压力容器用钢

压力容器用

钢

、钢材的机械性能材料在外力作用下表现出来的特性叫作材料的机械性

能，也称为力学性能。钢材的重要机械性能指标有: 1. 强度—物体在外力作用下，

抵抗产生塑性变形和断裂的特性。常用的特性指标有屈服极限CT s和强度极限ab，系由拉伸试验获得。1屈服极限材料承受载荷时，当载荷不再增加而仍继续

发生塑性变形的现象叫做“屈服”。开始发生屈服现象'即开始出现塑性变形时的

应力叫做“屈服极限”或“屈服点”。工程上取试样发生0.2 残余变形时的应力

值作为条件屈服极限，通常称为屈服强度Uo.z. 在拉伸试验中，屈服强度是试样在

拉伸过程中标距部分残余伸长达到原标距长度的0.2 帕时的负荷除以原横截面积

的商，单位为MPa. —般说来，材料是不允许在超过其Idl服点的载荷条件下工作

的。2 强度极限材料抵抗外力破坏作用的最大能力称为强度极限。钢材的强度极

限是试样在拉断前所承受的最大应力即抗拉强度Sb,单位为IvIPa 。工程上希

望金属材料不仅具有较高的。，而且具有一定的屈强比a SQ b o 屈强比愈小，结

构零件的可靠性愈高。但屈强比太小，则材料的有效利用率太低。因此，一般希望

屈强比高一些，碳素钢为0.6 左右，低合金高强度钢为0.650.75 ，合金结构钢

为。.85 左右。2. 塑性—指材料在外力作用一下产生塑性变形而不破坏的能力，

用延伸率6及断面收缩率冲来表示，其数值由拉伸试验获得。延伸率以试样拉断

后的总伸长与原始长度的比值百分率来度量，其数值与试样尺寸有关. 为了便于

比

较，必须采用标准试样，规定试样的原始长度与原始直径的比例关系。8。或6 。表示试样计算长度为其直径的5或10倍时的延伸率b。小于Ss。断面收缩率以试样拉断后断面积的缩小量与原始截面积之比值的百分率来度量。塑性良好的材料可以顺利地进行某些成型工艺，如冷冲压、冷弯曲等。其次，良好的塑性可使

零件在使用过程中万一超载也不致突然断裂。压力容器的主要零部件都是承压的，

无论从制造工艺或安全使用来说，都希望有良好的塑性。 3. 硬度—指金属材料抵 抗压入物

压陷的能力，也可以说是材料对局部塑性变形的抗力。一般说来，材料的 硬度越高，耐磨性

能越好，硬度与强度之间也有一定的关系。生产中常用测定硬度 的方法来估算材料的 Jx

度，也常用测定焊接热影响区硬度的方法来确定其淬硬的 程度.常用的硬度指标为布氏硬度

HB 洛氏C 硬度HRC 和维氏硬度HV 其数值可

互相换算。 4. 冲击韧性—材料受外加冲击负荷 .A6. 断裂时所消耗的能量，即冲击

试样所消耗的功除以试件缺口处断面积的商，单位为 M7/m 么. 冲击韧性是材料各 项

机械性能指标中对材料的化学成份、冶金质量、组织状态及内部缺陷等比较敏感 的一个质量

指标，也是衡量材料脆性转变和断裂特性的重要指标 . 所以，对压力容 器用钢来说，冲击

韧性是一项重要的性能数据。标明含量 . 钢中的钒、吸、铝、 妮、硼、稀 二、国产常用压

力容器用钢 压力容器用钢的性能必需与压力容器的使 用条件压力、温度、内装介质的性质等

相适应 .另外，在容器制造过程中，钢板必

须经受冷热加工成型和焊接。因此，钢材除应具有必要的机械性能外，还应具有良 好的工艺

性能 . 由于不同类型压力容器的使用条件差别很大，因此要求有各种不同 性能的钢种。例

如，在一般条件下使用的碳钢和低合金高强度钢在高温条件下便用 的合金结构钢在低温条件

下使用的低温钢 -201C 以下与氢、氮、氨混合介质接触， 温度超过 350?时使用的抗氢氮

钢盛装硫酸、盐酸、磷酸、醋酸、硝酸、尿素等腐

蚀性介质的容器，应采用性能与所装介质适应的不锈耐酸钢。 器用钢的品种还相当贫乏。现将儿种常用钢种的性能特点及其应用简介如下。

碳钢 碳钢是指含碳量小于 2.06 的铁碳合金。由于碳钢的价格低廉，工艺性能良 好， 因而广泛用于制造压力容器。常用的有 ASV A3 A3R 20g 等。 AF 主要用于不 承受负

荷的内部构件以343MPa 35kgUm m 级，具有良好的及设计压力、设计温度

较低的压力容器.例综合机械性能和工艺性能，尤其中温 450C 如，AF 制作的大型

容器如年产 30 万 t 合成氨以下及低温 -401C 以上机械性能比低装置中的二段转

化炉水夹套，其直径为4120碳钢好，但缺口敏感性比碳钢大在有缺口 mm 壁厚8

mm 设计压加.098MPa,最存在时，疲劳强度低于 AS 易产生裂纹。高操作温度 100 C 16Mn

和16MnR 的应用极为广泛，用16AZ nR A 。钢的使用温度为。-400

C,许用压制作的大型容器有：年产30万t 合成抓装置力不超过1.6MPa ASR 的

使用温度为一 20中的二氧化碳吸收塔、第二氨分离器，冶金-4761C ，许用压力不

限.AaR 在压力容器工业用贮氧球罐，石化工业用丁烯、丁二烯制造中应用很广, 典型产品如

直径4270 m m 、的球罐等.壁厚10-19mm 高49m 的二氧化碳再生塔, 2 15MnVI 其屈服强度

当前，国产压力容

1.

为392MPa其设计压力为0.17NIPa，设计壁温149 C .

40kgf/mm级，使用温度为一20C -A3R也用于制造球形容器，如直径1230 mm

500 C,综合机械性能良好，但塑性和低容积1000m3、壁厚241 n m、设计压力温

冲击韧性较16Mn 低，且波动较大，焊接0.78MPa 的城市煤气储罐等.锅炉钢板20g性能良好，用以制造的大型容器有直径2800的使用范围与A3R相同.mm壁厚30mm的水洗塔等。目前运行中2.低合金高强度钢的球罐有相当数量是采用

15MnVR制造的，低合金高强度钢是一种低碳结构钢，其设计压力 1.6 -2.9MPa , 直径4600- 12300合金含量较少，但强度尤其是s都比同mm壁厚14-40mm,介

质有液化石油气、等含碳量的碳钢高得多，并且一般都具有良氧、氮、氨、液氨等好的焊接性能和耐腐蚀性能，具有优良的塑315MnVN董屈服强度为4护性，比

普通碳素钢有更低的脆性转变温度.MPa 45kgf/mmz 级，它在冶金工业的2 采用低

合金高强度钢代替碳钢，在载荷相同氧气球罐上应用较多，其直径为9200mm的条

件下，结构重量可减轻2030帕，不仅壁厚36mn,设计压力为2.94MPa。此外,

可以大大降低容器制造成本，而且设备更加曾用于压力 1.57MPa、容量loom 3的

大型液安全、耐用. 因此，在50 至60 年代，低合金氨罐车等. 高强度钢用于压力容器的研究与使用发展很4 18MnMoN b1-为屈服强度490快.但是，低合金高强度