备也为压力容器；用于流体加热、冷却、液体汽化、蒸汽冷凝及废热回收的各种热交换器仍属于压力容器；石油化工中三大合成材料生产中的聚合、加氢、裂解等工艺用的反应设备，用于原料、成品及半成品的储存、运输、计量的各种设备等都是压力容器。据统计，化工厂中80%左右的设备都属于压力容器的范畴。 压力容器种类多，操作条件复杂，有真空容器，也有高压超高压设备和核能容器；温度也存在从低温到高温的较大范围，处理的介质大多具有腐蚀性，或易燃、易爆、有毒，甚至剧毒。这种多样性的操作特点给压力容器从选材、制造、检验到使用、维护以致管理等诸方面造成了复杂性，因此对压力容器的制造、现场组焊、检验等诸多环节提出了越来越高的要求。 压力容器涉及多个学科，综合性很强，一台压力容器从参数确定到投入正常使用，要通过很多环节及相关部门的各类工程技术人员的共同努力才能实现。 1.2压力容器制造技术的进展 随着科学技术的发展，压力容器制造技术的水平越来越高，其制造进展主要表现在四个方面。 1.压力容器向大型化发展 大型化的压力容器可以节省材料、降低投资、节约能源、提高生产效率、降低生产成本。目前板焊结构形式的煤气化塔厚度达200mm，其内径为9100mm，单台质量已达2500t；现在年产30万吨合成氨和52万吨尿素装置的四个关键设备均已实现国产化。炼油处理装置也由250 X 104 t/a原油提高到1000 X 104t/a
3.1.1 压力容器常用钢材 浏览字体设置：10pt 12pt 14pt 16pt 放入我的网络收藏夹3.1.1 压力容器常用钢材 1.钢材形状：主要是板、管材和锻件 1.钢板 1.主要用途：壳体、封头、板状构件等 2.加工要求：下料、卷板、冲压、焊接、热处理 3.性能要求：较高的强度、良好的塑性、韧性、冷弯性能和焊接性 能 GB3531 低温压力容器用低合金钢钢板 GB6654 压力容器用钢板 2.钢管 1.主要用途：接管、换热管等 2.主要类型：无缝钢管、直缝钢管和螺旋焊缝钢管 3.加工要求：下料、焊接、热处理 4.性能要求：较高的强度、良好的塑性、韧性、焊接性能 请比较各类钢管的优缺点 3.锻件 1.主要用途：高压容器的平盖、端部法兰与长颈对焊法兰等 2.分级：Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ四个级别。级别越高，要求检验项目越 多，越严格，价格越高。 2.钢材类型 按化学成分分类：碳素钢、低合金钢、高合金钢 1.碳素钢 含碳量小于2.06％的铁碳合金，含有少量的硫、磷、硅、氧、氮等元素。 压力容器用钢 ?优质碳素结构钢：Q235-B、Q235-C钢板；10、20钢钢管；20、 35钢锻件。 ?压力容器专用钢板：20R （R表示压力容器专用钢板） 20R的特点和应用场合：
?强度低，塑性和可焊性较好价格低廉；<\li> ?常用于常压或中、低压容器； ?也做垫板、支座等零部件材料。 2.低合金钢 特点及优点 ?是一种低碳低合金钢，合金元素含量较少（总量一般不超过3%），具有优良的综合力学性能，其强度、韧性、耐腐蚀性、低温和高 温性能等均优于相同含碳量的碳素钢。 ?采用低合金钢，不仅可以减薄容器的壁厚，减轻重量，节约钢材，而且能解决大型压力容器在制造、检验、运输、安装中因壁厚太 厚所带来的各种困难。 压力容器常用低合金钢 ?钢板：16MnR、15CrMoR、16MnDR、15MnNiDR、 09MnNiDR； 07MnCrMoNbR、07MnCrMoNbDR ?钢管：16Mn、09MnD；（D表示低温用钢） ?锻件：16Mn、20MnMo、16MnD、09MnNiD、2.25Cr-1Mo。 应用介绍 5.16MnR ?屈服点为340MPa级的压力容器专用钢板 ?是我国压力容器行业使用量最大的钢板 ?具有良好的综合力学性能、制造工艺性能 ?主要用于制造中低压压力容器和多层高压容器 6.16MnDR、15MnNiDR、 09MnNiDR 低温压力容器用钢，工作在-20℃及更低温度的压力容器专用钢 板 ?16MnDR：可用于-40℃的钢种；液氨储罐等设备 ?15MnNiDR：提高了低温韧性；-40℃级低温球形容器 ?09MnNiDR：-70℃级低温压力容器用钢；用于制造液丙烯 （-47.7℃）、液硫化氢（-61℃ ）等设备 7.15CrMoR ?低合金珠光体热强钢 ?中温抗氢钢板 ?用于制造壁温不超过560℃的压力容器 8.20MnMo、 09MnNiD、 2.25Cr-1Mo锻件 ?20MnMo：良好的热加工和焊接工艺性能；常制造使用温度 为-40～470℃的重要大中型锻件
锅炉压力容器和管道用钢的新发展 发表时间：2016-10-28T16:06:41.720Z 来源：《基层建设》2016年12期作者：冯磊[导读] 摘要：在当今经济飞速发展的背景下，工业上对于锅炉的使用要求越来越高，得力于国内外相关技术的发展，锅炉对钢材、压力容器等的参数要求也在大幅提高，在其实际应用范围不断扩展的情况下，对于这些组件之间的焊接技术要求也不断提高。本文将以焊接从业者的视角，在锅炉、管道钢、压力容器，先进的焊接技术和焊接自动化、机械化等方面来进行展示说明。 昆山市鑫龙工业设备安装有限公司江苏苏州 215300摘要：在当今经济飞速发展的背景下，工业上对于锅炉的使用要求越来越高，得力于国内外相关技术的发展，锅炉对钢材、压力容器等的参数要求也在大幅提高，在其实际应用范围不断扩展的情况下，对于这些组件之间的焊接技术要求也不断提高。本文将以焊接从业者的视角，在锅炉、管道钢、压力容器，先进的焊接技术和焊接自动化、机械化等方面来进行展示说明。关键词：压力容器；管道焊接；材料；方法一、锅炉中压力容器钢材选择在工业使用的设备中，锅炉是设备运转、能量转化的一个重要关键点。必须要求锅炉所选用的制造材料能耐高压和高温，否则使用的锅炉无法完成高效的能量转化，无法满足工作生产，使得效率底下。当前选用作为锅炉压力容器焊接的材料主要分为三类： 1、耐高温由于锅炉工作环境极端，抗温差要求很高，因此获得美国ASME材料标准的铬含量高于2%的Cr-Mo钢或多组元的CrMoVTiB钢是必须要选用的材料。其他应用领域也在频繁使用这类钢材，此钢材在美国钢材料标准中编号为A213-T24，有着低含碳量（低于0.10％），低含硫量（低于0.010％）的特点，因此不但容易焊接，而且无需预热。 2、耐高压锅炉压力容器工作特点除了高温，还有高压，其内部压力与温度成正比，例如一般锅炉内温度到500－600摄氏度时，其内压力可达到370bar，蒸汽温度超过临界时，如达到700摄氏度以上，此时内部压力将超过370bar，水冷壁的温度也很可能越过600摄氏度的高温。所以在焊接材料选择上，9％Cr或12%cr的马氏体耐热钢是首选。它们对工艺和后期热处理要求十分严格，必须按特殊的措施实施处理，才能保证焊接效果。 3、耐腐蚀与抗氧化能力从环境保护的角度考虑，锅炉运转效率越高，其排放烟气中的NOX，CO2，SO2等含量也会减少。因此高参数高性能的超特临界锅炉是未来的发展方向，但同时，在高温工作时，这些排放的废气会与钢材发生氧化或腐蚀作用，降低锅炉使用效率和寿命，甚至引起故障，造成损失。因此国际上针对超特临界锅炉的关键部位选材，多优先选择改进型9－12％Cr马氏体耐热钢，以便提升钢材耐腐蚀和抗氧化性能。 二、管道使用钢材的选择与锅炉选择钢材原则有些不同，管道的主要作用是输送生产中产生或锅炉内产生的气体，除了烟尘，水蒸气以外，还含有SO2，CO2，CO，NO2等污染气体。这些气体都含有腐蚀、高热、高污染的特性，因此对于管道用材选择需注意如下几点： 1、封闭性强为防止锅炉运行中产生的有害气体泄露，管道必须进行密闭焊接，这要求进行焊接的钢料必须具备良好的焊接能力，低硫、低碳的微合金钢是首选，经过热力学处理的微合金钢能够在焊接时迅速融化，并连接在一起。我国常采用的钢种为相当于我国标准钢号L555的最低屈服强度达到555Mpa的X80型最高级别强度材料。 2、耐腐蚀性与锅炉压力容器类似，管道运送的气体中，存在大量高腐蚀性的气体，如SO2、NO等，高温下极易发生氧化反应。但与锅炉压力容器不同之处：管道选择材料时，更强调能保证焊接质量的种类，同时对焊接工人的技术也有不小的要求，这是为了确保锅炉工作时气体不会外泄。 3、耐高温性锅炉燃烧时会排出大量高温高热的气体，成分主要是水蒸气，在进入管道后，最高温度可达到7－800摄氏度。因此为确保将温度影响降到最低，管道选材需选择耐高温的奥氏体耐热钢。 三、锅炉压力容器与管道钢材焊接方法 1.锅炉双面脉冲焊接法我国一些工厂开始采用自动焊接技术——新型膜式水冷壁管屏双面脉冲MAG进行设备焊接，该技术能够有效利用锅炉热能，并且在焊接过程中节省材料，它的特点是从正反两个方面运用多个MAG焊头同时进行焊接。它能使得在焊接过程中发生的焊接变形相互抵消。焊接设备的性能越好，质量越高，则管屏焊接焊缝质量就越稳定，合格率越好。 2.锅炉受热面对接焊接法当锅炉性能逐渐提升时，锅炉再热器，受热面等部位的数量以及厚度都在增长，我国采用国外先进技术——热丝TIG自动焊接机来应对这一情况。该技术的原理是在独立固定电压交流电源的供电的条件下，将填充丝送入焊接熔池，同时电阻加热到650－800摄氏度，加速填充丝熔化，其熔敷率与相同直径的MTG焊法的熔敷率十分接近。 3.厚壁容器纵环缝的窄间隙埋弧焊厚壁容器纵环缝的窄间隙埋弧焊法是在1985年从瑞典ESAB公司引进的，最早的一台窄间隙埋弧焊系统应用在哈锅。近20年来，已经在我国各个大型锅炉、重型机械制造厂、化工机械等地使用。实际的生产数值表明，这种具备优质、高效、低耗的焊接方式，确实适合厚壁容器对接焊，是一种很好的选择。参考文献：
浅析压力容器用钢的发展 压力容器用钢是压力容器设计与制造的基础。本文从钢材质量的提高、高强度低合金钢的发展、奥氏体不锈钢新技术的采用和新材料的引入等方面阐述了我国压力容器用钢的发展和压力容器用钢标准的技术进步。压力容器广泛应用于化工、能源、冶金、航天等领域，在国民经济中发挥着重要作用。材料是压力容器的基础，是设计和制造的先决条件。伴随着我国压力容器行业的发展，材料技术在质量、强度和性能等方面都取得了很大的提高，对推动设备的大型化、轻型化，实现能源的节能降耗起到了关键作用。 1.钢材质量新修订的一系列压力容器标准均对材料质量提出了更为严格的要求，具体体现在以下几个方面。 1.1.熔炼方法。钢板的制造工艺是决定钢板质量的主要因素。TSG R0004-2009《固定式压力容器安全监察规程》指出：压力容器受压元件用钢应当是氧气转炉或者电炉冶炼的镇静钢，对于高参数钢材还应当采用炉外精炼工艺。经过初炼加精炼的炉外精炼技术可使钢水温度和成分均匀化、严格控制钢材的化学成分、去除有害物质，从而大大提高钢材质量。GB3531、GB19189和GB24511等压力容器钢板标准中均已要求钢材制造须采用转炉或电炉加炉外精炼的冶金技术。 1.2.化学成分。S的热脆性和P的冷脆性是影响钢材质量的主要因素。从承压设备用钢标准的发展趋势来看，钢中S、P含量限制的越来越严格。《固容规》中严格规定了焊接用钢以及压力容器专用钢中碳素钢和低合金钢的S、P含量。相应的压力容器用钢板标准中所规定的S、P含量指标与欧洲标准处于同一水平、优于美国标准指标，在某些标准中甚至优于欧洲标准。 1.3.力学性能。冲击功体现了材料抵抗冲击韧性的能力。为预防碳素钢和低合金钢制压力容器发生脆性破坏，规定了碳素钢和低合金钢的冲击功最低值。《固容规》和GB150.2-2011中均提高了钢板的冲击功指标并且对钢材标准抗拉强度下限值的分档细化，为降低安全系数、减薄壁厚、实现成本节约提供了可能。 2.低合金钢随着我国工业投资项目的增加和项目规模的不断扩大，化工装备在逐渐朝着大型化方向发展。设备的大型化会带来土地的节约、外围管线和仪表的减少，但也必然会导致钢板厚度的增加。钢板过厚不仅会影响焊接质量，还会带来过多的焊接残余应力，造成安全隐患。通过提高钢材强度来降低钢板厚度是实现装置
压力容器用钢 一、钢材的机械性能材料在外力作用下表现出来的特性叫作材料的机械性能，也称为力学性能。钢材的重要机械性能指标有: 1.强度—物体在外力作用下，抵抗产生塑性变形和断裂的特性。常用的特性指标有屈服极限CT s和强度极限ab，系由拉伸试验获得。 1屈服极限材料承受载荷时，当载荷不再增加而仍继续发生塑性变形的现象叫做“屈服”。开始发生屈服现象’即开始出现塑性变形时的应力叫做“屈服极限”或“屈服点”。工程上取试样发生 0.2 残余变形时的应力值作为条件屈服极限，通常称为屈服强度Uo.z.在拉伸试验中，屈服强度是试样在拉伸过程中标距部分残余伸长达到原标距长度的 0.2 帕时的负荷除以原横截面积的商，单位为 MPa.一般说来，材料是不允许在超过其 Idl 服点的载荷条件下工作的。 2强度极限材料抵抗外力破坏作用的最大能力称为强度极限。钢材的强度极限是试样在拉断前所承受的最大应力即抗拉强度Sb，单位为 IvIPa 。工程上希望金属材料不仅具有较高的。，而且具有一定的屈强比a SQ b o 屈强比愈小，结构零件的可靠性愈高。但屈强比太小，则材料的有效利用率太低。因此，一般希望屈强比高一些，碳素钢为 0.6 左右，低合金高强度钢为 0.650.75，合金结构钢为。.85 左右。 2.塑性—指材料在外力作用一下产生塑性变形而不破坏的能力，用延伸率6及断面收缩率冲来表示，其数值由拉伸试验获得。延伸率以试样拉断后的总伸长与原始长度的比值百分率来度量，其数值与试样尺寸有关.为了便于比较，必须采用标准试样，规定试样的原始长度与原始直径的比例关系。8。或 6。表示试样计算长度为其直径的 5 或 10 倍时的延伸率b。小于 Ss。断面收缩率以试样拉断后断面积的缩小量与原始截面积之比值的百分率来度量。塑性良好的材料可以顺利地进行某些成型工艺，如冷冲压、冷弯曲等。其次，良好的塑性可使零件在使用过程中万一超载也不致突然断裂。压力容器的主要零部件都是承压的，
浅析压水堆压力容器用钢的发展 本文对压水堆反应堆压力容器的材料发展以及现状进行了介绍，并阐述了各合金元素对钢的性能以及辐照效应的影响，最后阐述了反应堆压力容器用钢发展趋势。 标签：反应堆压力容器；主体锻件；SA508-ⅢGr.3 Cl.1；合金元素 1 背景 核反应堆的发展，从一开始就包括了材料的开发与优化，材料的发展决定了其发展情况。因为核电具有新的热传导条件及特殊的环境条件，如辐照或冷却剂腐蚀等，要求所用材料必须能适合于这些应用条件。强调材料的另一个原因，是核电站系统比常规电站有更高的安全要求。 我国目前主要是建造第二代成熟的1000MW压水堆核电站、引进并吸收国外先进技术以发展先进的第三代1000MW级压水堆核电站。本文对压水堆核电站压力容器主体锻件用钢的发展及现状进行了研究。 2 反应堆压力容器的结构和作用 压水堆压力容器主要由容器組件、顶盖组件、主螺栓组件和密封组件组成。顶盖组件和筒体组件靠主螺栓拧紧连接，两者之间采用2道密封环密封。压力容器是压水堆核电站中的关键设备。由于压力容器体积庞大，不可更换，因此压力容器的寿命决定核电站的服役年限。 压力容器的主要作用：（1）密封高温、高压和强辐射的一回路冷却剂，承受动载荷和温度载荷。（2）核电厂安全的第二道屏障，在堆芯燃料损毁后防止裂变的放射性物质泄漏到外界。 上述因素对核反应堆压力容器用钢提出了严格的要求：（1）高温高压下具有优良的力学性能（强度、塑性和韧性等）；（2）具有良好的耐蚀、抗高温氧化性能，晶间腐蚀和应力腐蚀倾向小；（3）良好的冶炼、铸造、锻压、冷加工和焊接性；（4）中子辐射脆化敏感性低。 3 反应堆压力容器材料的发展与现状 以美国和欧洲为代表的国家，在压水堆压力容器上首先使用了工艺性稳定、焊接性较好、强度稍高（480MPa）的碳素锅炉钢板A212，这是第一代压水堆压力容器用钢。但A212钢的强度较低，厚钢板的冲击韧性低，淬透性和高温力学性能较差，很快被淘汰了。1956年后，为了改善钢的力学性能和断裂韧度，改用Mn-Mo钢A302B，这是第二代压力容器用钢。
GB713－2008《锅炉和压力容器用钢板》 讲解内容 GB713－2008《锅炉和压力容器用钢板》是对GB713－1997《锅炉用钢板》和GB6654—1996《压力容器用钢板》两个标准进行修订合并而成的。这项工作从2005开始，到2007年完成。2008年3月发布新标准，同年9 月 1 日起实施。 锅炉及压力容器用钢板是重要产品，关系到生命财产安全， 技术要求高，生产难度大。标准的制修订工作难度也比较大，特别由原来已经执行多年的标准合并为一个标准难度更大。为了做好两个标准的修订和合并工作，征求了一些有关单位的意见，调查标准的执行情况，查阅标准档案资料，收集了ISO、EN、JIS 和ASTM等国际国外主要标准。国外这方面的标准比较多，尤其是美国，ASTM有30 多个压力容器用钢板标准，体系比较乱。日本标准受美国的影响比较明显，JIS 的锅炉及压容器用钢板标准也比较多，有11个。EN和ISO压力容器用钢板标准的系列完整、分类清楚、数量不多。EN10028压力容器用钢板包含7 部分，即7 个标准。ISO9328 压力容器用钢板包含 5 部分，比EN 少 2 个标准，但内容与EN10028的内容是一样的，ISO 正火和调质钢板合订一个标准，TMCP控轧控冷钢也没有单独标准。 与国外比，国内压力容器用钢板标准少，不配套、有空缺。GB713 和GB 6654对应的国外标准主要有ISO9328－2、EN10028－2、JIS G 3115 、JIS G 4109 、ASTM A 299、ASTMA38。7对这些标准进行了分析对比，基本了解国内外标准情况和标准水平后，在原标准的基础上，结合国情和使用部门的要求，并参考国际国外标准，对原来两个标准进行修订和合并。 这次修订和合并标准的原则，是结合国情和用户的要求， EN10028 －2：2002 作为重要参照和采用的对象。 在新标准中引进国际国外标准中通用的、典型的国内已经生产使用的牌号，淘汰原标准中性能差的、用户不满意的牌号；反映国
( 安全管理 ) 单位：_________________________ 姓名：_________________________ 日期：_________________________ 精品文档 / Word文档 / 文字可改 浅析压力容器用钢的发展(2021 版) Safety management is an important part of production management. Safety and production are in the implementation process
浅析压力容器用钢的发展(2021版) 压力容器用钢是压力容器设计与制造的基础。本文从钢材质量的提高、高强度低合金钢的发展、奥氏体不锈钢新技术的采用和新材料的引入等方面阐述了我国压力容器用钢的发展和压力容器用钢标准的技术进步。 压力容器广泛应用于化工、能源、冶金、航天等领域，在国民经济中发挥着重要作用。材料是压力容器的基础，是设计和制造的先决条件。伴随着我国压力容器行业的发展，材料技术在质量、强度和性能等方面都取得了很大的提高，对推动设备的大型化、轻型化，实现能源的节能降耗起到了关键作用。 1.钢材质量 新修订的一系列压力容器标准均对材料质量提出了更为严格的要求，具体体现在以下几个方面。 1.1.熔炼方法。钢板的制造工艺是决定钢板质量的主要因素。
TSGR0004-2009《固定式压力容器安全监察规程》（以下简称《固容规》）指出：压力容器受压元件用钢应当是氧气转炉或者电炉冶炼的镇静钢，对于高参数钢材还应当采用炉外精炼工艺。经过初炼加精炼的炉外精炼技术可使钢水温度和成分均匀化、严格控制钢材的化学成分、去除有害物质，从而大大提高钢材质量。GB3531、GB19189和GB24511等压力容器钢板标准中均已要求钢材制造须采用转炉或电炉加炉外精炼的冶金技术。 1.2.化学成分。S的“热脆性”和P的“冷脆性”是影响钢材质量的主要因素。从承压设备用钢标准的发展趋势来看，钢中S、P含量限制的越来越严格。《固容规》中严格规定了焊接用钢以及压力容器专用钢中碳素钢和低合金钢的S、P含量。相应的压力容器用钢板标准中所规定的S、P含量指标与欧洲标准处于同一水平、优于美国标准指标，在某些标准中甚至优于欧洲标准。 1.3.力学性能。冲击功体现了材料抵抗冲击韧性的能力。为预防碳素钢和低合金钢制压力容器发生脆性破坏，规定了碳素钢和低合金钢的冲击功最低值。《固容规》和GB150.2-2011中均提高了钢
一、钢材的机械性能 材料在外力作用下表现出来的特性叫作材料的机械性能，也称为力学性能。钢材的重要机械性能指标有: 1.强度—物体在外力作用下，抵抗产生塑性变形和断裂的特性。常用的特性指标有屈服极限(CT s)和强度极限(ab)，系由拉伸试验获得。 (1)屈服极限材料承受载荷时，当载荷不再增加而仍继续发生塑性变形的现象叫做“屈服”。开始发生屈服现象’(即开始出现塑性变形)时的应力叫做“屈服极限”或“屈服点”。工程上取试样发生0.2 %残余变形时的应力值作为条件屈服极限，通常称为屈服强度(Uo.z).在拉伸试验中，屈服强度是试样在拉伸过程中标距部分残余伸长达到原标距长度的0.2帕时的负荷除以原横截面积的商，单位为MPa.一般说来，材料是不允许在超过其Idl服点的载荷条件下工作的。 (2)强度极限材料抵抗外力破坏作用的最大能力称为强度极限。钢材的强度极限是试样在拉断前所承受的最大应力即抗拉强度(Sb)，单位为IvIPa, 工程上希望金属材料不仅具有较高的。。，而且具有一定的屈强比(a S(Q b ) o屈强比愈小，结构零件的可靠性愈高。但屈强比太小，则材料的有效利用率太低。因此，一般希望屈强比高一些，碳素钢为0.6左右，低合金高强度钢为0.65~0.75，合金结构钢为。.85左右。 2.塑性—指材料在外力作用一下产生塑性变形而不破坏的能力，用延伸率(6)及断面收缩率(冲)来表示，其数值由拉伸试验获得。 延伸率以试样拉断后的总伸长与原始长度的比值百分率来度量，其数值与试样尺寸有关.为了便于比较，必须采用标准试样，规定试样的原始长度与原始直径的比例关系。8。或6,。表示试样计算长度为其直径的5或10倍时的延伸率(b,。小于Ss)。 断面收缩率以试样拉断后断面积的缩小量与原始截面积之比值的百分率来度量。 塑性良好的材料可以顺利地进行某些成型工艺，如冷冲压、冷弯曲等。其次，良好的塑性可使零件在使用过程中万一超载也不致突然断裂。压力容器的主要零部件都是承压的，无论从制造工艺或安全使用来说，都希望有良好的塑性。 3.硬度—指金属材料抵抗压入物压陷的能力，也可以说是材料对局部塑性变形的抗力。一般说来，材料的硬度越高，耐磨性能越好，硬度与强度之间也有一定的关系。生产中常用测定硬度的方法来估算材料的Jx度，也常用测定焊接热影响区硬度的方法来确定其淬硬的程度.常用的硬度指标为布氏硬度(HB)、洛氏C硬度(HRC)和维氏硬度(HV)，其数值可互相换算。 4.冲击韧性—材料受外加冲击负荷.A6. 断裂时所消耗的能量，即冲击试样所消耗的 功除以试件缺口处断面积的商，单位为M7/ m么. 冲击韧性是材料各项机械性能指标中对材料的化学成份、冶金质量、组织状态及内部缺陷等比较敏感的一个质量指标，也是衡 量材料脆性转变和断裂特性的重要指标.所以，对压力容器用钢来说，冲击韧性是一项重要的