《压力容器材料》课件.ppt

1、h11 1 材料基础知识材料基础知识 1.1 1.1 钢材分类钢材分类1.2 1.2 钢材性能钢材性能1.3 1.3 压力容器用钢的一般要求压力容器用钢的一般要求1.4 压力容器用钢选用原则压力容器用钢选用原则2 2 压力容器材料压力容器材料2.1 2.1 压力容器用钢板压力容器用钢板2.2 2.2 压力容器用钢管压力容器用钢管2.3 2.3 压力容器用锻件压力容器用锻件2.4 2.4 压力容器用棒料压力容器用棒料一、压力容器材料一、压力容器材料h2 1.1 1.1 钢材分类钢材分类1 1 材料基础知识材料基础知识-钢材分类钢材分类钢材的分类钢材的分类按化学成分分类按品质分类按冶炼方法分类按金

2、相组织分类按用途分类普通钢沸腾钢奥氏体钢建筑及工程用钢碳素钢高合金钢优质钢高级优质钢特级优质钢低合金钢镇静钢半镇静钢铁素体钢珠光体钢工具钢特殊性能钢专业用钢结构钢h31.1 1.1 钢材分类钢材分类 压力容器用钢压力容器用钢1 1 材料基础知识材料基础知识-钢材分类钢材分类压力容器用钢压力容器用钢碳素钢低合金钢高合金钢碳素结构钢低合金高强钢不锈钢低温用钢中温抗氢钢低合金耐蚀钢耐热钢h41 1 材料基础知识材料基础知识-钢材的性能钢材的性能1.2 钢材的性能钢材的性能（1）机械性能）机械性能1、材料的强度、材料的强度 （1）抗拉强度）抗拉强度b（Rm）（2）屈服极限）屈服极限s（ReH,ReL）

3、（3）持久强度）持久强度 （4）蠕变极限）蠕变极限（5）疲劳极限）疲劳极限f2、材料的塑性、材料的塑性（1）延伸率）延伸率（2）断面收缩率）断面收缩率（3）冷加工工艺性能）冷加工工艺性能h51 1 材料基础知识材料基础知识-钢材的性能钢材的性能（1）冲击韧性）冲击韧性 Akv（2）断裂韧性）断裂韧性 Kic,COD（3）无塑性转变温度）无塑性转变温度 NDT4、材料的硬度、材料的硬度（1）布氏硬度）布氏硬度 HB（2）洛氏硬度）洛氏硬度 HR（3）维氏硬度）维氏硬度 HV3、材料的韧性、材料的韧性5、温度对钢的机械性能的影响、温度对钢的机械性能的影响升高升高 强度强度降低降低 韧性韧性 脆性断

4、裂脆性断裂 低温钢低温钢h61、耐大气、海水腐蚀、耐大气、海水腐蚀2、耐酸腐蚀、耐酸腐蚀3、耐碱腐蚀、耐碱腐蚀注意：注意：耐蚀性不是材料的固有特性，它随材料的工作条件耐蚀性不是材料的固有特性，它随材料的工作条件 而改变。例如：铁、碳钢、不锈钢、铜不同条件下而改变。例如：铁、碳钢、不锈钢、铜不同条件下 的耐蚀性。的耐蚀性。工程应用意义工程应用意义：选材选材 硫酸硫酸碳钢；尿素碳钢；尿素S316031 1 材料基础知识材料基础知识-钢材的性能钢材的性能（2）钢材的耐蚀性能）钢材的耐蚀性能 h71 1 材料基础知识材料基础知识-压力容器用钢要求压力容器用钢要求1.3 压力容器用钢的一般要求压力容器用

5、钢的一般要求1、化学成分化学成分 （C、P、S限制）限制）1）用于）用于焊接焊接的碳素钢和低合金钢的碳素钢和低合金钢 C0.25、P0.035、S0.035。2）压力容器专用钢压力容器专用钢中碳素钢和低合金钢中碳素钢和低合金钢（钢板、钢管和钢锻件）的（钢板、钢管和钢锻件）的磷、硫磷、硫含量应当符合下列要求：含量应当符合下列要求：a 碳素钢和低合金钢钢材基本要求，碳素钢和低合金钢钢材基本要求，P0.030、S0.020；b Rm大于等于大于等于540MPa的钢材，的钢材，P0.025、S0.015；c 用于设计温度用于设计温度低于低于-20，并且，并且Rm小于小于540MPa的钢材，的钢材，P0

6、.025、S0.012。d 用于设计温度用于设计温度低于低于-20，且，且Rm大于等于大于等于540MPa的钢材，的钢材，P0.020、S0.010。h81 1 材料基础知识材料基础知识-压力容器用钢要求压力容器用钢要求2 2、机械性能：、机械性能：足够高的强度、良好的韧性和塑性、足足够高的强度、良好的韧性和塑性、足够的断裂韧性、低的无塑性转变温度（够的断裂韧性、低的无塑性转变温度（NDTNDT）。）。3、制造工艺性能：良好的塑性、可焊性（C、Ceq、Pcm、焊接接头硬度）。4、特殊性能：耐高温、耐低温和耐腐蚀性。h91 1 材料基础知识材料基础知识-压力容器用钢要求压力容器用钢要求 3 3、

7、制造工艺性能：、制造工艺性能：良好的塑性、可焊性（良好的塑性、可焊性（C C、C Ceqeq、P Pcmcm、焊接接头硬度）。、焊接接头硬度）。4 4、特殊性能：、特殊性能：耐高温、耐低温和耐腐蚀性。耐高温、耐低温和耐腐蚀性。h101 1 材料基础知识材料基础知识-压力容器用钢选用压力容器用钢选用设计压力设计压力1.4 压力容器用钢选用原则压力容器用钢选用原则3）容器制造工艺）容器制造工艺1）容器的使用条件）容器的使用条件设计温度设计温度化学性能化学性能操作特点操作特点2）材料性能）材料性能力学性能力学性能介质特性介质特性工艺性能工艺性能物理性能物理性能4）经济合理性）经济合理性h112.1

8、2.1 压力容器用钢板压力容器用钢板2.2 2.2 压力容器用钢管压力容器用钢管2.3 2.3 压力容器用锻件压力容器用锻件2.4 2.4 压力容器用棒料压力容器用棒料2 2 压力容器材料压力容器材料h122.1 2.1 压力容器钢板压力容器钢板2.1.1 2.1.1 碳素结构钢板碳素结构钢板2.1.2 2.1.2 低合金高强度钢板低合金高强度钢板2.1.3 2.1.3 低温钢板低温钢板2.1.4 2.1.4 中温抗氢钢板中温抗氢钢板2.1.5 2.1.5 不锈钢板不锈钢板2.1.6 2.1.6 不锈钢复合钢板不锈钢复合钢板2 2 压力容器材料压力容器材料-钢板钢板h132.1.1 2.1.1

9、 碳素结构钢板碳素结构钢板 （不含合金元素）（不含合金元素）1）常用钢号：）常用钢号：Q235-B Q235-B，Q235-CQ235-C ，GB/T3274-2007 GB/T3274-2007 碳素结构钢和低合金结构碳素结构钢和低合金结构 钢热轧厚钢板和钢带钢热轧厚钢板和钢带Q245R Q245R，GB713-2014 GB713-2014 锅炉和压力容器用钢板锅炉和压力容器用钢板 2 2 压力容器材料压力容器材料-钢板钢板h142 2 压力容器材料压力容器材料-钢板钢板2）化学成分与力学性能）化学成分与力学性能碳素结构钢钢板化学成分见下表碳素结构钢钢板化学成分见下表 碳素结构钢钢板力学性

10、能见下表碳素结构钢钢板力学性能见下表h153）使用限制：）使用限制：2 2 压力容器材料压力容器材料-钢板钢板GB150，对，对Q235-B Q235-B，Q235-CQ235-C 的使用，还做了的使用，还做了特别限制特别限制A A P0.035、S0.035B 厚度大于等于厚度大于等于6要做冲击试验，要做冲击试验，C 钢板应进行冷弯试验。钢板应进行冷弯试验。制造、供应麻烦，趋向制造、供应麻烦，趋向淘汰淘汰。h164）使用场合）使用场合2 2 压力容器材料压力容器材料-钢板钢板（1）机械性能：较高的强度和硬度，较好的塑性和韧性。）机械性能：较高的强度和硬度，较好的塑性和韧性。（2）加工工艺性能

11、：具有良好的加工性。可铸、锻、切）加工工艺性能：具有良好的加工性。可铸、锻、切削和各种冷热加工，低碳钢具有良好的焊接性能。削和各种冷热加工，低碳钢具有良好的焊接性能。（3）耐腐蚀性能：耐腐蚀性较差。但对农硫酸和温度不）耐腐蚀性能：耐腐蚀性较差。但对农硫酸和温度不高的稀碱液具有耐蚀性。高的稀碱液具有耐蚀性。使用限制：使用限制：与合金钢相比强度较低，只能用于压力不很高的中小型与合金钢相比强度较低，只能用于压力不很高的中小型容器；容器；耐腐蚀性差，不能用于腐蚀性介质；耐腐蚀性差，不能用于腐蚀性介质；使用温度范围较窄，不能用于高温或低温场合。使用温度范围较窄，不能用于高温或低温场合。h172.1.2

12、2.1.2 低合金高强度钢板低合金高强度钢板（合金总含量不超过（合金总含量不超过3）（强度显著高于相同碳量的碳素钢，具有较好的韧性和塑性以（强度显著高于相同碳量的碳素钢，具有较好的韧性和塑性以及良好的焊接性等。）及良好的焊接性等。）使用温度范围：使用温度范围：0400 1）钢板牌号：）钢板牌号：Q345R、Q370R、18MnMoNbR(氨尿塔）氨尿塔）、13MnNiMoR（锅炉）（锅炉）GB 713-2014锅炉和压力容器用钢板锅炉和压力容器用钢板07MnCrMoVR（球（球 罐）罐）、12MnNiVR（球（球 罐）罐）GB19189-2011压力容器用调质高强度钢板压力容器用调质高强度钢板

13、、2 2 压力容器材料压力容器材料-钢板钢板h182 2 压力容器材料压力容器材料-钢板钢板2）化学成分与力学性能）化学成分与力学性能低合金高强度钢板低合金高强度钢板化学成分见下表化学成分见下表 碳素结构钢钢板力学性能见下表碳素结构钢钢板力学性能见下表h192 2 压力容器材料压力容器材料-钢板钢板低合金高强度钢板低合金高强度钢板力学性能见下表力学性能见下表h203）使用与限制：）使用与限制：2 2 压力容器材料压力容器材料-钢板钢板h212.1.32.1.3低温用钢钢板低温用钢钢板 （同时具备高强度和良好的低温韧性。（同时具备高强度和良好的低温韧性。适用于在适用于在-20低低温工况下运行的压

14、力容器）温工况下运行的压力容器）1）钢板牌号：）钢板牌号：16MnDR、15MnNiDR、09MnNiDRGB3531-2014低温压力容器用低合金钢板低温压力容器用低合金钢板 07MnNiVDR、07MnNiMoVDR GB19189-2011压力容器用调质高强度钢板压力容器用调质高强度钢板2 2 压力容器材料压力容器材料-钢板钢板h222 2 压力容器材料压力容器材料-钢板钢板2）化学成分与力学性能）化学成分与力学性能低温用钢钢板低温用钢钢板化学成分见下表化学成分见下表 碳素结构钢钢板力学性能见下表碳素结构钢钢板力学性能见下表h232 2 压力容器材料压力容器材料-钢板钢板低温用钢钢板低温

15、用钢钢板力学性能见下表力学性能见下表h243）使用与限制：）使用与限制：2 2 压力容器材料压力容器材料-钢板钢板h252.1.4 2.1.4 中温抗氢钢（耐热钢）钢板中温抗氢钢（耐热钢）钢板 （具有较高的高温强度（具有较高的高温强度（400600）和良好的抗氢腐蚀）和良好的抗氢腐蚀性能（性能（200 ）。1）钢板牌号：）钢板牌号：15CrMoR、14Cr1MoR、12Cr2Mo1R、12Cr1MoVRGB 713-2014锅炉和压力容器用钢板锅炉和压力容器用钢板2 2 压力容器材料压力容器材料-钢板钢板h262 2 压力容器材料压力容器材料-钢板钢板2）化学成分与力学性能）化学成分与力学性能

16、中温抗氢钢（耐热钢）钢板中温抗氢钢（耐热钢）钢板化学成分见下表化学成分见下表 碳素结构钢钢板力学性能见下表碳素结构钢钢板力学性能见下表h272 2 压力容器材料压力容器材料-钢板钢板中温抗氢钢（耐热钢）钢板中温抗氢钢（耐热钢）钢板力学性能见下表力学性能见下表h283）使用与限制：）使用与限制：2 2 压力容器材料压力容器材料-钢板钢板（适用于在（适用于在400至至600区间运行的压力容器）区间运行的压力容器）h292.1.5 2.1.5 高合金钢钢板不锈耐酸（热）钢钢板（合金高合金钢钢板不锈耐酸（热）钢钢板（合金10）(优质低合金钢加入优质低合金钢加入1214铬即称为不锈钢，能耐弱腐蚀性介质；

17、铬即称为不锈钢，能耐弱腐蚀性介质；加入加入1618及更多铬称为耐酸不锈钢；统称不锈钢）及更多铬称为耐酸不锈钢；统称不锈钢）具有较高的高具有较高的高温强度（温强度（400700）、低温韧性和良好的耐腐蚀性。）、低温韧性和良好的耐腐蚀性。）。1）钢板牌号）钢板牌号代表代表(25个个)：F:06Cr13Al(S11348)、06Cr13(S11306)、A:06Cr19Ni10(S30408)、06Cr18Ni11Ti(S32168)、06Cr17Ni12Mo2(S31608)、06Cr17Ni12Mo2Ti(S31668)、06Cr19Ni13Mo3(S31708)、022Cr19Ni10(S30

18、403)、022Cr17Ni12Mo2(S31603)、022Cr19Ni13Mo3(S31708)A+F:022Cr19Ni5Mo3Si2N(S21953)、022Cr22Ni5Mo3N(S2253)GB 24511-2009 承压设备用不锈钢钢板及钢带承压设备用不锈钢钢板及钢带2 2 压力容器材料压力容器材料-钢板钢板h302 2 压力容器材料压力容器材料-钢板钢板2）化学成分与力学性能）化学成分与力学性能 化学成分见下表化学成分见下表 碳素结构钢钢板力学性能见下表碳素结构钢钢板力学性能见下表h312 2 压力容器材料压力容器材料-钢板钢板力学性能见下表力学性能见下表h323）使用与限制：

19、）使用与限制：2 2 压力容器材料压力容器材料-钢板钢板(优质低合金钢加入优质低合金钢加入1214铬即称为不锈钢，铬即称为不锈钢，能耐弱腐蚀性介质；能耐弱腐蚀性介质；加入加入1618及更多铬称为及更多铬称为耐酸不锈钢；统称不锈钢）耐酸不锈钢；统称不锈钢）h332.1.6 2.1.6 不锈钢复合钢板不锈钢复合钢板(通过爆炸、轧制等形式将碳钢基层板材或锻件与不锈钢复层材料紧密结合通过爆炸、轧制等形式将碳钢基层板材或锻件与不锈钢复层材料紧密结合在一起，符合压力容器相关标准和使用要求的复合钢板）在一起，符合压力容器相关标准和使用要求的复合钢板）。NB/T 47002.1-2009 压力容器用爆炸焊接复

20、合板压力容器用爆炸焊接复合板 第第1部分：不锈钢部分：不锈钢-钢复合板钢复合板2 2 压力容器材料压力容器材料-钢板钢板h342.2 2.2 压力容器钢管压力容器钢管2.2.1 2.2.1 碳素结构钢管碳素结构钢管2.2.2 2.2.2 低合金高强度钢管低合金高强度钢管2.2.3 2.2.3 低温钢管低温钢管2.2.4 2.2.4 中温抗氢钢管中温抗氢钢管2.2.5 2.2.5 不锈钢管不锈钢管2 2 压力容器材料压力容器材料钢管钢管h352.2.1 2.2.1 碳素结构钢管碳素结构钢管 1）钢管牌号：）钢管牌号：10、20 GB/T 8163-2008输送流体用无缝钢管输送流体用无缝钢管 G

21、B 9948-2013石油裂化用无缝钢管石油裂化用无缝钢管 GB 6479-2013化肥设备用高压无缝钢管化肥设备用高压无缝钢管2）使用及限制使用及限制 2 2 压力容器材料压力容器材料-钢管钢管h362.2.22.2.2低合金高强度钢管低合金高强度钢管 1）钢管牌号：）钢管牌号：Q345D、16Mn GB/T 8163-2008输送流体用无缝钢管输送流体用无缝钢管 GB 6479-2013化肥设备用高压无缝钢管化肥设备用高压无缝钢管2）使用及限制使用及限制 2 2 压力容器材料压力容器材料-钢管钢管h372.2.3 2.2.3 低温钢管低温钢管 1）钢管牌号：）钢管牌号：16Mn16Mn、0

22、9MnD 09MnD、09MnNiD 09MnNiD GB 6479-2013化肥设备用高压无缝钢管化肥设备用高压无缝钢管 GB150.2附录附录A2）使用及限制使用及限制 2 2 压力容器材料压力容器材料-钢管钢管h382.2.4 2.2.4 中温抗氢钢管中温抗氢钢管 1）钢管牌号：）钢管牌号：12CrMo、15CrMo、12Cr2Mo1、1Cr5Mo、12Cr1MoVGGB 9948-2013石油裂化用无缝钢管石油裂化用无缝钢管GB 5310-2008 高压锅炉用无缝钢管高压锅炉用无缝钢管 GB150.2附录附录A2）使用及限制使用及限制 2 2 压力容器材料压力容器材料-钢管钢管h392

23、.2.5 2.2.5 不锈钢管不锈钢管 1）钢）钢管管牌号牌号代表代表(36个个)：F:06Cr13Al(S11348)、06Cr13(S11306)、A:06Cr19Ni10(S30408)、06Cr18Ni11Ti(S32168)、06Cr17Ni12Mo2(S31608)、06Cr17Ni12Mo2Ti(S31668)、06Cr19Ni13Mo3(S31708)、022Cr19Ni10(S30403)、022Cr17Ni12Mo2(S31603)、022Cr19Ni13Mo3(S31708)A+F:022Cr19Ni5Mo3Si2N(S21953)、022Cr22Ni5Mo3N(S225

24、3)GB/T 14976-2012 流体输送用不锈钢无缝钢管流体输送用不锈钢无缝钢管GB 13296-2013 锅炉、热交换器用不锈钢无缝钢管锅炉、热交换器用不锈钢无缝钢管2 2 压力容器材料压力容器材料-钢管钢管h402）使用及限制使用及限制 2 2 压力容器材料压力容器材料-钢管钢管h412.3 2.3 压力容器压力容器锻件锻件2.3.1 2.3.1 锻件的定义与级别锻件的定义与级别2.3.22.3.2碳素钢低合金钢锻件碳素钢低合金钢锻件2.3.3 2.3.3 低温钢锻件低温钢锻件2.3.4 2.3.4 不锈钢锻件不锈钢锻件2 2 压力容器材料压力容器材料锻件锻件h422.3.1 2.3.

25、1 锻件的定义与级别锻件的定义与级别锻件的定义（锻件的定义（与锻件级别选择有关与锻件级别选择有关）2 2 压力容器材料压力容器材料锻件锻件 筒形锻件筒形锻件 环形锻件环形锻件 饼型锻件饼型锻件 碗形锻件碗形锻件 长颈法兰长颈法兰 条形锻件条形锻件 LD LD LD HD LD轴对称空轴对称空 轴对称空轴对称空 轴对称轴对称 公称厚度公称厚度 公称厚度公称厚度 实心锻件实心锻件 心锻件心锻件 心锻件心锻件 公称公称厚度厚度 maxL,t maxL,t 公称厚为公称厚为D厚度厚度为为t 公称厚度公称厚度 为度为度L minL,t h43锻件的锻件的级别级别 (“高工况高工况”时选用时选用)2 2

26、压力容器材料压力容器材料锻件锻件h442.3.22.3.2碳素钢低合金钢锻件碳素钢低合金钢锻件2 2 压力容器材料压力容器材料锻件锻件NB/T 47008-2010 承压设备用碳素钢和合金钢锻件承压设备用碳素钢和合金钢锻件1)锻件牌号锻件牌号：20、35、16Mn、20MnMo、20MnMoNb、15CrMo、35CrMo、12Cr1MoV、12Cr2MoV、12Cr3Mo1V 14Cr1Mo、12Cr2Mo1、1Cr5Mo 使用温度使用温度t20，设计压力，设计压力p35Mpa。常用钢号及限制常用钢号及限制：h452 2 压力容器材料压力容器材料锻件锻件2)常用钢号及限制常用钢号及限制h46

27、2 2 压力容器材料压力容器材料锻件锻件2.3.3 2.3.3 低温合金钢锻件低温合金钢锻件1 1）锻件锻件标准：标准：NB/T 47009-2010 低温承压设备用低合金钢锻件低温承压设备用低合金钢锻件2）常用钢号及限制常用钢号及限制h472 2 压力容器材料压力容器材料锻件锻件2.3.3 2.3.3 低温合金钢锻件低温合金钢锻件1 1）锻件锻件标准：标准：NB/T 47009-2010 低温承压设备用低合金钢锻件低温承压设备用低合金钢锻件2）常用钢号及限制常用钢号及限制h482 2 压力容器材料压力容器材料锻件锻件2.3.4 2.3.4 高合金钢锻件高合金钢锻件1 1）锻件锻件标准：标准：

28、NB/T 47010-2010 承压设备用不锈钢耐热钢锻件承压设备用不锈钢耐热钢锻件2）常用钢号及限制常用钢号及限制h492.42.4螺柱（含螺栓）螺母用钢棒螺柱（含螺栓）螺母用钢棒2.4.12.4.1碳素钢低合金钢钢棒碳素钢低合金钢钢棒2.4.2 2.4.2 低温钢钢棒低温钢钢棒2.4.3 2.4.3 不锈钢钢棒不锈钢钢棒2 2 压力容器材料压力容器材料钢棒钢棒h502.4.1 2.4.1 螺柱用碳素钢低合金钢钢棒螺柱用碳素钢低合金钢钢棒标准标准：GB/T 699-1999 GB/T 699-1999 优质碳素结构钢，优质碳素结构钢，GB/T 700-2006 GB/T 700-2006 碳

29、素结构钢，碳素结构钢，GB/T 3077-1999 GB/T 3077-1999 合金结构钢合金结构钢常用钢号及限制常用钢号及限制：2 2 压力容器材料压力容器材料钢棒钢棒h512.4.2 2.4.2 螺柱用低温合金钢钢棒螺柱用低温合金钢钢棒标准标准：GB/T 3077-1999 GB/T 3077-1999 合金结构钢合金结构钢钢号及限制钢号及限制：2 2 压力容器材料压力容器材料钢棒钢棒h522.4.3 2.4.3 螺柱用高合金钢钢棒螺柱用高合金钢钢棒标准：标准：GB/T 1220-2007 GB/T 1220-2007 不锈钢棒不锈钢棒常用钢号及限制常用钢号及限制：2 2 压力容器材料压力容器材料钢棒钢棒