鍋爐及壓力容器常用鋼材.docx

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1、鍋爐及壓力容器常用鋼材1.鍋爐及壓力容器對鋼材性能的要求按工作條件分為兩大類：一、用以制造室溫及中溫承壓元件的鋼板與鋼管具有特點：1有較高的室溫強度通常以屈服極限σs和強度極限σb為設(shè)計依據(jù)，要求有較大的σs和σb良好的韌性性能材料需具有足夠的韌性防止脆性斷裂，在考慮強度的同時也不能忽略韌性，(1)材料的韌性通常用沖擊韌性值αk表示。壓力容器用鋼的沖擊韌性要求沖擊韌性值αk(N?m/cm2)20℃-40℃>=60>=35(2)還需要考慮時效韌性時效就是鋼材經(jīng)冷加工變形后，在室溫或較高溫度下，沖擊韌性隨時間變化。通常在200-300℃

2、，沖擊韌性值顯著降低。一般要求下降率不超過50%。由于容器斷裂過程包括在缺陷處形成裂紋和裂紋擴散兩個階段，相應(yīng)兩種防止斷裂方法(1)選用具有足夠韌性的鋼材以防止裂紋產(chǎn)生，要求如上表所示(2)選用韌性更高的材料，以求在裂紋產(chǎn)生后能夠阻止裂紋擴展。(要求溫度比無塑性轉(zhuǎn)變溫度NPT高一定數(shù)值，例如元件的設(shè)計應(yīng)力為屈服極限σs一半時，要高17℃3較低的缺口敏感性制造過程中，開孔和焊接會產(chǎn)生局部應(yīng)力集中，要求材料有較低的缺口敏感性，以防止產(chǎn)生裂紋4良好的加工工藝性能和焊接性能由于焊接熱循環(huán)作用，會(1)降低熱影響區(qū)材料的韌性、塑性(2)在焊縫

3、內(nèi)產(chǎn)生各種缺陷其中(1)、(2)均會產(chǎn)生裂紋在選材料時需考慮(1)材料中碳的當(dāng)量值(保證材料具有較好的可焊性)(2)適當(dāng)?shù)暮附硬牧虾秃附庸に?3)材料具有良好的塑性(碳鋼和碳錳鋼δs不低于16%，合金鋼δs不低于14%)(4)良好的低倍組織(5)鋼材的分層、非金屬夾雜物、氣孔、疏松等缺陷盡可能減少(防止裂紋的產(chǎn)生二、用以制造高溫承壓元件的鋼管1具有足夠的蠕變強度、持久強度和持久塑性)通常以持久強度為設(shè)計依據(jù)，保證在蠕變的條件下安全運行2具有良好的高溫組織穩(wěn)定性長期高溫下不發(fā)生組織變化3具有良好的的高溫抗氧化性要求材料在高溫條件下的

4、氧化腐蝕速度小于0.1mm/a4具有良好的加工工藝性要求冷加工性(冷態(tài)彎曲)和焊接性2.鍋爐與壓力容器用鋼的分類一、工作溫度低于500℃的鋼材碳素鋼和低合金結(jié)構(gòu)鋼1鐵素體-珠光體結(jié)構(gòu)鋼屈服強度σs為300-450MPa16Mn，15MnV，15MnVN加入合金元素，固溶強化，結(jié)晶強化作用2低碳貝氏體類型鋼屈服強度σs為500-700Mpa14CrMnMoVB延緩奧氏體分解，得到貝氏體，增加強度3馬氏體型調(diào)質(zhì)高碳鋼屈服強度σs為600Mpa以上18MnMoNb和14MnMoNbB正火加回火，有良好的低溫韌性二、工作溫度高于500℃的鋼

5、材低合金熱強鋼和奧氏體不銹鋼1低合金珠光體熱強鋼15CrMo和12Cr1MoV，結(jié)晶強化，沉淀強化2低合金貝氏體熱強鋼12Cr2MoWVTiB和12Cr3MoVSiTiB，特點：合金數(shù)量多而量少，高溫強度高，抗氧化性強3奧氏體不銹鋼18-8型鉻鎳奧氏體不銹鋼：1Cr18Ni9Ti和0Cr18Ni9Ti，高溫強度高，抗氧化性強，且具有很高的韌性和較好的加工工藝性3.碳素鋼一、碳素鋼中主要成分對性能的影響1碳的影響碳增加，強度增大，塑性減少，可焊性變差，時效敏感性降低2錳的影響脫氧(FeO)脫硫，改善熱加工性能3硅的影響脫氧4硫的影響熱

6、脆性5磷的影響冷脆性6氧的影響降低強度、塑性7氮的影響提高強度、硬度，降低塑性8氫的影響氫脆二、碳鋼的分類化學(xué)成分：高(含碳量在于0.65%)、中(含碳量0.25-0.65%)、低碳鋼(含碳量小于0.25%)用途：普通碳素結(jié)構(gòu)鋼、優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼和碳素工具鋼1普通碳素結(jié)構(gòu)鋼甲類鋼：按機械性能供應(yīng)(A)，鋼板，角鋼等2優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼按機械性能和化學(xué)成分供應(yīng)含碳量低：鋼板、容器、螺釘、螺母含碳量中：齒輪、軸含碳量高：彈簧、鋼絲繩3碳素工具鋼(T)高硬度和耐磨性，制造刀具、量具、模具三、鍋爐與壓力容器常用碳素鋼承壓元件主要使用低碳鋼，因為塑

7、性、韌性、加工工藝性和可焊性好(1)優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼10號和20號無縫鋼管20號鋼含碳量比10號鋼多一倍，強度高，屈服極限σs和強度極限σb高20%，時效敏感性低，多采用20號鋼(2)專用碳素鋼A3gA3R15g20g，沖擊韌性好，金屬表面和內(nèi)部缺陷少4.普通低合金結(jié)構(gòu)鋼低合金鋼是在碳素鋼的基礎(chǔ)上加入少量Si,Mn,Cu,Ti,V,Nb,P等合金元素構(gòu)成的，它的含碳量較低，多數(shù)小于0.2%。其組織多數(shù)仍為F+P。由于少量合金元素的加入可以大大提高鋼材的強度，并改善了鋼材的耐腐蝕性能和低溫性能。低合金鋼可軋制成各種鋼材，如板材，管材，棒

8、材和型材等。它廣泛用于制造遠洋輪船、大跨度橋梁，高壓鍋爐，大型容器，汽車，礦山機械及農(nóng)業(yè)機械等。大型化工容器材料采用16MnR，生量比碳鋼可減輕1/3。用15MnV制造球形貯罐，與碳鋼相比節(jié)省45%。焊接5.低合金熱強鋼在原油加熱，裂