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压力容器设计选材的探讨压力容器作为一种特种设备，其设计、制造、使用全过程应严格按照国家相关标准执行。
压力容器设计选材作为其中基础的、重要的一环，理应引起人们的重视。
作为从事这一方面的研究人员，必须掌握压力容器材质对于设计使用的影响，并根据实际要求进行压力容器选材。
标签：压力容器；设计选材1 压力容器用材的发展现状现代科学技术的发展将以生物技术、信息技术和新材料的发展为三大支柱，其中新材料的发展是当代高新技术的基础，也是现代工业的基石。
我国的机械制造业在工业化进程中有着举足轻重的作用，是创造人类财富的支柱产业。
机械设计中材料的选择和应用作为机械行业对国民经济发展的重要支撑，在经济发展中有非常重要的作用，为国民经济的发展作出了重要的贡求，材料的需求与时代密切相关，钢制压力容器的材料选择是压力容器设计过程中的重要部分。
如果压力容器在设计和制造过程中材料选择不当，则为压力容器的安全性能带来隐患网。
（1）压力容器用低合金钢，虽然机械性能指标优于碳素钢，但其可焊性、冷加工性能却不如碳素钢好。
（2）镇静钢在许多方面的性能都优于沸腾钢.但是当用于制造搪玻璃容器时.沸腾钢的搪瓷放果反而比镇静钢好网，（3）奥氏体不锈钢耐通常介质腐蚀效果优于碳钢及低合金钢，但其耐含c-介质腐蚀性能不如碳素钢和低合金钢：（4）超低碳不锈钢的价格和耐腐浊性能虽然优于普通不锈钢但其，高温热强性却不如普通不锈钢，碳在奥氏体不锈钢中具有两重性从耐腐蚀性来说.需要降低含碳量；而以耐高温性能来说则需要适当提高含碳量网。
如奥氏体不锈钢、镍基合金、铝合金和9Ni钢，对于奥氏体不锈钢和镍基合金9Ni钢具有合金含量少、经济性高的优点，相对于铝合金，9Ni钢有强度高，热膨胀率小的优点间，由此可见材料的设计创新还具有更大的发展空间。
20世纪40年代，复合材料得到迅速发展。
2 压力容器设计中选材的重要性设计压力容器，除了考虑载荷、时间和环境等条件，更重要的是其所用的结构和选材。
浅谈化工压力容器设计选材问题作者：周新房来源：《科技视界》 2014年第26期周新房（中海油山东化学工程有限责任公司，山东济南 250101）【摘要】根据我国的最新标准与有关要求，搞好化工压力容器的设计选材是不是科学，不但会对压力容器制造检验的运转成本、制造费用、难易度产生影响，还会对压力容器使用的安全性与稳定性产生影响。
为此，本文阐述了化工压力容器的选材原则和依据，以及化工压力容器的设计需要和设计方法。
【关键词】化工；压力容器；设计；选材化工压力容器的设计选材是一项非常关键的内容，对于设计工作者来讲，务必强化技术与经验的交流，并且真正地遵循应有的设计要求与标准，从而提高设计水平。
1 化工压力容器的选材原则和根据分析（1）化工压力容器选材的根据是：在相同的工程设计当中使用统一性的材料；材料的来源和价格；材料的加工性能，像是冷热加工成型性能以及可焊性能等；材料的耐腐蚀性能，像是腐蚀裕量、防腐蚀衬里、防腐蚀结构、选材等；材料的力学特性；容器的应用条件。
（2）基于性能上的思考，压力容器用钢，特别是承压元件需要使用焊接性能好、成型性能好、高韧性、较大塑性储备的钢材料。
（3）基于经济上的思考，需要坚持下面的原则：①倘若设计的普通碳素钢压力容器以强度作为主导，在等于或者是大于8mm板厚的时候，使用Q345R等较为普通的低合金钢；②倘若装置的设计以强度作为主导，那么需要结合介质特点、设计温度、设计压力等的应用限制，分别使用的钢材料型号是Q235R、Q245R、Q235C，以及Q235—B，结合GB150.2—2011中4.1.13以及GB150.1～150.4《压力容器》的相关要求；③倘若装置的设计以结构与钢度作为主导，那么使用普通的碳素钢充当受压壳体；④而设计温度超过500 ℃的耐热用钢或者是防铁离子污染以及介质腐蚀性比较强的时候，应用不锈钢是非常合适的；⑤在设计温度超过250℃高压高温抗氢用钢或者是设计温度是350℃～550℃压力容器耐热钢的时候，铬钼低合金钢是非常适宜的。
压力容器材料分析（含五篇）第一篇：压力容器材料分析压力容器用钢的基本要求主要是三个方面：（1）具有良好的力学性能。
首先，制造锅炉、压力容器的材料应具有适当的强度（主要是指屈服强度和抗拉强度），以防止在承受压力时发生塑性变形甚至断裂。
对于锅炉和中、高温压力容器，还应考虑材料的抗蠕变性能，测定材料的高温性能指标，即蠕变极限和持久强度。
其次，制造锅炉、压力容器的材料必须具有良好的塑性，以防止锅炉、压力容器在使用过程中因意外超载而导致破坏。
第三，制造锅炉、压力容器的材料应具有较高的韧性，使锅炉、压力容器能承受运行过程中可能遇到的冲击载荷的作用。
特别是操作温度或环境温度较低的压力容器，更应考虑材料的冲击韧性值，并对材料进行操作温度下的冲击试验，以防止容器在运行中发生脆性破裂。
力学性能主要指：强度、韧性和塑性变形能力力学性能不仅与钢材的化学成分，组织结构有关且与所处的应力状态和环境有关。
强度判据：σs，σb，持久极限（强度）σD，蠕变极限σn和疲劳极限σ-1 塑性判据：延伸率δ5，断面收缩率ψ韧性判据：冲击吸收力AKV，韧脆转变温度，断裂性设计时，力学性能判据可从相关规范标准中查到，实际使用时，除要查看质量证明书外，有时还要对材料进行试验。
（拉伸，冲击）（2）具有良好的工艺性能。
由于锅炉、压力容器的承压部件，大都是用钢板滚卷或冲压成形的，所以要求材料有良好的冷塑性变形能力，在加工时容易成形且不会产生裂纹等缺陷。
其次，制造锅炉、压力容器的材料应具有较好的可焊性，以保证材料在规定的焊接工艺条件下获得质量优良的焊接接头。
第三，要求材料具有适宜的热处理性能，容易消除加工过程中产生的残余应力，而且对焊后热处理裂纹不敏感。
制造中冷加工，要求钢材有良好冷加工成型性能和塑性，延伸率δ5应在15～20%以上。
良好可焊性是一项重要指标可焊性主要取决于化学成分，影响最大是含碳量,各种合金之素对可焊性度有不同程度的影响，常用碳当量Ceg表示，国际焊接学会推荐公式：Ceg=C+MnNi+CuCr+Mo+V++ 6155元素符号表示该元素在钢中的百分含量一般认为：Ceg<0.4%可焊性优良，Ceg>0.6%可焊性差，我国对此尚无规定。
化工压力容器的设计和选材技术阐述在整个化工操作环节，化工压力容器的质量是至关重要的，为此一定要根据相关规定来确定其筒体材料。
压力容器一般是被归于特种设备的范围，在制造过程中对于相关的工艺以及技术方面有着很高的要求。
相关制造企业在进行设计以及选材的过程中不断地完善质量体系，同时提高设计标准以及设计水平，强化相应的管理水平。
本文针对化工压力容器的选材原则以及设计要求做出了一定的分析，以期对后续的压力容器使用有积极建议。
标签：化工压力容器；设计工作；选材技术随着全球科技的迅猛发展，新材料越来越受到当今社会的关注。
材料的性能对于化工压力容器的使用寿命和质量具有较大的影响，因此，必须重视化工压力容器的选材问题。
化工压力容器的设计者能够进行科学合理的选材，关系到压力容器经济合理性和安全使用。
一、化工压力容器的设计（一）设计方法在传统的设计理论方法上，所依据的理论基础是弹塑性失效准则以及塑性失效准则，还有后续的弹性应力分析，一般就是通过对压力容器的应力分析，然后进行一定的计算从而给出正确的控制与分类，在一定程度上这种设计比较复杂，而且在时间花费上也比较多，可是这种设计方法满足安全性与合理性。
但现今，在压力容器参数受到不断影响的情况下，可以进行高强钢的计算技术，同时不断结合现代化的实验技术，对常规设计方法的不利之处进行一定的改良，通过先进的设计方法来对设计结构中的问题进行弥补，设计结构中存在的承载潜力，有效提高许用应力的值，进行一系列的改进与发展，能够很好地保障结构的安全性。
（二）设计理念化工压力容器在建造和使用过程中，加强设计理念能够保障工作人员以及企业更加重视设计阶段的安全工作，在设计阶段进行全面考虑，对压力容器产生风险的程度进行有效控制，对相应的外部环境进行很好的分析，因为压力容器很容易在低温以及高温的环境中出现失效模式，只有制订一定的控制措施，才能够有效地推进工作的进行。
对风险进行有效地控制，加强安全理念建设，对设计环节的工作进行全新的定义，保证这一环节的安全与稳定，促进后续工作的顺利实施。
压力容器设计选材的探讨
压力容器是一个非常重要的工业设备，广泛应用于化工、石油、化学肥料、冶金、能源等领域。
设计一个合适的压力容器材料对于确保设备的安全运行至关重要。
本文将探讨压力容器设计选材的相关问题。
压力容器的工作环境对材料的选择起着决定性的作用。
不同的工作环境要求材料具有不同的化学稳定性、机械强度和耐腐蚀性。
在酸性环境中，不锈钢是常用的材料选项，因为它具有良好的耐腐蚀性和机械强度。
而在高温高压的情况下，钛合金和镍合金可以用于其优异的耐高温能力。
在选材时需要充分了解压力容器的工作环境。
压力容器的设计压力和温度也是影响选材的重要因素。
不同材料具有不同的强度和耐热性能。
一般来说，设计压力和温度越高，所需的材料强度和耐热性能就越高。
高强度钢材可以用于设计高压容器，而镍基合金和钛合金可以用于设计高温容器。
还需要考虑到材料的延展性和韧性，以确保容器在受到外力冲击时不会发生断裂。
制造成本也是选材的考虑因素之一。
一般来说，材料的价格越高，制造成本就越高。
在选材时需要综合考虑材料的性能和价格，以找到既经济又合适的材料。
法律法规和行业标准也对压力容器的设计选材提出了要求。
根据不同的国家和地区，存在着针对压力容器材料的各种标准和规定。
美国的ASME标准和中国的GB标准等。
在选材时，需要满足相应的法律法规和标准要求。
压力容器设计选材要考虑工作环境、设计压力和温度、制造成本以及法律法规和标准等因素。
在实际应用中，需要综合考虑这些因素，选择合适的材料，以确保压力容器的安全运行。
压力容器设计选材的探讨随着现代化工技术的不断发展，压力容器作为重要的工业设备在化工、石油、医药、食品等领域中得到了广泛的应用。
而在压力容器的设计中，材料的选择是十分关键的一环。
选择合适的材料不仅可以提高压力容器的安全性能，还可以延长其使用寿命，降低设备的维护成本，因此对于压力容器的设计选材是一个十分重要的问题。
压力容器设计选材需要考虑的因素有很多。
首先需要考虑的是材料的机械性能，包括抗拉强度、屈服强度、延展性等。
由于压力容器在使用过程中需要承受较大的压力，因此材料的强度是首要考虑的因素。
其次需要考虑材料的耐蚀性能，由于压力容器在化工、石油等行业中常常接触腐蚀性介质，因此材料的耐蚀性是一个至关重要的考量因素。
还需要考虑材料的温度适应性、焊接性能、成本等因素。
在压力容器的设计选材中，常用的材料有碳钢、不锈钢、铝合金、钛合金等。
碳钢是一种性能优良、价格相对较低的材料，常用于制造一般性能要求较低的压力容器。
不锈钢具有优良的耐腐蚀性能和机械性能，广泛应用于食品、医药等领域的压力容器制造。
铝合金由于其密度小、强度高、耐腐蚀性好的特点，被广泛应用于制造航空航天领域的压力容器。
而钛合金则是一种具有优良的耐腐蚀性能、高强度、低密度的材料，常用于制造要求较高的压力容器。
在实际的压力容器设计中，经常会遇到使用多种材料组合制造压力容器的情况。
在制造液化气储罐时常常会使用内衬材料和外壳材料组合的方式，内衬材料常常选用不锈钢或铝合金以提高其耐腐蚀性能，外壳材料则常常选用碳钢以降低成本。
在选用多种材料组合的情况下，需要严格控制各材料之间的接触表面，避免出现腐蚀等问题。
除了上述常用的材料外，还有一些新型材料在压力容器的设计选材中也得到了广泛的应用。
比如纤维增强复合材料，由于其具有重量轻、强度高、抗腐蚀性好等优点，被广泛应用于航空航天领域的压力容器制造。
一些具有特殊功能的新型材料，比如具有自修复功能的材料、具有自清洁功能的材料等，也在压力容器的设计选材中得到了一定程度的应用。
化工压力容器常用材料选用论文
摘要：生产过程的多样性和设备的多功能性，给选材带来了一定的复杂性，制造科学所具有的半经验半科学性质给选材带来了难度，所以，合理的选材成了化工压力容器设计的难点。
引言
近年来压力容器产品大型化、高参数化的趋势日益明显，千吨级的加氢反应器、二千吨级的煤液化反应器、一万立方米的天然气球罐（日本最大的天然气球罐为三万立方米）等已经在我国大量应用，压力容器在石油化工、核工业、煤化工等领域中的应用场合也日益苛刻。
因此，耐高温、高压和耐腐蚀的压力容器用材料的研制与选用一直是压力容器行业所面临的重大课题。
1、影响材料选择的主要因素
1.1、介质
1）硫化物应力腐蚀裂纹（SSC）
含有硫化氢的液态水的流体不论是酸性还是碱性介质，均可能引起敏感材料的硫化物应力腐蚀开裂。
这一现象受多个参数的交互作用影响，包括硫化氢浓度、酸值、温度、材料特性和拉伸应力。
2）临氢使用
在常温下，即使压力很高，气态氢也不容易渗透到钢中去。
然而，但一般低碳钢在氢介质中使用温度高于220℃时，材料就会发生内部脱碳的倾向。
这是因为氢气渗透到钢的内部，与碳生成甲烷产生脱碳。
生成的甲烷气体集聚在晶界等空隙中就造成裂缝或气泡。
3）应力腐蚀裂纹（SCC）
金属材料在特定介质中，受应力作用后经一定时间作用而引起的开裂。
这是由于介质中有能引起应力腐蚀的成分，最常见的为氯化物。
应力腐蚀敏感不仅与介质有关，还与特定的材料有关，低碳钢在含氯离子介质中不会产生应力腐蚀开裂，而奥氏体不锈钢却极易在含氯离子介质中发生应力腐蚀开裂。
1.2、温度
温度影响结构材料的性能，因此，是选材的一个十分重要的因素。
材料的强度以及抗氧化性随着温度的升高而降低，因此，所有材料都有一个合适的最高使用温度，高于该温度，则材料不宜使用。
高于某一温度时，材料会发生蠕变，即使低于屈服限，在该温度以上长期使用，材料也会产生永久变形，最终导致材料断裂或变形过大而失效。
材料的延性及韧性随着温度的降低而降低。
材料的韧性（特指冲击韧性）是确定材料低温使用的依据。
往往要求一定强度水平的材料在某一低温使用时必须具有相应的冲击韧性。
材料从韧性状态转变为脆性状态的温度称为冷脆转变温度。
要确定材料的冷脆转变温度一般来说也容易。
当某一材料在某一低温时冲击韧性值（即夏比V型缺口冲击值）开始显著降低时，此温度即为冷脆转变温度。
1.3、压力
压力和设备的尺寸决定了所用材料的厚度。
往往材料厚度增加，性能会降低，且加工不便，同时增加加工成本。
因此，对于大直径、高压力的设备，往往选用高强度钢，可减小壁厚以降低总体成本。
对
于低压容器，由压力所计算出的厚度，往往小于保证结构稳定性所需的最小厚度，因此就没有必要采用高强度钢。
1.4、流体速度
流体的速度会产生冲蚀、磨蚀和汽蚀，在选材时应注意。
流体含有固体颗粒会对冲蚀和磨蚀产生显著影响。
因此需像防止腐蚀一样给予一定的裕量或采取其他的防护措施。
1.5、价格与采源
设备成本的很大一部分决定于材料的价格。
因此，在选用材料时，应了解它们的价格。
当然，采用价廉的材料不一定在经济上就是合理的，因为价贵的材料可能具有较好的性能，用它可以制成器壁较薄而轻的容器，而且使用年限也比较长，经济效果更好。
分析材料的经济性不能仅看它们的价格，同时要看国家的资源情况。
应多用普通易取的材料，少用昂贵稀缺的材料；多用国产材料，少用或不用进口材料。
2、化工压力容器常用材料的选用
压力容器的用途极广，工作条件也千差万别，因此在容器的设计过程中正确地选择材料是一件极为复杂而又特别重要的工作。
很多压力容器造成事故的重要原因之一就是选用材料不当。
2.1、碳素钢
压力容器用碳素钢一般是含磷、硫杂质少，塑性好，焊接性能优异，抗冷脆性能高，时效倾向小的镇静钢。
碳素钢是压力容器常用的材料，供应方便，价格低廉。
压力容器用碳素钢包括普通碳素钢和优质碳素钢，常用于制造压力容器的普通碳素钢钢板有Q235-A·F、
Q235-A、Q235-C、20R、20HP；优质普通碳素钢板有10、20、25、35、45；制造钢管的有10、20；用于锻件的材料有20、25、35、45；碳钢螺栓材料有Q235-A、35。
2.2、低合金钢
低合金钢具有较好的力学性能，强度高，塑性、韧性好，而且焊接性能及其他工艺性能也较好，由于钢中含有一定量的合金元素，所以耐蚀性远比碳素钢强。
由于低合金钢的力学性能好，用它制造的压力容器重量比碳钢制造的轻20%～30%，成本也降低许多。
常用的低合金钢钢板有16MnR、15MnVR、15MnVNR等；钢管有16Mn、15MnV、09Mn2V、16Mo等；锻件有16Mn、15MnV、10MnMo等；螺栓有16Mn、40MnB、40MnVB、40Cr等。
2.3、高合金钢钢板
高合金钢钢板在空气、水、酸、碱及其他化学侵蚀性介质中具有高度的稳定性。
常用的高合金钢钢板有0Cr13、0Cr18Ni9、0Crl8Ni10Ti、0Cr17Ni12Mo2、OCr19Ni10等；钢管有0Cr13、0Cr18Ni9、0Cr18Ni12Mo2Ti等；锻件有0Cr13、1Cr18Ni9Ti等；螺栓有2Cr13、1Cr18Ni9Ti、0Crl8Ni12Mo2Ti等。
2.4、复合钢板
复合钢板是由碳钢或普通低合金钢为基层、不锈钢为复层组成的钢板。
一般复层厚度为基层厚度的1/3～1/10。
基层的作用是承受强度，复层则用作防腐层，与介质接触。
应用不锈钢复合板，不仅节约了不锈钢，而且其热导率为单一不锈钢的1.5～2倍。
因此，它特别适
用于制造既要耐腐蚀又要传热效率高的设备。
2.5、低温容器与高温容器用钢
（1）低温容器
我国将设计温度小于或等于-20℃的压力容器定为低温容器。
低温容器破坏的主要原因是由于承压部件在低温和应力作用下发生脆性断裂，所以，GB150-1998《钢制压力容器》中规定"低温容器受压元件用钢必须是镇静钢"。
（2）高温容器
在较高温度下承受载荷的金属材料，各种性能都与在常温下的性能有明显的区别。
除了力学性能会随着温度的升高发生明显变化（一般表现为强度降低而塑性升高）外，钢材在高温下还会出现蠕变、松弛（最主要的是会产生蠕变）等异常现象。
因此，对于高温承压部件材料的强度，不仅要考虑它的短期高温强度指标，更主要是考虑它的抗蠕变性能，即蠕变极限和持久强度。
蠕变极限是材料在一定温度下，在规定的使用时间内，使试件产生一定量总变形的应力值。
持久强度是指在给定温度下，使材料经过规定时间发生断裂的应力值。
蠕变极限反映的是材料在高温下工作的变形量，持久强度反映的是材料在高温下长期工作的断裂抗力，它更好地反映了高温元件的失效特点，所以特别适用于高温承压部件。
3、结语
生产过程的多样性和设备的多功能性，给选材带来了一定的复杂性，制造科学所具有的半经验半科学性质给选材带来了难度，所以，
合理的选材成了化工压力容器设计的难点。
参考文献
[1] 中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局、中国国家标准化管理委员会GB 150.1～150.4-2011 压力容器.北京：中国标准出版社， 2012.。
