压力容器用材料培训

,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,2012/9/24,#,压力容器材料及其选用培训,前言,材料是压力容器的物质基础，正确选用压力容器材料是保证压力容器长期安全使用的一个基本条件。压力容器应用很广泛；备行备业都有，工作条件多种多样，加上近年来石油化工、核能、宇航等工业的不断发展，工艺过程向高压、超高压、高温、低温和超低温开拓，由此对构成压力容器的材料提出了更高的要求。如何正确选用结构材料，保证压力容器长期安全远行，这是一个很重要的问题。,一,.,压力容器的失效与材料的关系,1.,压力容器的失效形式,压力容器常见有韧性断裂、脆性断裂、疲劳、蠕变、腐蚀等失效形式：,韧性断裂： 压力容器在压力的作用下，当器壁应力超过材料屈服点后，器壁材料会发生塑性变形。随着应力的本断增加，当器壁上的应力超过材料的抗拉强度后，容器合产生明显的宏观塑性变形而至断裂失效。这种失效形式就是韧性断裂。 在韧性断裂失效的容器上，如果材料本身没有宏观的缺陷，内部裂纹很小，一船失效容器的圆周伸长率和容积增大率高达百分之十以上，容器断裂后没有碎片或偶然有少量碎片。断裂断口的宏现形貌可为剪切唇或纤维状。,如果,材料没有宏观,缺,陷,和,内部,小裂纹，,正确,设计,和,合理使用的压力容,器一般是不会发生韧性,断裂的。但如果容器超压,使用，维护不良等造成器,壁减薄，会导致韧性断裂。,脆性断裂,:,压力容器在压力的作用下，器壁材料没有发生宏观的塑性变形，其应力远远没有达到材料的抗拉强度，有的甚至还低于屈服点而产生突然断裂的失效形式是脆性断裂。,脆性断裂时，容器的周长、体积没有变化或变化甚微，材料还处于弹性阶段，容器,壁,厚一般没有减薄。容器断裂后往往产生很多碎片，把碎片拼接起来，可恢,复原来容器的形状。断裂断口,呈金属光泽的结晶状，断口平,整，断裂的宏观表面与主应力,方向垂直。在器壁很厚的容器,脆断口上，常可看见人字形纹,路或放射花样，人字形纹路尖,端或放射点总是指向裂纹源的，,始裂点往往是在有缺陷或几何,形状突变而应力和应变集中处。,疲劳,:,压力容器长期受到交变裁荷作用而出现的一种失效形式，且多为低,周期,高应力的疲劳，即局部应力接近或高于材料的屈服点，但载荷的交变次数却比较低，常为,10,5,以下的次数。,容器发生低周疲劳断裂时，不管材料处于韧性状态还是脆性状抵一般都不产生明显的塑性交形。疲劳断裂时，容器直径不会明显增大，壁厚不会明显减薄，断裂,状态往往是先开裂一个断口，,使容器泄漏。疲劳断裂断口,与脆性断裂断口明显不同，,其断口一般都存在比较明显,的两个区域：一个是较平滑,的疲劳裂纹萌生及扩展区，,另一个是凹凸不平的最后断,裂区。在低周废劳的裂纹萌,生及扩展区比较难发现其宏,观形貌特征，而断口的微观,特征,疲劳辉纹却比较明,显，电子金相中常可见到象,贝壳一样的花纹，即裂纹扩,展的弧形纹路，又称“年轮”,条纹。在断裂区，若为韧性,断裂，断口里暗灰色纤维状，若为脆性断裂，断口为租粒结晶状。,d.,蠕变,:,压力容器长期在恒温、桓应力作用下工作,(,即使应力低于屈服点,),，由于材料产生缓慢而连续的塑性变形，使容器几何尺寸逐渐增大，从出现滑移带和扭挤带至形成微裂纹，最后导致断裂的一种失效形式。蠕变在低温下也,会产生，但只有当温度高于,0.3T,M,(,以绝对温度,表示材料的熔点,),时才比较明显。在高温或,低,应变速度下产生脆性沿晶断裂，断口呈现冰糖状，在温度不很高或高应变速度下产生韧性穿晶断裂。,压力容器蠕变断裂不常见，但个别零部件,的甥变断裂则常有发生。产生蠕变的原因常,因选材不当，错用抗蠕变性能不好的材料，,结构不合理导致过热；使用温度高于材料的,再结晶软化温度；或制造工艺不当降低材料,的抗蛹变性能等。图示为,热处理加热炉,工件,输送带,材料为,Cr25Ni20Si2,铸件。使用,温度,850,，,炉内介质气氛有氮和甲醇。输送带,连,续,使用一年左右发生断裂。,腐蚀,:,腐蚀是压力容器常见的失效形式。容器失效约有三分之一是腐蚀原因造成的。压力容器常见的腐蚀失效类型有均匀腐蚀、点腐蚀、晶问腐蚀、应力腐蚀开裂、氢腐蚀和腐蚀疲劳等，而其中最常见又最危险的是应力腐蚀开裂。,均匀腐蚀：又称称全面腐蚀，指在器壁整个暴露表面上或者是大面积上产生程度基本相同的腐蚀。压力容器在设计时考虑足够的腐蚀裕度，则能在设计寿命内安全使用。,点腐蚀：在器壁表面出现个别深坑或密集斑点的腐蚀。大多数点蚀是由于氯化物，溴化物、次氯酸盐及含氯离子的溶液腐蚀而引起的。,晶间腐蚀：一般是指不锈钢在晶粒之间产生的一种沿着金属晶粒间的分界面向内部扩展的腐蚀。晶间腐蚀降低金属晶粒之间的结合力，容易造成晶粒脱落或使材料强度明显下降。晶间腐蚀不易被发现，常常造成容器突然断裂，危害性很大。,形成晶间腐蚀的原因：一般产生在焊接接头的热影响区、焊缝或熔合线上，不锈钢具有耐腐蚀能力的必要条件是铬的质量分数必须大于,10-12,%,。当温度升高时，碳在不锈钢晶粒内部的扩散速度大于铬的扩散速度多余的碳就不断地向奥氏体晶粒边界扩散，并和铬化合，在晶间形成碳化铬的化合物，而内部的铬来不及向晶界扩散，所以在晶间所形成的碳化铬所需的铬主要不是来自奥氏体晶粒内部，而是来自晶界附近，结果就使晶界附近的含铬量大为减少，形成所谓的“贫铬区”，在腐蚀介质作用下，贫铬区就会失去耐腐蚀能力，而产生晶间腐蚀。,防止晶界腐蚀的措施有：,调整焊缝的化学成份，加入稳定化元素减少形成碳化铬的可能性，如加入钛或铌等。,减少焊缝中的含碳量，可以减少和避免形成铬的碳化物，从而降低形成晶界腐蚀的倾向，含碳量在,0,04%,以下，称为“超低碳”不锈钢，就可以避免铬的碳化物生成。,工艺措施，控制在危险温,度区的停留时间，防止过,热，快焊快冷，使碳来不,及析出。,f .,应力腐蚀,:,材料、机械零件或构件在静应力,(,主要是拉应力,),和腐蚀的共同作用下产生的失效现象,.,应力腐蚀的机理是：零件或构件在应力和腐蚀介质作用下，表面的氧化膜被腐蚀而受到破坏,破坏的表面和未破坏的表面分别形成阳极和阴极,阳极处的金属成为离子而被溶解，产生电流流向阴极。由于阳极面积比阴极的小得多，阳极的电流密度很大，进一步腐蚀已破坏的表面。加上拉应力的作用，破坏处逐渐形成裂纹，裂纹随时间逐渐扩展直到断裂。这种裂纹不仅可以沿着金属晶粒边界发展，而且还能穿过晶粒发展。,预防晶界腐蚀的措施有：,合理选材，避免使用对应力腐蚀敏感的材料,可以采用抗应力腐蚀开裂的不锈钢系列,如高镍奥氏体钢、高纯奥氏体钢、超纯高铬铁素体钢等。,合理设计零件和构件，减少应力集中。,改善腐蚀环境，如在腐蚀介质中添加缓蚀剂，也是防止应力腐蚀的措施。采用金属或非金属保护层，可以隔绝腐蚀介质的作用。,采用阴极保护法也可减小或停止应力腐蚀。,图示：,高温高压锅炉，其额定蒸发量为410 t/h，出口蒸汽压力为9.8MPa，出口蒸汽温度540。锅炉采用四角喷燃器切圆燃烧方式，水冷壁采用膜式结构，其规格为D605 mm，材质为20 G。1993年12月投运，自投产至1999年4月已累计运行近40000 h。1998年11月至1999年4月锅炉水冷壁管爆管达5次之多。爆口特征,：,爆口断面粗糙、且未减薄，无明显的胀粗，爆口有脱碳现象，内壁可见明显的腐蚀坑和腐蚀沟槽，并有微量白色的积盐,。,事故分析：,水冷壁管内水有硬度及氧腐蚀产物在水冷壁管表面产生水垢和附着物,，,碱性,炉水渗入其中并在其中发生浓缩，在附着于金属表面的沉积物和腐蚀产物层中形成高浓度的碱性炉水浓缩物，并且可以达到饱和或使盐类结晶析出的浓度，从而造成碱性腐蚀。在腐蚀过程中，晶粒边界处首先受到腐蚀，而且容易沿晶粒边界发展，同时会产生氢气和甲烷，这些气体产物虽可被压缩，但因为气体体积远大于被腐蚀掉的钢铁，因而在晶界上产生巨大的应力，这种内应力足以迫使晶粒彼此分离而形成晶间裂纹，从而产生由碱性腐蚀引起的应力腐蚀破裂，造成脆性爆管。,氢腐蚀,:,指钢暴露在高温、高压的氢气环境中，氢原子在设 备表面或渗入钢内部与不稳定的碳化物发生反应生成甲烷，使钢脱碳，机械强度受到永久性的破坏。在钢内部生成的甲烷无法外溢而集聚在钢内部形成巨大的局部压力，从而发展为严重的鼓包开裂。氢腐蚀主要发生在石油加氢、裂解等钢制装置中。高温高压下，气相中氢以氢原子形式渗入钢中，与钢中的碳结合生成甲烷，造成钢表层脱碳，使强度、塑性降低，严重时导致表面鼓泡或开裂。,钢材发生氢腐蚀有两个阶段即氢脆阶段和氢浸蚀阶段,:,氢脆阶段,:,在高强钢中金属晶格高度变形，氢原子进入金属后使晶格应变增大，因而降低韧性及延性，引起脆化,.,氢脆预防措施,:,选用含,Ni,、,Mo,的合金钢。在制造过程中，尽量避免或减少氢的产生。,氢浸蚀阶段,:,在高温高压环境下，氢进入金属内与一种组分或元素产生化学反应使金属破坏,.,氢浸蚀预防措施,：可选用,16MnR,（,HIC,）、,15CrMoR,（相当于,1Cr-0.5Mo,）、,14Cr1MoR,（相当于）、,2Cr-0.5Mo,、,2.25Cr-1Mo,、,3Cr-1Mo-0.25V,等。抗氢钢中的,Cr,和,Mo,能形成稳定的碳化物，这样就减少了氢与碳结合的机会，避免了甲烷气体的产生。,h.,腐蚀疲劳,:,当金属受到酸碱的腐蚀，一些部位的应力就比其他部位高得多，加速裂缝的形成,.,二,.,材料的基本性能,1.,材料的力学性能,1,）常温力学性能指标,强度指标,强度是材料抵抗变形和断裂的能力，压力容器的材料，最主要的强度指标是屈服强度,s,和抗拉强度,b,，屈服强度是材料抵抗塑性变形的能力，抗拉强度是材料抵抗断裂的能力。,塑性指标,塑性是材料断裂前发生理性变形的能力。压力容器的材料，最主要的塑性指标是伸长率,、断面收缩率,和屈强比,。伸长率和断面收缩率以材料断裂后的伸长变形和截面积变形大小表示，数值愈大，塑性愈好。屈强比,是屈服点与抗拉强度之比值，即,s,b,，,值愈小表示材料塑性愈好。制造压力容器的材料，屈强比不能太高，以使容器有较大的塑性。,c.,韧性指标,韧性是表示材料塑性变形和断裂全过程个吸收能量的能力，它是强度和塑性的综合表现。制造压力容器用材料要求常温,v,形缺口试样夏比冲击功值：,Akv,1.82.8kgf-m,。,硬度指标,硬度是材料抵抗硬物在表面局部压入的能力，是衡量材料软硬的一个指标。硬度高的材料耐磨性能好。硬度和材料强度还有一定的关系，只要知道材料的硬度值，就能大概判断材料的强度值。工程上往往以硬度测定估算现场压力容器材料的强度，或作为压力容器材料因组织改变而导致性能变化的分析依据，如低合金钢在高温的石墨化、氢腐蚀等。常用硬度表示方法有布氏硬度,HB,和洛氏硬度,HRC,，两种硬度只是试验硬物材质与测试表示方法不同而已，较软材料用布氏硬度，较硬的材料用洛氏硬度。,2,）,.,温度对力学性能的影响,温度升高对材料力学性能的影响,以一般常用碳钢和低合金钢为例。随着温度升高，力学性能变化的总趋势是强度下降、塑性提高。其次，若温度进入高温，裁荷持续时间对力学性能的影响也是很大的，因此材料高温力学性能要考虑温度和时间因素，此时用蠕变极限、持久强度和松弛稳定性衡量材料的力学性能。蠕变极限是高温长期负荷作用下材料对塑性变形抗力的招标；持久强度则是高温长期负荷作用下材料对断裂抗力的指标，而材料在高温长期负荷作用下抵抗应力松弛的性能，则被称为松弛稳定性。,低温对材料力学性能的影响,温度降低，通常会提高金属材料的强度而降低它的塑性。即温度下降时，抗拉强度、屈服强度上升，但伸长率、断面收缩率、冲击韧性下降。 低温对材料性能的影响主要是使村料的韧性下降，即产生冷脆性。如压力容器常用的低碳钢、低合金钢在常温以上一般是韧性材料，然而随着温度的降低，当低于一定温度时，韧性材料可以变为脆性材料。此时，若容器在压力作用下，容器发生的破坏是在小变形或无变形情况下突然地全面破裂，并伴随有巨大响声和爆破碎片。材料由韧性状态向脆性状态转变的温度称为脆性转折温度,TK,（,），钢材的低温脆性在我国材料的,V,形缺口试样夏比冲击功值衡量，用能量准则法确定,TK,。,2.,耐腐蚀性能,耐腐蚀性能是材料在使用工艺条件下抵抗腐蚀性介质侵蚀的能力。材料腐蚀一般分为均匀腐蚀和非均匀腐蚀，均匀腐蚀一般以腐蚀速率来衡量金属材料的耐腐蚀性能，腐蚀速率有重量指标、深度指标和电流指标，工程设计上多用前两种指标。非均匀腐蚀分为点腐蚀、晶间腐蚀、应力腐蚀、氢腐蚀及腐蚀疲劳等， 当金属材料发生非均匀腐蚀时，采用平均腐蚀来衡量材料的耐腐蚀性能是不适当的，必须从选择相应的耐腐蚀材料及防护措施着手，而绝不能从增加腐蚀裕度的方法来解决问题。,3.,加工工艺性能,压力容器大多数是用钢板卷滚或冲压后进行焊接制成的。因此压力容器用材料必须要有良好的焊接性能和冷热加工性能，要有良好的焊接性能就要求焊缝和热影响区的性能与母材性能基本一致，要求焊缝处产生气孔、夹杂、裂纹等缺陷的倾向性低。钢材的焊接性能主要取决于它的化学组成，其中影响最大的是含碳量，含碳量增加，塑性下降，淬硬倾向增大，容易产生裂纹。 而冷热加工性能，常由材料要求的力学性能塑性指标保证。压力容器材料的冷加工性能一般还用冷弯试验衡量。冷弯性能的好坏能反映材料塑性的高低。,4.,材料的物理性能,压力容器使用在不同的场合对材料的物理性能有不同要求，如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导热系数较高的材料，带衬里的容器要求衬里材料与基材材料的线膨胀系数比较接近，否则，有温度变化时，衬里会开裂，压力容器用材要考虑的物理性能参数通常是弹性模量,E,、重度,、熔点,Tm,、比热,c,、导热系数,、线膨胀系数,a,等,三,.,压力容器常用结构材料,1.,钢材,1,）,.,低碳钢,碳钢是指含碳虽大于,0.05%,而小于,2.06%,的铁碳合金。压力容器常用低碳钢为结构材料，其含碳量,0.25,。碳钢按质量要求不同可分为普通碳钢和优质碳钢。,普通碳钢,普通碳钢含硫、磷杂质较多，硫,0.055,、磷,0.045,。普通碳钢按所保证的项目不同分为三类：甲类钢 （按力学性能供应的钢）、乙类钢（按化学成分供应的钢）、特类钢（按化学成分和力学性能供应的钢）。,b.,优质碳钢,优质碳钢含硫、磷杂质较少，硫,0.04,、磷,0.04,2,）,.,低合金钢,低合金钢是在碳素钢的基础上，加入一种或数种合金元素,(,总量不超过,5,),，以提高钢材的强度、耐高温、耐低温、耐腐蚀等性能。,c.,低碳钢是中低压容器的主要结构材料，由于普通碳钢板的质量较差，因此对其使用范围应加以限制。如对沸腾钢,A3F,、,AY3F,钢板的使用范围限制为：容器的设计压力不得大于,6kgf,cm,：，钢板的使用温度范围为,0,一,250c,用于制造壳体、封头的钢板厚度不得大于,12mm,；不得用于制造盛装易燃、有毒或剧毒介质的压力容器。而镇静钢,A3,、,AY3,钢板的使用范围限制稍宽：容器的设计压力不得大于,10kgf,cm 2,，钢板的使用温度范围为,0,一,350,，用于制造壳体、封头的钢板厚度不得大于,l6mm,。 一般来说，碳钢的耐蚀性是差的，如接触腐蚀性较强的介质时，可用碳钢作容器的基体，内表面衬涂耐腐蚀材料。,2.,低合金钢,低合金钢是在碳素钢的基础上，加入一种或数种合金元素,(,总量不超过,5,),，以提高钢材的强度、耐高温、耐低温、耐腐蚀等性能。,各种合金元素在低合金钢中起着不同的作用。锰能有效地提高强度，降低冷脆转变温度，对韧性有好的影响。但锰量太多时，使钢的塑性、韧性下降，焊接性能降低，并使钢的耐腐蚀性能降低。硅能显著地提高强度、提高抗氧化和耐腐蚀性，但却明显地降低钢的韧性、塑性和焊接性能。钼能显著地提高强度、提高高温抗蠕变及抗氢腐蚀的能力，在提高低合金钢热强性上比其他任何元素都有效，但只添加钼的低合金钢，容易发生石墨化倾向，一般总是添加一些如铬等其他合金元素以防止石墨化倾向。钒、钛和铌三种元素与碳、氮都有极强的结合力，并与之形成稳定的化合物，细化晶粒，从而提高强度和韧性，改善低合金高强度钢的焊接性能。微量的硼能使钢的热强性显著提高，使钢的塑性、韧性有所下降。,低合金钢是压力容器的主要结构材料，用,16MnR,制造压力容器比碳钢减轻重量约,20,一,30,，加,1.21.6,的锰后使钢的塑性有所降低，但通过控制含碳量，仍有较好的塑性和焊接性能目前，国内外对耐腐蚀性能要求不很高的情况，都相继采用低合金钢。目前，国内外对耐腐蚀性能要求不很高的情况，都相继采用低合金钢。,3,）,.,高合金钢（,含量,10%,）,不锈耐酸钢,不锈耐酸钢是指在大气中和酸性介质中具有不生锈和耐腐蚀性能的高合金钢。常用的不锈耐酸钢按化学成分不同可分为铬钢、铬镍钢、格镣钥钢、铬锰钢等，而其中以应用奥氏体铬镍钢和铬镍铜钢居多。,不锈钢的耐蚀性随含碳量的增加而降低，因此，大多数不锈钢的含碳量均较低，最大不超过,1.2%,，按不锈耐酸钢含碳量的不同而分为几个等级含碳量大于,0.08,为高碳级不锈钢，如,1crl8Ni9Ti,；含碳量小于或等于,0.08,为低破级不锈钢，钢号前以“,0”,表示，如,0Crl8Ni9,；含碳量小于或等于,0.03,为超低碳级不锈钢，钢号前以“,00”,表示，如,00Crl9Nil0,。,不锈钢常按组织状态分为：马氏体钢、铁素体钢、奥氏体钢、奥氏体,-,铁素体（双相）不锈钢及沉淀硬化不锈钢等。按成份分为：铬不锈钢、铬镍不锈钢和铬锰氮不锈钢等。,铁素体不锈钢：,含铬,12%,30%,。其耐蚀性、韧性和可焊性随含铬量的增加而提高，耐氯化物应力腐蚀性能优于其他种类不锈钢。,铁素体不锈钢因为含铬量高，耐腐蚀性能与抗氧化性能均比较好，但机械性能与工艺性能较差，多用于受力不大的耐酸结构及作抗氧化钢使用。这类钢能抵抗大气、硝酸及盐水溶液的腐蚀，并具有高温抗氧化性能好、热膨胀系数小等特点，用于硝酸及食品工厂设备，也可制作在高温下工作的零件，如,燃气轮机零件等。常用的有,00Cr3000Cr12、1Cr17、00Cr17Mo、Mo2,等,b),奥氏体不锈钢,：含铬大于,18%,，还含有,8%,左右的镍及少量钼、钛、氮等元素,其中以,18-8,型不锈钢最有代表性。综合性能好，可耐多种介质腐蚀。奥氏体不锈钢钢中含有大量的,Ni,和,Cr,，使钢在室温下呈奥氏体状态。这类钢具有良好的塑性、韧性、焊接性和耐蚀性能，在氧化性和还原性介质中耐蚀性均较好，用来制作耐酸设备，常用的有,1Cr18Ni9,（,304,）,0Cr17Ni12Mo2(316), 00Gr19Mi10(304L), 022Gr17Ni12Mo2(316L),，奥氏体不锈钢按碳含量的不同又分为三个等级：一般含碳量（,0.15%,），低碳级 （,0.08%,）和超低碳级（,0.03%,）,c),奥氏体,-,铁素体双相不锈钢,：兼有奥氏体和铁素体不锈钢的优点，并具有超塑性。奥氏体和铁素体组织各约占一半的不锈钢。在含,C,较低的情况下，,Cr,含量在,18%28%,，,Ni,含量在,3%10%,。,奥氏体,-,铁素体双相不锈钢兼有奥氏体和铁素体不锈钢的特点，与铁素体相比，塑性、韧性更高，无室温脆性，耐晶间腐蚀性能和焊接性能均显著提高，同时还保持有铁素体不锈钢的,475,脆性以及导热系数高，具有超塑性等特点。与奥氏体不锈钢相比，强度高且耐晶间腐蚀和耐氯化物应力腐蚀有明显提高。双相不锈钢具有优良的耐孔蚀性能，也是一种节镍不锈钢。如,0Cr26Ni5Mo2,，,00Cr18Ni5MoSi2,等,d),马氏体不锈钢（,含铬量,13%,18%,）,：强度高，但塑性和可焊性较差。马氏体不锈钢的常用牌号有,1Cr13,、,3Cr13,等，因含碳较高，故具有较高的强度、硬度和耐磨性，但耐蚀性稍差，用于力学性能要求较高、耐蚀性能要求一般的一些零件上，如弹簧、汽轮机叶片、水压机阀等。,e),沉淀硬化不锈钢（,含铬量,14%,18%,）,：基体为奥氏体或马氏体组织，沉淀硬化不锈钢的常用牌号有,04Cr13Ni8Mo2Al,等。其能通过沉淀硬化（又称时效硬化）处理使其硬（强）化的不锈钢。,b.,高温钢,在高温下使用的钢材，既要有高温化学稳定性，又要有高温强度。高温下钢材的强度会下降，并随长期应力作用而产生塑性变形的蠕变现象。 温度高于,400,而低于,600,时，大量使用含有钼、铬钼及铬钼钒类的珠光体耐热钢,(,有称中温用钢,),。常用有,12CrMo(,多用于钢管,),、,15CrMo,、,12Cr2M01,、,1Cr5M,等。温度高于,600,而低于,ll00,，往往要采用高铬镍奥氏体耐热钢。温度低于,700,使用,1Cr18Ni9Ti,较普遍，而温度高于,700,多用,1Cr25Ni20,高合金钢。这些钢种不仅高温性能很好，且冷热加工及焊接性能都很好。,e.,低温钢,习惯称低于,20,下使用的钢材为低温用钢。在低温下，铁素体钢的韧性明显下降。为了提高铁素体钢的低温韧性，要求尽可能降低钢中的碳、磷、硫等杂质含量，以提高钢在低温下的抗开裂能力，并通过加入合金元素，细化晶拉，来提高低温韧性。低温钢的选择依据：,在低温下，主要材料不但要满足,强度的要求，还必须满足冲击韧性的要求，我国规定低温下受力钢板必须作一,40,夏比,(v,型缺口,),冲击试验，纵向试样冲击功应不小于,27 J,cm,。,铁素体低温钢,铁素体低温钢按成分分为三类,低碳锰钢,低碳锰钢,(C0.05,0.28,Mn0.6,2,),。使,Mn/C10,，降低氧、氮、硫、磷等有害杂质，有的还加入少量铝、铌、钛、钒等元素以细化晶粒。这类钢最低使用温度为,60,左右。,低合金钢,低合金钢。主要有低镍钢,(Ni2,4,),、锰镍钼钢,(Mn0.6,1.5,Ni0.2,1.0,，,Mo0.4,0.6,，,C0.25,),、镍铬钼钢,(Ni0.7,3.0,，,Cr0.4,2.0,，,Mo0.2,0.6,，,C0.25,),。这些钢种的强度高于低碳钢，最低使用温度可达,-110,左右。如,09Mn2V,等。,中（高）合金钢,主要有,6,Ni,钢、,9,Ni,钢、,36,Ni,钢，其中,9,Ni,钢是应用较广的深冷用钢。这类高镍钢的使用温度可低至,-196,。,b),奥氏体低温钢,:,具有较高的低温韧性，一般没有韧性脆性转变温度,奥氏体低温钢按合金成分不同，可分为三个系列：,Fe-Cr-Ni,系,主要为,18-8,型铬镍不锈耐酸钢。这种钢低温韧性、耐蚀性和工艺性均较好，已不同程度地应用于各种深冷,(-150,269),技术中。,Fe-Cr-Ni-Mn,和,Fe-Cr-Ni-Mn-N,系,这类钢种以锰、氮代替部分镍来稳定奥氏体。氮还有强化作用，使钢具有较高的韧性、极低的磁导率和稳定的奥氏体组织，适用于作超低温无磁钢（即材料的磁导率很小）。如,0Cr21Ni6Mn9N,和,0Cr16Ni22Mn9Mo2,等在,-269,作无磁结构部件。,Fe-Mn-Al,系奥氏体低温无磁钢,Fe-Mn-Al,系奥氏体低温无磁钢。是中国研制的节约铬、镍的新钢种，如,15Mn26Al4,等可部分代替铬镍奥氏体钢,用于,-196,以下的极低温区。如能改善这种钢的抗化学腐蚀能力，还可扩大其应用范围。,低温钢的选择,:,低温钢在石油气深冷分离设备中，绝大部分的最低使用温度为,-110,个别设备中达,-150,可分别采用低合金钢、,3,6,镍钢或,9,镍钢。在空气分离设备中，最低工作温度达,-196,一般采用,9,镍钢或奥氏体低温钢。工作温度为,-253,的液氢生产、贮运设备，工作温度为,-269,的液氦设备，,均应采用组织结构稳定的奥氏体低温钢,.,而,一些需要高强度的低温设备上则选择具有较高低温韧性的铁镍基和镍基高温合金如,A-286,、,Inconel718,、,InconelX-750,等。,2.,有色金属,压力容器使用的有色金属主要是铜、铝、铅、钛以及它们的合金。由于这些有色金属属稀有而价贵，只有在低压场合作整体材料使用；若是高压，则往往作为衬里材料。有色金属的使用多从耐腐蚀性能要求考虑。,3.,非金属材料,非金属材料具有耐蚀性好、资源丰富、品种繁多、造价便宜等优点。然而非金属材料却有强度低、塑性差、导热性小、耐热性差、对温度波动敏感、易渗透等缺点，因此限制了非金属材料在压力容器、尤其是压力较高的容器中的应用。,压力容器材料的选用,压力容器材料选用须满足压力容器操作条件要求，具有良好的加工工艺性，符合有关设计与材料，标准的规定，并应在经济上合理。同时须考虑容器的具体操作条件，如设计温度、设计压力、介质情况及容器的使用环境，使所选择材料的力学性能、物理性能和耐腐蚀性能等与之相适。,用于制造压力容器的材料，既要求有良好的加工工艺性，以便于制造成形，更要考虑制造加工后，材料性能仍能满足操作条件的要求。,选择压力容器用钢材还应注意不仅要选择其主要合金元素含量，还要提出对钢材中杂质元素的限制；提出热处理要求，保证钢材的金相组织结构。只有这样才能使钢材达到所要求的性能。,