壓力容器用鋼材.ppt

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1、壓力容器用鋼材1壓力容器用鋼材（一）材料的基本性能1.力學(xué)性能(1)機(jī)械強(qiáng)度：屈服極限Rel（σs）和強(qiáng)度極限Rm（σb）蠕變極限（σtn）和持久極限（σtD）。屈強(qiáng)比（Rel/Rm）壓力容器用材的屈強(qiáng)比一般為0.6~0.7。碳素鋼的屈強(qiáng)比一般為0.6左右，低合金高強(qiáng)度鋼為0.65~0.75，合金結(jié)構(gòu)鋼為0.85(2)塑性：延伸率A（δ）及斷面收縮率Z（ψ）一般碳鋼、碳錳鋼A≥16%,其它合金鋼A≥14%。2（3）硬度布氏硬度（HB）、洛氏硬度（HRC）、和維氏硬度（HV），其數(shù)值可以互相換算。硬度與抗拉強(qiáng)度有如下近似關(guān)系：軋制、正火或退火的低碳鋼Rm(σb)=0

2、.36HB;軋制、正火或退火的中碳鋼Rm(σb)=0.35HB;硬度HB≤250經(jīng)熱處理的合金鋼Rm(σb)=0.34HB;硬度HB250~400，經(jīng)熱處理的合金鋼Rm(σb)=0.33HB;（4）韌性沖擊功AKV，單位為J。（5）斷裂韌性K1C臨界裂紋張開位移δC（COD）（6）溫度對材料機(jī)械性能的影響3材料的屈服極限、強(qiáng)度極限和彈性模量隨溫度的升高而降低,如果材料在高溫下承受高的應(yīng)力，則材料的抗蠕變性能是關(guān)鍵性的。42.耐腐蝕性能耐腐蝕性能是金屬材料抵抗介質(zhì)腐蝕的能力。壓力容器中處理的介質(zhì)大多數(shù)具有腐蝕性的，在設(shè)計(jì)中必須根據(jù)操作介質(zhì)來選擇耐腐蝕材料.如果腐蝕發(fā)

3、生在整個(gè)金屬表面上，則稱為金屬的全面腐蝕；如果腐蝕均勻地分布在整個(gè)金屬表面，則稱為均勻腐蝕；如果腐蝕只發(fā)生在金屬表面的局部區(qū)域，其余大部分表面不腐蝕，稱之為局部腐蝕。(1)均勻腐蝕均勻腐蝕是在整個(gè)金屬表面均勻地發(fā)生腐蝕，這種腐蝕相對其它形式的腐蝕其危害最小。GB150中C2只考慮均勻腐蝕.C2=KB其中B—設(shè)計(jì)壽命(年)K—腐蝕速率(mm/年)5壓力容器的設(shè)計(jì)壽命，除特殊要求外，塔、反應(yīng)器等主要容器一般不應(yīng)少于15年，一般容器，換熱器等不少于8年。不腐蝕輕微腐蝕腐蝕重腐蝕Bmm/年<0.050.05~0.130.13~0.25≥0.25C2mm0≥1≥2≥3壓力容

4、器設(shè)計(jì)中，對均勻腐蝕問題的對應(yīng)措施是通過給出一定的腐蝕裕量。而局部腐蝕問題相對均勻腐蝕要困難和復(fù)雜得多。（2）局部腐蝕：①電偶腐蝕②縫隙腐蝕③點(diǎn)腐蝕6④晶間腐蝕⑤選擇性腐蝕⑥應(yīng)力腐蝕⑦腐蝕疲勞⑧沖刷腐蝕對壓力容器設(shè)計(jì)人員來講，應(yīng)當(dāng)盡量將“環(huán)境-材料”因素都考慮進(jìn)來，所有的腐蝕問題都應(yīng)當(dāng)在設(shè)計(jì)中給予考慮。（3）應(yīng)力腐蝕應(yīng)力腐蝕是指金屬在持久拉應(yīng)力和腐蝕性環(huán)境聯(lián)合作用下產(chǎn)生腐蝕裂紋,并使裂紋迅速擴(kuò)展,從而可能出現(xiàn)的早期性破壞的腐蝕形式。(通常以SCC表示)7常見腐蝕形態(tài)示意圖8幾種常見的應(yīng)力腐蝕環(huán)境:a.碳鋼及低合金鋼焊制化工容器對介質(zhì)NaOH的應(yīng)力腐蝕與介質(zhì)濃度、溫

5、度有關(guān)。當(dāng)NaOH溶液在其與烴類的混合物中體積大于等于5%時(shí)，也應(yīng)根據(jù)NaOH溶液的濃度符合該要求。NaOH溶液濃度小于等于1%或NaOH溶液在其與烴類的混合物中體積小于5%時(shí)，不受此限制。當(dāng)超過以下范圍的碳鋼、低合金鋼材料需焊后進(jìn)行消除應(yīng)力熱處理。NaOH溶液重量%2351015203040506070溫度上限℃9088857670655448434038。9b.濕H2S應(yīng)力腐蝕介質(zhì)同時(shí)符合下列條件時(shí)，即為濕H2S應(yīng)力腐蝕環(huán)境：①溫度小于等于（60+2P）℃；P為壓力，MPa②H2S分壓大于等于0.00035MPa即相當(dāng)于常溫在水中H2S溶解度大于等于10p.p

6、.m；③介質(zhì)中含有液相水或處于水的露點(diǎn)溫度以下；④PH＜9或有氰化物(HCN)存在。C.液氨應(yīng)力腐蝕環(huán)境當(dāng)容器接觸的液氨介質(zhì)同時(shí)符合下列各項(xiàng)條件時(shí)，即為液氨應(yīng)力腐蝕環(huán)境：①介質(zhì)為液態(tài)氨，含水量不高（≤0.2%）,且有可能受空氣(O2或CO2)污染的場合；②使用溫度高于－5℃。10對于應(yīng)力腐蝕環(huán)境的容器除進(jìn)行焊后消除應(yīng)力熱處理，在焊接要求、焊接接頭硬度等方面都要提出具體要求。奧氏體不銹鋼材料在氯化物溶液、高溫水、高濃度NaOH等介質(zhì)往往產(chǎn)生應(yīng)力腐蝕。（4）氫腐蝕環(huán)境氫在常溫常壓下不會對鐵碳合金引起氫蝕，當(dāng)溫度在200℃~300℃發(fā)生“氫脆”，金屬在高溫下與氫反應(yīng)生成

7、甲烷，甲烷氣在晶界空隙內(nèi)引起裂紋，使材料的塑性降低，引起這種腐蝕有合成氨、合成甲醇、石油加氫等工業(yè)生產(chǎn).設(shè)計(jì)溫度大于等于200℃與氫氣氛相接觸的壓力容器用鋼應(yīng)按納爾遜曲線選材，并應(yīng)留有20℃以上的溫度安全裕度。11奧氏體不銹鋼在氫分壓范圍的氫氣中使用都是滿意的，焊后也無必要進(jìn)行消除應(yīng)力熱處理。（5）晶間腐蝕可能引起晶間腐蝕環(huán)境必須是存在電解質(zhì)的電化學(xué)腐蝕環(huán)境，奧氏體不銹鋼晶間腐蝕的電解質(zhì)主要是酸性介質(zhì)。如：工業(yè)醋酸、甲酸、硝酸、草酸、鹽酸、硫酸、磷酸等。防晶間腐蝕的措施：1）固熔化處理；將已產(chǎn)生貧鉻區(qū)的鋼加熱到ll00℃左右，使碳化鉻溶解，經(jīng)水淬，迅速通過敏化穩(wěn)定

8、區(qū)，使合金