承压设备常用材料

,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,山东省特检院工程中心,SEI,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,*,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,Company Logo,*,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,Company Logo,*,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,Company Logo,*,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,Company Logo,*,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,Company Logo,*,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,Company Logo,*,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,Company Logo,*,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,Company Logo,*,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,Company Logo,*,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,Company Logo,*,承压设备用材要求,足够的强度,良好的韧性,良好的加工工艺性能,良好的低倍组织和表面质量,高温元件材料应由良好的高温特性,与耐蚀介质接触的材料应由良好的抗腐蚀性能,3.,承压设备常用材料,1.,按碳含量分类,低碳钢（,C0.25%,）,中碳钢（,C0.25-0.60%,）,高碳钢（,C0.60%,）。,2.,按钢的质量分类,普通钢（,P0.045%,，,S0.050%,）,优质钢（,P,、,S,均,0.035%,）,高级优质钢（,P0.035%,，,S0.030%,）,3.,按钢的用途分,碳素结构钢,碳素工具钢,4.,按冶炼时脱氧程度分,沸腾钢,半镇静钢,镇静钢,3.1,压力容器用碳素钢,根据,GB/T 221-2008,钢铁产品牌号表示方法,碳素结构钢和低合金结构钢的牌号通常由四部分组成,第一部分：前缀符号,+,强度值（,N/mm,或,MPa,）,其中通用结构钢前缀符号为代表屈服强度的拼音字母“,Q”,，专用钢前缀符号见表,3,。,第二部分（必要时）：钢的质量等级，用,A,、,B,、,C,、,D,、,E,表示,。,第三部分（必要时）：脱氧方法符号：,F,表示沸腾钢；,b,表示半镇静钢：,Z,表示镇静钢；,TZ,表示特殊镇静钢。镇静钢、特殊镇静钢表示符号通常可以省略。,第四部分,(,必要时,),：产品用途、特性和工艺符号表示方法，如锅炉压力容器用钢板用“,R”,表示，详见表,4,。,3.1,压力容器用碳素钢,常用的普通低碳钢牌号有,Q235B,、,Q235C,钢材具有如下特点,：,（,1,）,热轧状态交货,具有良好的塑性、韧性和冷热加工性能；,（,2,）焊接性优良，一般不需预热、控制层间温度、后热和热处理；合金元素含量少，焊接不会产生硬化组织；焊接接头塑韧性好。,注,:,表,3.3-1,和,3.3-2,中,20R,钢号在,GB713-2008,中应为,Q245R,其,S,，,P,含量分别,0.015,0.025,3.1,压力容器用碳素钢,(,一,),锰的影响,一般认为锰在钢中是一种有益的元素。在碳钢中含锰量通常在,0.25,0,80,范围；在含锰合金钢中，一般控制在,1.0,1.2,范围。,锰大部分溶于铁素体中，形成置换固溶体，并使铁素体强化；一部分锰也能溶于,Fe3C,中，形成合金渗碳体；锰还能增加珠光体相对量，并使它变细，从而提高钢的强度。锰与硫化合成为,MnS,，以减轻硫的有害作用。当锰含量不多，在碳钢中仅作为少量杂质存在时，它对钢的性能影响并不显著。,锅炉压力容器常用碳素钢的含碳量一般不超过,0.25%,。除碳外，钢种还含有硅、锰、硫、磷以及氮、氢、氧等杂质。这些杂质会对钢的性能产生影响,压力容器用碳素钢主要元素作用,(,二,),硅的影响,硅在钢中也是一种有益的元素。在镇静钢,(,用铝、硅铁和锰铁脱氧的钢,),中含硅最通常在,0.10,O.40,之间；沸腾钢,(,只用锰铁脱氧的钢,),中只含有,0.03,0.07,Si,。硅与锰一样，能溶于铁素体中，使铁素体强化，从而使钢的强度、硬度、弹性均提高，塑性、韧性均降低。硅也有一部分存在于硅酸盐夹杂中。当硅含量不多，在碳钢中仅作为少量杂质存在时，对钢的性能影响亦不显著。,压力容器用碳素钢主要元素作用,(,三,),硫的影响 硫主要以硫化铁形式存在。硫化铁与铁形成低熔点共晶体（熔点,985,）分布于晶界上，当钢材在,8001200,锻轧时，由于低熔点共晶体熔化而使钢材沿晶界开裂，即“热脆”。,为了避免热脆，钢中含硫量必须严格控制，压力容器专用钢板含硫量应,0.020,。,GB6654-1996,压力容器用钢板,及修改单,GB3531-1996,低温压力容器用低合金钢钢板,，,在钢中增加含锰量，可消除硫的有害作用。,Mn,与,S,形成熔点为,1620,的,MnS,，,MnS,高温时又有塑性，因此可避免热脆现象。,压力容器用碳素钢主要元素作用,(,四,),磷的影响,磷也是一种有害杂质。磷在钢中全部溶于铁素体中，虽可使铁素体的强度、硬度有所提高，但却使室温下钢的塑性、韧性急剧降低，并使脆性转化温度有所升高，使钢变脆，这种现象称为“冷脆”。,磷的存在也使焊接性能变坏，因此钢中含磷量要严格控制，,压力容器专用钢材含硫量应,0.030,。,压力容器用碳素钢主要元素作用,(,五,),氮、氢、氧的影响,氮使钢耐蚀性下降，以及出现应变实效脆化。,氧使钢强、塑性降低，热脆现象严重，疲劳强度下降。,氢会引起氢脆、延迟裂纹、白点等危险缺陷,压力容器用碳素钢主要元素作用,1.,按合金元素加入量分类,低合金钢（,C5%,）,中合金钢（,C5-10%,）,高合金钢（,C10%,）。,2.,按钢的用途分,合金结构钢,合金工具钢,特殊性能合金钢,3.,按钢的组织分类,：珠光体钢、奥氏体钢、铁素体钢、马氏体钢,4.,按所含主要合金分类,：铬钢、铬镍钢、锰钢、硅锰钢,3.2,压力容器用低合金钢,注：,金属材料的表示方法：,GB/T 221-2000,钢铁产品牌号表示方法,1.16MnR (,GB713-2008,改为,Q345R,),2.15MnVR,（,GB150,中已取消此钢号,）,3.15MnVNR,（,GB713-2008,改为,Q370R,）,4.18MnMoNbR,5.13MnNiMoNbR(,GB713-2008,改为,13MnNiMoR,),6.07MnCrMoVR,（,GB191892003,）,注：按照,GB713-2008,锅炉压力容器用钢板,的规定：碳素钢和低合金高强钢的牌号用屈服强度值和“屈”字、压力容器“容”字的汉语拼音首位字母表示。例如：,Q345R,钼钢、铬,-,钼钢的牌号，用平均含碳量和合金元素字母、压力容器“容”字的汉语拼音首位字母表示。例如：,15CrMoR,3.2.1,压力容器用低合金结构钢,新标准和老标准的钢号比较见下表,:,GB713-2008,GB713-1997,GB6654,Q245R,20g,20R,Q345R,16Mng,19Mng,16MnR,Q370R,15MnNbR,18MnMoNbR,18MnMoNbR,13MnNiMoR,13MnNiCrMoNbg,13MnNiCrMoNbR,15CrMoR,15CrMog,15CrMoR,12Cr1MoVR,12Cr1MoVg,14Mn1MoR,12Cr2Mo1R,新旧标准材料常用牌号对照,常用于压力容器的低合金钢牌号如下：,Q345R,、,Q370R,、,18MnMoNbR,、,07MnCrMoVR,等。,（,1,）低合金钢的特点：,含碳量一般控制在,0.2%,以下，通过添加合金元素,Mn,、,Mo,等合金元素及,V,、,Nb,、,Ti,、,Al,等微合金元素，配合适当的轧制工艺或热处理工艺来保证钢材具有优良的综合性能；,A,、主要通过细晶强化、沉淀强化和固溶强化来实现强化；,B,、屈服强度在,295-460Mpa,范围，,C,、在热轧、控扎、正火或正火加回火状态使用。,D,、同种钢热处理状态下的性能比热轧状态下强度稍有下降，塑韧性都有显著提高。,E,、焊接接头对焊接热输入较敏感，具有淬硬倾向。,3.2.1,压力容器用低合金结构钢,（一）,Q345R,a,、具有良好的抗热裂性能,含碳量低、锰含量高，,Mn/S,大；,b,、具有冷裂纹倾向，但不大；当厚度较大、或环境温度低时会产生冷裂纹；,c,、焊接含碳量偏下限的,Q345R,时，一般选用偏小线能量；提高过热区塑韧性；,d,、焊接含碳量偏上限的,Q345R,时，一般选用偏大线能量；防止冷裂纹倾向增大；,e,、焊接小于等于,34mm,的,Q345R,时不需预热，大于,34mm,的,Q345R,时需预热,100-150,，,f,、,重要的构件厚度大于,34mm,时焊后需要进行,600-640,的消应力热处理；,3.2.1,压力容器用低合金结构钢,（,二）,Q370R,a,、正火状态供货，强度和韧性优于,Q345R,；当厚度大于,36mm,时，比相应厚度的,Q345R,强度提高,10.6%,；,b,、焊接性能与,Q345R,接近焊接性良好；,c,、焊接需要,100,预热，防止冷裂纹；,d,、焊接参数范围宽，焊接线能量控制在,12-45KJ/cm,，可获得性能优良的接头。,（三）,18MnMoNbR,a,、在,950-980,正火,+620-650,回火或调质处理后使用；,b,、组织为低碳贝氏体和低碳马氏体，；,c,、具有良好性能，冷裂纹倾向大，具有轻微的再热裂纹敏感性，热应变脆化倾向小。焊接时一般要进行预热来防止冷裂纹和再热裂纹，焊后需要进行回火处理；,3.2.1,压力容器用低合金结构钢,（四）,07MnCrMoVR,、,07MnCrMoVDR,、,12MnNiVR,钢,a,、,07MnCrMoVR,、,07MnCrMoVDR,是压力容器用调质高强钢，含碳量较低，用微量合金元素强化基体实现良好强度和韧性，保证焊接性；具有较高的屈服强度、良好的塑韧性；良好性能通过化学成分、组织为条状马氏体、贝氏体和少量回火马氏体；,b,、配套高韧性焊接材料，采用小热输入多层多道焊，具有热应变脆性和较强的再热裂纹倾向。,c,、,12MnNiVR,是以,C-SI-Mn,合金为基，多元微合金化处理的合金钢，通过形成氮化物的弥散强化有效细化晶粒改善钢的强韧性，通过调至热处理得到良好性能；该钢具有高强度、高韧性、优良的焊接性和大线能量焊接要求的性能特点。,3.2.1,压力容器用低合金结构钢,为了提高钢的力学性能，必须在钢中添加一些合金元素，其中最主要的有锰、硅、铬、镍、钼、钛、铌、钒、铝和铜等。这些元素添加在钢中后，对钢的物理性能和力学性能影响很大,。,(1),锰 是炼钢时用锰铁脱氧而残留在钢中的。作为合金元素加入钢中的锰，,能够提高钢的强度性能和奥氏体钢的组织稳定性，,截面较大的工件可以获得较均匀的细化组织。如锰含量增加到,10,15,时，可获得韧性和强度都好的奥氏体钢，耐腐蚀性也很好，因此压力容器用碳素钢锰含量都很高。锰的不利影响是增加钢的过热敏感性和回火脆性。,锰是最便宜的合金元素，资源丰富，我国常用锰钢代替镍铬钢。,3.2.1.2,压力容器用低合金结构钢合金元素作用,(2),硅,通常钢中硅含量在,0.2,0.3,范围内。如钢中硅的含量超过,0.5,时，则认为硅是作为特殊的合金元素加人的。,硅能提高钢的强度、耐腐蚀性和耐热性,。,硅含量高达,15,20,时，即高硅