3 压力容器用材4
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压力容器常用材料的基本知识
压力容器常用(chánɡ yònɡ)材料(cáiliào)的基本(jīběn)知识(zhī shi)1、压力容器用钢板(gāngbǎn)选用时应考虑：①设计压力；②设计温度；③介质特性；④容器类别。
2、从材料力学性能来说，升温等效于升压，降温将导致钢材的脆性增加。
3、对同一种材料来说，随温度和板厚的增加，其许用应力则降低。
因而当容器壳体的名义厚度处于钢板许用应力变化的临界值时，应考虑此问题。
如处于16mm的Q235-B、Q235-C和16mm、36mm的Q345R都会发生许用应力跳档现象。
4、钢材的强度和塑性指标可通过拉伸试验和冷弯试验（室温下进行）获得。
5、板材供货时薄板以热轧状态供货，厚板以正火状态供货（因强度和韧性下降）。
6、压力容器用钢板当达到一定的厚度时，应在正火状态下使用，即使用正火板，如用于壳体厚度＞30mm的Q345R钢板必须要求正火状态下供货和使用。
需注意：正火仅对板材而言，而非整体设备。
（热轧板呈铁红色，正火板呈铁青色）。
7、压力容器用钢与锅炉用钢类同，首先要保证足够的强度，还要有足够的塑性，质地均匀等。
因此，必须选用杂质(S、P)和有害气体含量较低的碳素钢和低合金钢，均为镇静钢。
且为保证受压元件材料的焊接性能,一般须控制材料的含碳量≤0.25%。
材料的含碳量升高，则其冲击韧性下降，脆性转变温度升高，在焊接时容易产生裂纹。
8、低合金钢的机械性能、耐腐蚀性、耐热性、耐磨性等均比碳素钢有所提高，其中最常用的是：Q345R。
它不仅S、P含量控制较严，更重要的是要求保证足够的冲击韧性，在材料验收方面也比较严格。
因此其使用压力不受限制，使用温度上限为475℃，下限为-20℃。
板厚为3～200mm。
是应用很广的材料。
9、Q345R(GB713-2008)代替原16MnR)的使用说明：①、Q345R的适用范围是：使用压力不限、使用温度为-20～475℃。
压力容器用材料基本要求
压力容器用材料的基本要求1.基本要求TSG R0004-2009 《固定式压力容器安全技术监察规程》2.1 要求压力容器的选材应当考虑材料的力学性能、化学性能、物理性能和工艺性能。
GB 150.2-2011-压力容器第2部分：材料第3.4 要求，选择压力容器受压元件用钢时应考虑容器的使用条件（如设计温度、设计压力、介质条件和操作特点等）、材料的性能（力学性能、工艺性能、化学性能和物理性能）、容器的制造工艺及经济合理性。
1.1 力学性能要求压力容器用钢要求有较高的强度，一定压力下使用较少材料；良好的塑性、韧性、冷弯性能，遇有超压使用等意外情况时，会发生明显塑性变形，给人们有足够的反应时间，而不是突然破坏。
1.2 物理性能要求在容器设计中，应注意到材料的物理性能。
例如，在计算容器的温差应力时，就要用到材料的线胀系数α；在设计换热器及计算容器外壳热损失时，还要用到材料的热导率入等。
因此，材料的使用场合不同，对材料物理性能亦有不同的要求。
主要的物理性能指标有密度ρ，热导率λ，比热容c，熔点t m，线胀系数α，电阻率ρr，弹性模量E等。
1.3 耐腐蚀性能化工厂中经常处理有腐蚀性的介质，故设计化工容器时，在很多场合下，耐腐蚀性对材料的选择起决定性的作用。
材料的耐蚀程度会影响设备使用寿命、产品的质量，有时甚至影响化学反应的进行。
因此，考虑材料的耐蚀性是化工容器材料选择中的一个重要问题。
材料的腐蚀速度在工程上常用Ka（mm／a）来表示，材料腐蚀速度在1mm ／a以下的，可认为能用于化工容器。
有关材料的耐蚀性可在材料腐蚀和防腐手册中查得。
1.4 制造工艺性能材料的制造工艺性能包括可锻性、可焊性、切削加工性及研磨、冲压性能、热处理性能等。
对制造化工容器的钢材来说，焊接性能和压力加工性能就显得更为重要。
1.5 可焊性：是指金属材料在一定的焊接工艺条件下能否获得优良焊接接头的性能。
通常，把金属材料在焊接时产生裂纹的敏感性及焊接接头区力学性能的变化作为评价材料可焊性的主要指标。
压力容器用钢
对于临氢作业管道或在有应力腐蚀倾向环境中工作的 管道，也宜使用GB9948或GB6479标准。因为临氢操作或 者有应力腐蚀环境存在时，会因内部缺陷对介质有破坏 敏感作用而导致管子使用寿命下降，甚至过早破坏。 低温(＜－20℃)使用的碳素钢钢管应采用GB6479标准， 因为只有它规定了能满足对材料低温冲击韧性的要求。
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七、常用钢材焊接材料的选用(JB/T4709-2000)
1. 同种钢的焊接
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2. 异种钢的焊接
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Than， bye-bye钢
Steel For Pressure Vessels
李国成
主要内容
一、压力容器用钢的分类 二、压力容器用钢的一般要求 三、压力容器用钢的选择原则 四、压力容器用钢板的使用范围 五、压力容器用钢管的使用范围
六、压力容器用锻件的使用范围
七、常用钢材焊接材料的选用
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一、压力容器用钢的分类
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6. 无缝钢管直径与壁厚偏差
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(续 )
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(续 )
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六、压力容器用锻件的使用范围
1. 压力容器用碳素钢低合金钢锻件（JB4726－2000）
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(续 )
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2. 低温压力容器用低合金钢锻件（JB4727－2000）
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3. 压力容器用不锈钢锻件（JB4728－2000）
t1 ——复层钢板的厚度，mm； t 2 ——基层钢板的厚度，mm。
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七、常用钢材焊接材料的选用(JB/T4709-2000)
1. 同种钢的焊接
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2. 异种钢的焊接
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Than， bye-bye钢
Steel For Pressure Vessels
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主要内容
一、压力容器用钢的分类 二、压力容器用钢的一般要求 三、压力容器用钢的选择原则 四、压力容器用钢板的使用范围 五、压力容器用钢管的使用范围
六、压力容器用锻件的使用范围
七、常用钢材焊接材料的选用
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一、压力容器用钢的分类
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6. 无缝钢管直径与壁厚偏差
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六、压力容器用锻件的使用范围
1. 压力容器用碳素钢低合金钢锻件（JB4726－2000）
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(续 )
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2. 低温压力容器用低合金钢锻件（JB4727－2000）
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3. 压力容器用不锈钢锻件（JB4728－2000）
t1 ——复层钢板的厚度，mm； t 2 ——基层钢板的厚度，mm。
压力管道材料等级表
目录1.管道等级代号说明 (1)2.缩写词说明 (2)3、采用的主要管道器材标准(规范) (6)4、管道等级说明 (11)5.管道分支表见表－1 (12)6.管道变径表见表－2 (15)7、管道等级索引 (17)管道等级号: 2A1 (21)管道等级号：2A2 (29)管道等级号：2A3 (36)管道等级号: 2B2 (65)管道等级号: 2B3 (77)管道等级号: 2B4 (87)管道等级号: 2B5 (102)管道等级号: 2B6 (116)管道等级号: 2C1 (127)管道等级号: 2C2 (138)管道等级号: 2C3 (150)管道等级号: 2H1 (165)管道等级号: 2L1 (175)管道等级号: 2L2 (184)管道等级号: 2L4 (203)管道等级号: 3B1 (214)管道等级号: 3B2 (224)管道等级号: 3B3 (235)管道等级号: 3B4 (245)管道等级号: 3C1 (255)管道等级号: 3C2 (266)管道等级号: 3C3 (275)管道等级号: 3H1 (284)管道等级号: 3H2 (295)管道等级号: 3H3 (306)管道等级号: 3H5 (329)管道等级号: 3H6 (340)管道等级号: 3K1 (351)管道等级号: 3K2 (361)管道等级号: 3K3 (371)管道等级号: 5B1 (379)管道等级号: 5B2 (389)管道等级号: 5B3 (401)管道等级号: 5B5 (413)管道等级号: 5F1 (423)管道等级号: 5H1 (434)管道等级号: 5H3 (457)管道等级号: 5K1 (469)管道等级号: 5L1 (480)管道等级号:7B1 (492)管道等级号: 7H1 (501)管道等级号: 7K1 (511)管道等级号: 8D1 (520)管道等级号: 8H1 (529)管道等级号: 8K1 (539)管道等级号:9D1 (548)管道等级号: SP1 (556)管道等级号: SP3 (563)管道等级号: STB (567)1.管道等级代号说明1.1管道等级代号由三个单元组成，其表示方法如下：例如2A1等级，各单元字符表示如下表1.2 第一单元:压力等级1.3 第二单元用英文字母表示管道的主要材质A：Q235B，Q235+ZnB：20#C：20#D：A106F：1 1/4Cr-1/2MoH：1Cr5Mo,15CrMo，5Cr-0.5MoK：ASTM A312 Gr.TP321,TP316L （进口不锈钢）L：0Cr18Ni9 0Cr18Ni10Ti, 0Cr18Ni10Ti（国产不锈钢）1.4第三单元用阿拉伯数字表示在管道主要材质与压力等级相同时，不同设计条件下顺序号。
使用压力容器时应注意的事项
使用压力容器时应注意的事项1.合理选择容器材质：根据压力和介质的性质选择合适的容器材质。
常见的容器材料有钢、铝合金、不锈钢等。
确保容器能承受运行压力并具有足够的强度和耐腐蚀性。
2.检查容器的前期工作：在使用压力容器之前，进行容器的检查和测试。
检查容器是否有损伤、腐蚀、漏气等问题。
对于新购买的容器，应进行初始和周期性的水压试验。
3.严格控制容器的工作压力：在使用过程中，应严格控制容器的工作压力，避免超过容器所能承受的极限压力。
过高的压力会导致容器爆炸，对周围环境和人员造成严重伤害。
4.使用安全阀和压力表：安全阀是防止压力超过预定值的重要设备，必须正确选用和安装。
安装压力表可以实时监测容器内部压力的变化，及时发现问题并采取措施。
5.定期检查容器的安全装置：定期检查容器的安全装置，确保其正常工作。
安全装置包括安全阀、压力表等，一旦发现异常应及时更换或修理。
6.禁止在容器周围进行火源性作业：容器周围禁止进行火源性作业，以防止火花引发气体泄漏或爆炸。
保持容器周围的通风良好，避免气体积聚。
7.避免容器过热：在容器使用过程中，应避免过热。
过热会导致容器内部压力升高，增加容器破裂的风险。
应根据容器设计和工作介质适当控制工作温度。
8.防止容器振动和碰撞：应避免容器受到振动和碰撞。
容器振动可能导致管道松动或损坏，增加泄漏的风险。
防止容器受到重物的碰撞，以免造成容器变形或破裂。
9.及时处理泄漏问题：一旦发现容器泄漏，应立即采取措施进行处理。
首先应迅速关闭容器的进气阀门，然后采取适当的措施进行泄漏物的收集、处理和清除。
10.保持容器的清洁和维护：定期清洗和维护容器，确保其内外表面干净且未受到腐蚀。
定期更换容器内的密封件，以确保其密封性能。
定期检查容器的支撑和固定装置，确保其安全稳定。
《压力容器安全技术监察规程》(99版)问题解答(二)
问题 ’4：目 前 不 少 锅 炉 制 造 厂 有 容 器 制 造 资 格，因此关心 +)5 材料是否可以制造压力容器？是 否可以代 +)1 和 0+&$？
答：+)5 按 !"’$) 规定只能代 0+&$，需原设计单 位批准。
问题 ’*：第 +$ 条规定：压力容器的筒体、封头 （端盖）为主要受压原件，对其用材的复验要求如下： （’）用于制造第三类压力容器的钢板必须复验。（+）
答：第 "* 条规定了可不设检查孔的容器的条 件，无损检测程度取决于设计时所选取的焊接接头 系数和图样的规定。对制冷装置用压力容器的局部 无损检测比例，第 ’" 条已有规定。
问题 *：新规程第 (+ 条没有管板拼接接头，而 原规程第 "% 条有规定，管板拼接接头如何执行？
答：应符合新《容规》第 ’% 条的规定。 问题 %：第 ! 条中将螺旋板换热器纳入《容规》 第三、四、五章的适用范围，如若设计、制造需要取得 何等资格？在设计、制造中按何类容器要求？ 答：螺旋板换热器应按其设计压力、介质、操作 温度确定类别。设计、制造单位须取得相应的资格。 设计、制造依据的标准是 5$+(& 及螺旋板换热器行 业标准。 问题 ’：第 (! 条规定：设计者在对角焊缝的强 度进行验算后，应将角焊的强度验算结果列入设计 技术文件中。5$+(& 中没有列出角焊缝强度校核方 法，设计者个人对角焊缝的强度校核没有理论依据， 是否可暂缓执行此条？ 答：第 (! 条设计者对角焊缝的强度校核应列入 技术文件中，以不断总结经验，目前尚无统一的计算 理论依据。 问题 @：第 )! 条规定：“为防止压力容器超寿命 运行引发安全问题，设计单位应在图样上注明压力
答：+)5 按 !"’$) 规定只能代 0+&$，需原设计单 位批准。
问题 ’*：第 +$ 条规定：压力容器的筒体、封头 （端盖）为主要受压原件，对其用材的复验要求如下： （’）用于制造第三类压力容器的钢板必须复验。（+）
答：第 "* 条规定了可不设检查孔的容器的条 件，无损检测程度取决于设计时所选取的焊接接头 系数和图样的规定。对制冷装置用压力容器的局部 无损检测比例，第 ’" 条已有规定。
问题 *：新规程第 (+ 条没有管板拼接接头，而 原规程第 "% 条有规定，管板拼接接头如何执行？
答：应符合新《容规》第 ’% 条的规定。 问题 %：第 ! 条中将螺旋板换热器纳入《容规》 第三、四、五章的适用范围，如若设计、制造需要取得 何等资格？在设计、制造中按何类容器要求？ 答：螺旋板换热器应按其设计压力、介质、操作 温度确定类别。设计、制造单位须取得相应的资格。 设计、制造依据的标准是 5$+(& 及螺旋板换热器行 业标准。 问题 ’：第 (! 条规定：设计者在对角焊缝的强 度进行验算后，应将角焊的强度验算结果列入设计 技术文件中。5$+(& 中没有列出角焊缝强度校核方 法，设计者个人对角焊缝的强度校核没有理论依据， 是否可暂缓执行此条？ 答：第 (! 条设计者对角焊缝的强度校核应列入 技术文件中，以不断总结经验，目前尚无统一的计算 理论依据。 问题 @：第 )! 条规定：“为防止压力容器超寿命 运行引发安全问题，设计单位应在图样上注明压力
压力容器的种类及应用
压力容器的种类及应用压力容器是指能够承受一定内部压力的容器，其主要功能是存储和运输液体、气体等物质。
压力容器广泛应用于化工、石油、燃料、医药、食品、造船、航空航天等领域。
以下是对压力容器的种类及应用的详细介绍。
一、按照形状分类：1. 球形容器：球形容器以其良好的承压能力和均衡的应力分布而广泛应用于高压液体和气体的存储与运输，比如高压气瓶和高压液体储罐。
2. 立式容器：立式容器运用广泛，用于加热、储存和反应各种气体和液体。
常见的有罐式气瓶、储罐、锅炉等。
3. 卧式容器：卧式容器适用于贮装大量液体物质，如石油、乙烯、苯等。
卧式储罐广泛应用于石油、化工等行业。
4. 长型容器：长型容器多用于油气管道的输送和存储，具有良好的封闭性和承压能力。
例如，石油管道和天然气管道。
二、按照功能分类：1. 储存容器：储存容器广泛应用于化工、石化、食品等行业，用于储存各种液体和气体。
例如，储罐、储气罐等。
2. 分离容器：分离容器主要用于分离混合气体或混合液体中的不同组分。
常见的应用包括塔盘塔板、分离塔、污水处理设备等。
3. 反应容器：反应容器用于进行化学反应或物理变化，具有良好的密封性和承压能力。
例如，化学反应釜、蒸馏釜等。
4. 管道容器：管道容器用于输送气体或液体，其主要特点是长距离输送和较高的承压能力。
常见的应用包括石油管道、天然气管道等。
三、按照材质分类：1. 金属容器：金属容器具有良好的抗压性能和耐腐蚀性能，常见的材质包括铁、铝、钢等。
例如，压力储罐、石油管道等。
2. 非金属容器：非金属容器主要由塑料、玻璃钢、橡胶等材料制成。
常见的应用包括塑料储罐、玻璃钢储罐等。
四、按照压力等级分类：1. 高压容器：高压容器主要应用于需要承受高压力物质的存储和运输。
例如，高压气瓶、高压液体储罐等。
2. 低压容器：低压容器适用于存储和输送低压力液体和气体，常见的应用包括乳化液储罐、环保设备中的气体储罐等。
五、按照用途分类：1. 液化气体容器：用于储存液化石油气、液化天然气等液体气体。
压力容器常用钢材
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）。
压力容器对材料选用要求
压力容器对材料选用要求1）压力容器用材料的质量及规格应符合TSG21-2016《固定式压力容器安全技术监察规程》材料的规定材料生产单位应按相应标准的规定向用户提供质量证明书（原件），并在材料上的明显部位做出清晰、牢固的钢印标志或其他标志，至少包括材料制造标准代号、材料牌号及规格、炉（批）号、国家安全监察机构认可标志、材料生产单位名称及检验印鉴标志。
2）压力容器选材除应考虑力学性能和弯曲性能外，还应考虑与介质的相容性。
压力容器专用钢材磷的质量分数（熔炼分析，下同）不应大于0.030%，硫的质量分数不应大于0.020%。
1）压力容器用材料的质量及规格应符合TSG21-2016《固定式压力容器安全技术监察规程》材料的规定材料生产单位应按相应标准的规定向用户提供质量证明书（原件），并在材料上的明显部位做出清晰、牢固的钢印标志或其他标志，至少包括材料制造标准代号、材料牌号及规格、炉（批）号、国家安全监察机构认可标志、材料生产单位名称及检验印鉴标志。
2）压力容器选材除应考虑力学性能和弯曲性能外，还应考虑与介质的相容性。
压力容器专用钢材磷的质量分数（熔炼分析，下同）不应大于0.030%，硫的质量分数不应大于0.020%。
如选用碳素钢沸腾钢板和碳素钢镇静钢板制造压力容器（搪玻璃压力容器除外），应符合GB150.2-2011《压力容器第2部分：材料》的规定。
碳素钢沸腾钢板和Q235A钢板不得用于制造直接受火焰加热的压力容器。
3）用于焊接结构压力容器主要受压元件的碳素钢和低合金钢，其碳的质量分数不应大于0.25%。
4）钢制压力容器用材料（钢板、锻件、钢管、螺柱等）的力学性能、弯曲性能和冲击试验要求，应符合国家的有关规定。
5）用于制造压力容器壳体的碳素钢和低合金钢钢板，按照TSG21-2016中《固定式压力容器安全技术监察规程》，2.2.1.4钢板超声检测的要求执行。
凡符合下列条件之一的，应逐张进行超声检测：a.盛装介质毒性程度为极度、高度危害的压力容器；b.盛装介质为液化石油气且硫化氢含量大于100mg/L的压力容器；c.最高工作压力大于等于10MPa的压力容器；d.对GB151-2014《热换热器》、GB12337-2014《钢制球形储罐》及其他国家标准和行业标准中规定应逐张进行超声检测的钢板。
什么是三类压力容器的解析
什么是三类压力容器的解析三类压力容器指的是一般情况下具备了压力和介质指标范围内的要求的压力容器，比如常见的有各类材质反应釜，储罐及换热器等。
为了便于安全监察和管理，按容器的压力等级、容积、介质的危害程度及生产过程中的作用和用途，把压力容器分为三类：一类容器、二类容器、三类容器。
中文名：三类压力容器外文名：third class pressure vessel一类容器（1）非易燃或无毒介质的低压容器；（2）易燃或有毒介质的低压分离容器和换热容器；二类容器：（1）中压容器；（2）剧毒介质的低压容器；（3）易燃或有毒介质的低压反应容器和贮运容器；（4）内径小于1米的低压废热锅炉。
三类容器（1）高压、超高压容器；（2）剧毒介质且Pw×V≥200升。
公斤力/厘米2的低压容器或剧毒介质的中压容器；（3）易燃或有毒介质且Pw×V≥50000升.公斤力/厘米2的中压反应容器，或PW×V≥5000升，公斤力/厘米2中压贮运容器；（4）中压废热锅炉或内径大于1米的低压废热锅炉。
第三类压力容器(下列情况之一)(1)高压容器。
(2)中压容器(仅限毒性程度为极度和高度危害介质)；(3)中压储存容器(仅限易燃或毒性程度为中度危害介质，且pV大于或等于10MPa·m3)；(4)中压反应容器(仅限易燃或毒性程度为中度危害介质，且pV大于或等于0．5MPa·m3)；(5)低压容器(仅限毒性程度为极度和高度危害介质，且pV大于或等于0．2MPa·m3)；(6)高压、中压管壳式余热锅炉；(7)中压搪玻璃钢容器；(8)使用强度级别较高(指相应标准中抗拉强度规定值下限大于等于540MPa)的材料制造的压力容器；(9)移动式压力容器，包括铁路罐车(介质为液化气体、低温液体)、罐式汽车、[液化气体运输(半挂车)、低温液体运输(半挂车)、永久气体运输(半挂车)]和罐式集装箱(介质为液化气体、低温液体)；(10)球形储罐(容积大于等于50m3)；(11)低温液体储存容器(容积大于5m3)；压力容器工业生产中具有特定的工艺功能并承受一定压力的设备，称压力容器。
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本节对压力容器用钢的基本要求作进一步分析。 本节对压力容器用钢的基本要求作进一步分其性能和热处理有较大的影响。 钢材化学成分对其性能和热处理有较大的影响。 性能 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 0.25%。 0.25%。
河北科技大学装控系
9
韧性--对压力容器的安全运行至关重要 韧性--对压力容器的安全运行至关重要 --
临界裂纹尺寸的大小主要取决于钢的韧性和拉伸应力。 临界裂纹尺寸的大小主要取决于钢的韧性和拉伸应力。 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 如果钢的韧性高，压力容器所允许的临界裂纹尺寸就越大， 全性也越高。 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 为防止发生脆性断裂和裂纹快速扩展， 的钢材。 的钢材。
中国“锅炉压力容器制造许可条件” 中国“锅炉压力容器制造许可条件”中的公式为 Mn Si Ni Cr Mo V + + + + + Ceq = C + 6 24 40 5 4 14
按上式计算的碳当量不得大于0.45%。 按上式计算的碳当量不得大于 。
式中的元素符号表示该元素在钢中的百分含量
河北科技大学装控系
河北科技大学装控系
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三、制造工艺性能 ◇冷加工的要求
制造过程中进行冷卷、 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 应在15～ 以上。 加工成型性能和塑性，其断后伸长率δ5应在 ～20%以上。为检验钢 以上 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， 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 的弯曲实验。 在常温下做弯曲角度为 可用于压力容器制造。 可用于压力容器制造。
钢材的力学行为，不仅与钢材的化学成分、组织结构有 钢材的力学行为，不仅与钢材的化学成分、组织结构有 化学成分 关，而且与材料所处的应力状态和环境有密切的关系。 而且与材料所处的应力状态 环境有密切的关系 应力状态和 有密切的关系。
力学性能决定力学行为。 力学性能决定力学行为。
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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， 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 力学性能主要是表征强度 机械设计时选材和强度计算的主要依据。 机械设计时选材和强度计算的主要依据。 包括抗拉强度б 包括抗拉强度 b a、压力容器设计中，常用的强度判据： 、压力容器设计中，常用的强度判据： 屈服点б 屈服点 s 持久极限 蠕变极限 疲劳极限б 疲劳极限 -1 b、压力容器设计中，常用的塑性判据： 、压力容器设计中，常用的塑性判据： 断后伸长率δ 断后伸长率 5 断面收缩率 冲击吸收功A 冲击吸收功 kv c、压力容器设计中，常用的韧性判据： 、压力容器设计中，常用的韧性判据： 韧脆转变温度 断裂韧性
3. 压力容器用材以及环境和 时间对其材料性能的影响
MATERIALS FOR PRESSURE VESSELS AND INFLUENCES OF ENVIRORMENT AND TIME ON PROPERTIES OF THESE MATERIALS
3.4 压力容器材料选择
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2、钒、钛、铌等 、
在钢中加入钒、钛、铌等元素， 在钢中加入钒、 铌等元素， 可提高钢的强度和韧性。 可提高钢的强度和韧性。
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3、S、P是钢中最主要的有害元素 、 、 是钢中最主要的有害元素 能促进非金属夹杂物的形成， 硫——能促进非金属夹杂物的形成，使塑性和韧性降低。 能促进非金属夹杂物的形成 使塑性和韧性降低。 能提高钢的强度， 磷——能提高钢的强度，但会增加钢的脆性，特别是低温脆性。 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， 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
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Akv
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 夏比V型缺口冲击吸收功Akv，能较好地反映材料的韧性， 裂韧性有较好的数值联系， 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 提出了要求。 Akv提出了要求。
如 16MnR 钢板 ， 要求在 00C 时的横向 （ 指冲击试件的取样 16MnR 钢板， 要求在0 时的横向（ MnR钢板 方向） 不小于31 31J 当使用温度低于或等于方向 ） 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、 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型缺口冲击试验温度和A 的指标。 厚度，确定夏比V型缺口冲击试验温度和Akv的指标。
3.4 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
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钢——用的最多 用的最多 有色金属 压力容器材料多种多样： 压力容器材料多种多样： 非金属 复合材料等
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3.4.1 压力容器用钢的基本要求
压力容器用钢 的基本要求： 的基本要求： 较高的强度 良好的塑性、韧性、 良好的塑性、韧性、制造性能和与介质相容性 化学成分的设计 改善钢材性能的途径： 组织结构的改变 改善钢材性能的途径： 零件表面改性
◇焊接的要求
可焊性是指在一定焊接工艺条件下， 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。 钢材的可焊性主要取决于它的化学成份。 其中影响最大的是含碳量。 碳——其中影响最大的是含碳量。含碳量愈低，愈不易产生裂 其中影响最大的是含碳量 含碳量愈低， 可焊性愈好。 纹， 可焊性愈好。
可提高钢材的韧性、抗应变时效性能、抗回火脆化性能、 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。 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、 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。 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 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%。 和 。 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。 以内。 随着冶炼水平的提高，目前已可将硫的含量控制在 以内
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3.4.2 压力容器钢材的选择
温度、压力、 压力容器的使用条件 温度、压力、介质 特性、操作特点（ 特性、操作特点（载 荷波动情况、流速等） 荷波动情况、流速等） 零件的功能和制造工艺 压力容器零件材料选择 综合考虑容器 材料使用经验（历史） 材料使用经验（历史） 材料价格
规范标准
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合金元素——影响通常是用碳当量 eq来表示。 影响通常是用碳当量C 来表示。 合金元素 影响通常是用碳当量
国际焊接学会所推荐的公式为 国际焊接学会所推荐的公式为
Mn Ni + Cu Cr + Mo + V Ceq = C + + + 6 15 5
一般认为， 小于0.4%时，可焊性优良；Ceq 大于 大于0.6%时， 一般认为，Ceq 小于 时 可焊性优良； 时 可焊性差。 可焊性差。
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化学成分对热处理也有决定性的影响， 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 如果对成分控制不严， 热处理效果。 热处理效果。
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二、力学性能 由于载荷（如载荷种类、作用方式等） 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 材料的力学行为 以及钢材在受力状态下它所处的工作环境的不同 它所处的工作环境的不同， 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。 钢材受力后所表现出的不同行为，称为材料的力学行为。
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