压力容器材料
压力容器常用材料的基本知识
压力容器常用(chánɡ yònɡ)材料(cáiliào)的基本(jīběn)知识(zhī shi)1、压力容器用钢板(gāngbǎn)选用时应考虑：①设计压力；②设计温度；③介质特性；④容器类别。
2、从材料力学性能来说，升温等效于升压，降温将导致钢材的脆性增加。
3、对同一种材料来说，随温度和板厚的增加，其许用应力则降低。
因而当容器壳体的名义厚度处于钢板许用应力变化的临界值时，应考虑此问题。
如处于16mm的Q235-B、Q235-C和16mm、36mm的Q345R都会发生许用应力跳档现象。
4、钢材的强度和塑性指标可通过拉伸试验和冷弯试验（室温下进行）获得。
5、板材供货时薄板以热轧状态供货，厚板以正火状态供货（因强度和韧性下降）。
6、压力容器用钢板当达到一定的厚度时，应在正火状态下使用，即使用正火板，如用于壳体厚度＞30mm的Q345R钢板必须要求正火状态下供货和使用。
需注意：正火仅对板材而言，而非整体设备。
（热轧板呈铁红色，正火板呈铁青色）。
7、压力容器用钢与锅炉用钢类同，首先要保证足够的强度，还要有足够的塑性，质地均匀等。
因此，必须选用杂质(S、P)和有害气体含量较低的碳素钢和低合金钢，均为镇静钢。
且为保证受压元件材料的焊接性能,一般须控制材料的含碳量≤0.25%。
材料的含碳量升高，则其冲击韧性下降，脆性转变温度升高，在焊接时容易产生裂纹。
8、低合金钢的机械性能、耐腐蚀性、耐热性、耐磨性等均比碳素钢有所提高，其中最常用的是：Q345R。
它不仅S、P含量控制较严，更重要的是要求保证足够的冲击韧性，在材料验收方面也比较严格。
因此其使用压力不受限制，使用温度上限为475℃，下限为-20℃。
板厚为3～200mm。
是应用很广的材料。
9、Q345R(GB713-2008)代替原16MnR)的使用说明：①、Q345R的适用范围是：使用压力不限、使用温度为-20～475℃。
压力容器用材料基本要求
压力容器用材料的基本要求1.基本要求TSG R0004-2009 《固定式压力容器安全技术监察规程》2.1 要求压力容器的选材应当考虑材料的力学性能、化学性能、物理性能和工艺性能。
GB 150.2-2011-压力容器第2部分：材料第3.4 要求，选择压力容器受压元件用钢时应考虑容器的使用条件（如设计温度、设计压力、介质条件和操作特点等）、材料的性能（力学性能、工艺性能、化学性能和物理性能）、容器的制造工艺及经济合理性。
1.1 力学性能要求压力容器用钢要求有较高的强度，一定压力下使用较少材料；良好的塑性、韧性、冷弯性能，遇有超压使用等意外情况时，会发生明显塑性变形，给人们有足够的反应时间，而不是突然破坏。
1.2 物理性能要求在容器设计中，应注意到材料的物理性能。
例如，在计算容器的温差应力时，就要用到材料的线胀系数α；在设计换热器及计算容器外壳热损失时，还要用到材料的热导率入等。
因此，材料的使用场合不同，对材料物理性能亦有不同的要求。
主要的物理性能指标有密度ρ，热导率λ，比热容c，熔点t m，线胀系数α，电阻率ρr，弹性模量E等。
1.3 耐腐蚀性能化工厂中经常处理有腐蚀性的介质，故设计化工容器时，在很多场合下，耐腐蚀性对材料的选择起决定性的作用。
材料的耐蚀程度会影响设备使用寿命、产品的质量，有时甚至影响化学反应的进行。
因此，考虑材料的耐蚀性是化工容器材料选择中的一个重要问题。
材料的腐蚀速度在工程上常用Ka（mm／a）来表示，材料腐蚀速度在1mm ／a以下的，可认为能用于化工容器。
有关材料的耐蚀性可在材料腐蚀和防腐手册中查得。
1.4 制造工艺性能材料的制造工艺性能包括可锻性、可焊性、切削加工性及研磨、冲压性能、热处理性能等。
对制造化工容器的钢材来说，焊接性能和压力加工性能就显得更为重要。
1.5 可焊性：是指金属材料在一定的焊接工艺条件下能否获得优良焊接接头的性能。
通常，把金属材料在焊接时产生裂纹的敏感性及焊接接头区力学性能的变化作为评价材料可焊性的主要指标。
压力容器材料用量计算公式
压力容器材料用量计算公式在工程设计中，压力容器是一种常见的设备，用于储存或输送气体、液体或蒸汽等物质。
压力容器的设计和制造需要考虑许多因素，其中之一就是所使用的材料。
合适的材料选择不仅可以确保容器的安全性能，还可以降低成本并延长使用寿命。
因此，对于压力容器材料用量的计算是至关重要的。
一般来说，压力容器的材料用量计算需要考虑以下几个方面：压力容器的设计压力、工作温度、容器尺寸、材料的强度和韧性等。
根据这些因素，可以通过以下公式来计算所需的材料用量：材料用量 = (P V) / (σ K)。
其中，P为设计压力，V为容器的体积，σ为材料的许用应力，K为材料的强度系数。
这个公式可以帮助工程师们快速准确地计算出所需的材料用量，从而指导材料的选取和使用。
在实际应用中，压力容器的设计压力是一个非常重要的参数，它直接影响到材料用量的计算。
设计压力是指在容器内部所能承受的最大压力，通常由设计标准或规范来规定。
在计算材料用量时，需要将设计压力考虑在内，以确保容器在正常运行条件下不会发生破裂或变形。
另外，工作温度也是一个影响材料用量计算的重要因素。
由于材料的强度和韧性会随着温度的变化而变化，因此需要根据工作温度来选择合适的材料，并考虑其温度影响因素。
通常情况下，工作温度越高，所需的材料用量也越大。
容器尺寸是另一个影响材料用量计算的因素。
容器的尺寸越大，所需的材料用量也会随之增加。
因此，在设计压力容器时，需要根据实际尺寸来计算材料用量，以确保容器的结构安全可靠。
材料的强度和韧性是影响材料用量计算的关键因素。
在计算材料用量时，需要考虑材料的许用应力和强度系数，以确保所选择的材料能够满足设计要求。
通常情况下，工程师们会根据材料的性能指标和实际需求来选择合适的材料，并进行材料用量的计算。
总之，压力容器材料用量的计算是一个复杂而重要的工作。
通过合理的材料用量计算，可以确保压力容器在设计压力、工作温度和容器尺寸等条件下具有足够的强度和韧性，从而保证容器的安全性能和可靠性。
GBT150.2
型（ S1××××）钢板以退火状态交货，奥氏体—铁素 体型（ S2××××）钢板和奥氏体型（S3××××）钢 板以固溶热处理状态交货。 ▪ 4.2.4 GB/T24511标准中热轧厚钢板、热轧钢板及钢带的厚 度允许偏差分为普通精度和较高精度两个等级，压力容器 一般采用普通精度，如需采用较高精度（代号PT）时，应 在设计文件中规定。
GB/T150.2《压力容器—材料》
▪ 4.1.9公称容积大于或等于50m3的球形储罐，其球壳板厚度 不宜大于50mm。
▪ 4.1.10用于设计温度高于200℃的Q370R钢板，以及用于设 计温度高于300℃的18MnMoNbR、13MnNiMoR和 12Cr2Mo1VR 钢板，要求钢板按批进行设计温度下的高温 拉伸试验，其屈服强度值参见附录B。（金属材料高温拉伸 试验方法GB/T 228.2-2015)
▪ „3.8.6低合金钢螺柱的冲击试验要求按7.1.3和7.1.4的规定。
GB/T150.2《压力容器—材料》
▪ 3.9 根据设计文件要求，钢材可按GB/T4334进行 晶间腐蚀试验，也可按有关标准进行应力腐蚀试 验、点腐蚀试验，具体试验方法和合格指标在设 计文件中规定。
▪ 3.11对已列入本标准的标准抗拉强度下限值大于 或等于540MPa 的和用于压力容器设计温度低于 -40℃的低合金钢钢板，如钢板制造单位无该钢 板在压力容器中的应用业绩，则钢板制造单位仍 应按TSG 21的规定通过技术评审。
GB/T150.2《压力容器—材料》
▪ 4.2.5 GB/T24511标准中钢板的表面加工类型，热轧产品
分为1E级（热轧、热处理、机械除氧化皮）和1D级（热
第二章、压力容器的基本结构及材料
29
第二章 压力容器的基本结构及材料 第三节 压力容器的材料
二、对压力容器选材的主要要求
1. 2.
3.
4.
压力容器的选材应当考虑材料的力学性能、化学性能、物理性能和 工艺性能。 选择压力容器用钢应考虑容器的使用条件（如设计温度、设计压力、 介质特性和操作特点等）、材料的焊接性能、容器的制造工艺以及 经济合理性。 压力容器受压元件用钢应符合GB150中4.材料章的要求。非受压元件 用钢,当与受压元件用钢焊接时,也应是焊接性良好的钢材。 钢材的化学性能、力学性能应符合《固定容规》有关规定。选用碳 素钢和合金钢制造的压力容器应符合GB150-2011《压力容器》的有 关规定，Q235B钢板不得用于直接受火焰加热的压力容器。用于焊接 结构压力容器主要受压元件的碳素钢和低合金钢，其碳含量不应大 于0.25%。钢制压力容器材料的力学性能、弯曲性能和冲击试验要求， 应符合GB150-2011《压力容器》中相关规定。 30
第一章 压力容器的基本结构及材料 第三节 压力容器的材料
一、压力容器材料性能 2. 工艺性能
良好的冷塑性变形能力：在加工时容易成形且不会产生裂 纹等缺陷。 具有较好的可焊性：以保证材料在规定的焊接工艺条件下 获得质量优良的焊接接头。第三，要求材料具有适宜的热 处理性能，容易消除加工过程中产生的残余应力，而且对 焊后热抗氧化性能处理裂纹不敏感。
19
第二章 压力容器的基本结构及材料 第二节 常见压力容器结构
二、列管式换热器
3. U形管式换热器 其结构特点是只有一个管板，管子成U形，管子 两端固定在同一管板上。管束可以自由伸缩，当壳体与管子有温差时， 不会产生温差应力。U形管式换热器的优点是结构简单，只有一个管板， 密封面少，运行可靠，造价低，管间清洗较方便。其缺点是管内清洗较 困难，可排管子数目较少，管束最内层管间距大，壳程易短路。U形管式 换热器适用于管、壳程温差较大或壳程介质是易结垢而管程介质不易结 垢的场合。
压力容器材料
压力容器材料压力容器是一种用于承受内部压力的设备，它通常用于工业生产中的化工、石油、制药、食品等领域。
压力容器材料的选择对于容器的安全性和性能至关重要。
在选择压力容器材料时，需要考虑材料的强度、耐腐蚀性、成本以及加工性能等因素。
首先，压力容器材料需要具有足够的强度来承受内部的压力。
常见的压力容器材料包括碳钢、合金钢、不锈钢等。
碳钢是一种常用的材料，具有良好的强度和韧性，适用于一般的压力容器。
而对于高压、高温或者腐蚀性较强的工况，通常会选择合金钢或不锈钢作为材料，因为它们具有更好的耐腐蚀性和高温强度。
其次，压力容器材料的耐腐蚀性也是一个重要的考量因素。
在化工、石油等领域，容器内部通常会接触到各种腐蚀性介质，因此材料需要具有良好的耐腐蚀性。
不锈钢是一种常用的耐腐蚀材料，它具有优良的耐腐蚀性能，能够抵御酸碱介质的侵蚀。
此外，合金钢和钛合金等材料也具有较好的耐腐蚀性能，适用于各种恶劣的工作环境。
除了强度和耐腐蚀性之外，材料的成本也是一个需要考虑的因素。
不同材料的成本差异较大，因此在选择压力容器材料时需要综合考虑成本和性能。
在一般的工况下，碳钢是一种性价比较高的材料，具有良好的强度和耐腐蚀性，并且成本较低。
而在一些特殊的工况下，可能需要选择成本较高的不锈钢或合金钢，以满足特定的工艺要求。
最后，压力容器材料的加工性能也是需要考虑的因素之一。
材料的加工性能直接影响到容器的制造工艺和成本。
一些特殊材料可能需要特殊的加工工艺，成本较高。
因此在选择材料时，需要考虑材料的加工性能，以确保容器的制造过程能够顺利进行。
总的来说，压力容器材料的选择需要综合考虑强度、耐腐蚀性、成本和加工性能等因素。
不同的工况和要求可能需要选择不同的材料，以确保容器能够安全、可靠地工作。
在实际应用中，需要根据具体的工艺要求和经济成本进行合理的选择，以满足工艺要求和经济效益的双重考量。
压力容器用材料基础知识
压力容器用材料基础知识
▪ 6、《固容规》对压力容器用焊接材料有什么要求 （1）用于压力容器受压元件焊接的材料，应当保证焊缝金 属的拉伸性能满足母材标准规定的下限值，冲击吸收能量满 足TSG21-2016表2-1的规定；当需要时，其他性能也不得低 于母材的相应要求。 （2）焊接材料应当满足相应焊材标准和产品标准的要求， 并且附有质量证明书和清晰、牢固的标志。 （3）压力容器制造、改造、修理单位应当建立并且严格执 行焊接材料验收、复验、保管、烘干、发放和回收制度。
压力容器用材料基础知识
▪ 1、《固容规》对压力容器用材的通用要求 （1）压力容器选材应当考虑材料的力学性能、物理性能、 工艺性能与介质相容性； （2）压力容器用材料的性能、质量、规格与标志，应符合 相应材料的国家标准或者行业标准的规定； （3）压力容器材料制造单位应当在材料的明显的部位作出 清晰、牢固的出厂钢印标志或采用其他可以追溯的标志； （4）压力容器材料制造单位应当向材料使用单位提供质量 证明书，材料质量证明书的内容应当齐全、清晰，并且印制 可以追溯的信息化标识，加盖材料制造单位质量检验章；
压力容器用材料基础知识
▪ 16、何谓“尿素级”不锈钢？ 尿素及其中间产物—氨基甲酸胺具有很强的腐蚀性，不
论是溶液全循环法、二氧化碳汽提法，还是氨汽提法工艺流 程都对尿素用钢有极苛刻的要求。对尿素技术有丰富经验的 荷兰斯太米卡邦公司认为，衡量不锈钢耐尿素腐蚀性的指标 主要有3个： （1）晶间腐蚀程度（以休氏方法试验）
测定，都必须严格按斯太米卡邦公司提出的标准来进行。 由于以往用于尿素的 316L不锈钢情况不理想，为了获
得更佳的耐蚀性，斯太米卡邦公司提出对C、Cr、Ni、Mo四 个元素作进一步的限制，具体为：C≤0.030%、Cr≥17.0%、 Ni≥13.0%、Mo≥2.2%。
压力容器用碳素钢和低合金钢厚钢板
压力容器用碳素钢和低合金钢厚钢板压力容器是一种用于封闭和承受高压气体或液体的设备。
在设计和制造压力容器时，选择适当的材料对于保证容器的安全性和可靠性至关重要。
碳素钢和低合金钢是两种常用的材料，在厚钢板领域有着广泛的应用。
碳素钢是指含有碳元素的钢材，其碳含量在0.08%-2.0%之间。
由于碳素钢具有良好的可焊接性、可加工性和低成本等优点，因此在一些低压和中压容器的制造中广泛应用。
碳素钢具有较高的强度和硬度，并且能够承受一定的压力和温度。
同时，碳素钢还能够抵抗一些腐蚀性介质的侵蚀，具有较好的耐久性。
因此，在一些常规应用场景中，碳素钢是一种性价比很高的材料选择。
低合金钢是指含有一定数量的合金元素（如铬、镍、钼等）的钢材。
这些合金元素能够提高钢材的硬度、强度和耐腐蚀性能，从而使钢材具备更高的承压能力和耐久性。
低合金钢通常具有较高的强度和韧性，因此在一些高压容器和要求较高承压能力的容器中被广泛应用。
与碳素钢相比，低合金钢的成本较高，但在一些特殊工况和需求较高的领域，低合金钢具有不可替代的优势。
无论是碳素钢还是低合金钢，对于压力容器的生产和使用来说，关键在于正确的材料选择和合理的设计。
在实际应用中，需要根据容器所承受的压力、温度和介质性质等因素来选择合适的材料。
同时，还需要根据设计标准和规范进行合理的计算和选择，以确保容器的安全运行。
总之，碳素钢和低合金钢是压力容器材料的常见选择。
碳素钢具有良好的可焊接性和可加工性，适用于一些低压和中压容器的制造；低合金钢则能够提供更高的承压能力和耐久性，适用于一些高压容器和特殊工况的需求。
在实际应用中，需要根据具体情况进行合理选择，并按照标准和规范进行设计和制造，以确保容器的安全性和可靠性。
压力容器是在工业生产中广泛使用的一种设备，承载着重要的作用，可用于贮存和输送各种液体、气体或者气液两相的物质。
由于其工作环境特殊，容器内部所受的压力远大于常压，因此压力容器的制造材料对于其的安全性和可靠性至关重要。
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焊接接头根部未完全熔透而留下空隙的现象称为未焊透。 危害：它减少了焊缝的有效承载面积，在根部处产生应力
集中，容易引起裂纹，导致结构破坏。
d、未熔合
对于厚截面结构，熔焊时需要多道焊接。焊道与母材之间， 或焊道与焊道之间，未能完全熔化结合的部分称为未熔合。
危害：它类似于裂纹，易产生应力集中，是危险缺陷。
当今，落地式铣镗床发展的最大特点是 向高速 铣削发 展，均 为滑枕 式(无 镗轴)结 构，并 配备各 种不同 工艺性 能的铣 头附件 。该结 构的优 点是滑 枕的截 面大， 刚性好 ，行程 长，移 动速度 快，便 于安装 各种功 能附件 ，主要 是高速 镗、铣 头、两 坐标
g、咬边 沿着焊趾的母材部位产生的凹陷或构槽，称为咬边。
危害： 它不仅会减少母材的承载面积，还会产生应力集中， 危害较为严重，较深时应予消除。
注意:
1. 超声检测: 对裂纹型(面型)缺陷敏感; 射线检测: 对气孔型(体型)缺陷敏感。
2. 磁粉检测: 适用于铁磁性材料,不适用于非铁磁性材料 (如不锈钢);
e、焊瘤 是焊接过程中，熔化金属流到焊缝以外未熔化的母材上 所形成的金属堆积。
危害：易造成应力集中，并在下面伴随着未熔合、 未焊透等缺陷。
f、气孔 气孔是焊接过程中，熔池金属中的气体在金属凝固时未来 得及逸出，而在焊缝金属中残留下来所形成的孔穴。
危害： 它在一定程度上减少了焊缝的承载面积，但由于 没有尖锐的边缘，危害性相对较小。
过热区：对于焊接刚度大的结构或含碳量高的易淬火 钢，常在此区产生裂纹
正火区：焊接接头中组织和性能最好的区域 部分正火区：力学性能不均匀
平板对接焊缝焊接残余应力分布见图3-1所示。
由于焊缝和近焊缝区的热变形受到约束，会产生焊接残余 变形。如果在焊接过程中，焊件能较自由伸缩，则：焊后的 变形较大而焊接应力小；反之，变形小，焊接应力大。 此外，焊接前压力容器成形不符合要求，例如筒体的不圆度， 也会产生焊接装配应力，使局部区域应力升高。
涡流检测: 适用于导电材料,不适用于非导电材料; 渗透检测: 适用于金属材料和致密性非金属材料,
不适用于疏松的多孔性材料。
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高速电主轴在卧式镗铣床上的应用 越来越 多，除 了主轴 速度和 精度大 幅提高 外，还 简化了 主轴箱 内部结 构，缩 短了制 造周期 ，尤其 是能进 行高速 切削， 电主轴 转速最 高可大10000r/min以 上。不 足之处 在于功 率受到 限制， 其制造 成本较 高，尤 其是不 能进行 深孔加 工。而 镗杆伸 缩式结 构其速 度有限 ，精度 虽不如 电主轴 结构， 但可进 行深孔 加工， 且功率 大，可 进行满 负荷加 工，效 率高， 是电主 轴无法 比拟的 。因此 ，两种 结构并 存，工 艺性能 各异， 却给用 户提供 了更多 的选择 。
有所减低。表明在常温下把材料拉伸到塑性变形，
然后卸载，当再次加载时，将使材料的比例极限 提高，而塑性减低。这种现象称为应变硬化
应变时效
经冷加工塑性变形的碳素钢、低合金钢， 在室温下停留较长时间，或在较高温度下 停留一定时间后，会出现屈服点和抗拉强 度提高，塑性和韧性降低的现象，称为应 变时效。
卧式镗铣床运行速度越来越高，快速 移动速 度达
到25～30m/min，镗杆 最高转 速6000r/min。 而卧式 加工中 心的速 度更高 ，快速 移动高 达50m/min， 加速度5m/s2， 位置精 度0.008～0.01m m， 重复定 位精度 0.004～ 0.005mm。
落地式铣镗床铣刀
由于落地式铣镗床以加工大型零件 为主， 铣削工 艺范围 广，尤 其是大 功率、 强力切 削是落 地铣镗 床的一 大加工 优势， 这也是 落地铣 镗床的 传统工 艺概念 。而当 代落地 铣镗床 的技术 发展， 正在改 变传统 的工艺 概念与 加工方 法，高 速加工 的工艺 概念正 在替代 传统的 重切削 概念， 以高速 、高精 、高效 带来加 工工艺 方法的 改变， 从而也 促进了 落地式 铣镗床 结构性 改变和 技术水 平的提 高。
应变时效危害
发生应变时效的钢材，不但冲击吸收功大幅度下 降，而且韧脆转变温度大幅度上升，表现出常温 下的脆化。
降低应变时效的措施
一般认为，合金元素中，碳、氮增加钢的应变 时效敏感性。减少碳、氮含量; 加入铝、钛、 钒等元素，使它们与碳、氮形成稳定化合物， 可显著减弱钢的应变时效敏感性。
以低碳钢为例加以说明热影响区的各个金相组织区：
现在，又开发了一种可更换式主轴 系统， 具有一 机两用 的功效 ，用户 根据不 同的加 工对象 选择使 用，即 电主轴 和镗杆 可相互 更换使 用。这 种结构 兼顾了 两种结 构的不 足，还 大大降 低了成 本。是 当今卧 式镗铣 床的一 大创举 。电主 轴的优 点在于 高速切 削和快 速进给 ，大大 提高了 机床的 精度和 效率。
焊接接头常见缺陷
常见焊接缺陷
a、裂纹
形成： 在焊接应力及其它致脆因素共同作用下，焊接 接头中局部区域的金属原子结合力遭到破坏而 形成的缝隙。
特点：它具有尖锐的裂端和大的长宽比。
位置：裂纹多数发生在焊缝中，也有的产生在焊缝热影响区。
b、夹渣 残留在焊缝金属中的熔渣称为夹渣。
危害：因夹渣的几何形状不规则，存在棱角或尖角，易造成 应力集中，它往往是裂纹的起源，过长和密集的夹渣 是不允许存在的。
压力容器材料
材料在载荷下的形 弹性变形 塑性变形或永久变形
材料在塑性变形中内部性能的变化
应变硬化 热加工和冷加工 各向异性 应变时效
应变硬化见应力-应变曲线图
从该曲线可以看到，从d 卸载后，d′g表示消失了 的弹性变形,而od′表示不再消失的塑性变形。卸 载后，在短时间内再次加载，则应力应变关系按 照dd′变化，到了d 以后，按照def变化。到d以前 材料都是弹性的，以后才出现塑性变形。相当于 形成了新的材料曲线。比较，可见在第2次加载 时，其比例极限提高了，但塑性变形和延伸率却