過(guò)程設(shè)備設(shè)計(jì)PPT課件

1、13.4.1 壓力容器用鋼的基本要求3.4.2 壓力容器鋼材的選擇3.4 壓力容器材料選擇第1頁(yè)/共15頁(yè)2教學(xué)重點(diǎn)： 壓力容器鋼材的選擇。 教學(xué)難點(diǎn)： 壓力容器鋼材的選擇。3.4 壓力容器材料選擇第2頁(yè)/共15頁(yè)3壓力容器材料多種多樣鋼用的最多有色金屬非金屬?gòu)?fù)合材料等3.4 壓力容器材料選擇第3頁(yè)/共15頁(yè)4本節(jié)對(duì)壓力容器用鋼的基本要求作進(jìn)一步分析。壓力容器用鋼的基本要求較高的強(qiáng)度良好的塑性、韌性、制造性能和與介質(zhì)相容性改善鋼材性能的途徑化學(xué)成分的設(shè)計(jì)組織結(jié)構(gòu)的改變零件表面改性3.4 壓力容器材料選擇第4頁(yè)/共15頁(yè)5一、化學(xué)成分鋼材化學(xué)成分對(duì)其性能和熱處理有較大的影響。1、碳碳含量強(qiáng)度增加

2、可焊性焊接時(shí)易在熱影響區(qū)出現(xiàn)裂紋在鋼中加入釩、鈦、鈮等元素，可提高鋼的強(qiáng)度和韌性。2、釩、鈦、鈮等3.4 壓力容器材料選擇第5頁(yè)/共15頁(yè)63、S、P是鋼中最主要的有害元素硫能促進(jìn)非金屬夾雜物的形成，使塑性和韌性降低。磷能提高鋼的強(qiáng)度，但會(huì)增加鋼的脆性，特別是低溫脆性。將硫和磷等有害元素含量控制在很低水平，即大大提高鋼材的純凈度可提高鋼材的韌性、抗應(yīng)變時(shí)效性能、抗回火脆化性能、抗中子輻照脆化能力和耐腐蝕性能。因此，與一般結(jié)構(gòu)鋼相比，壓力容器用鋼對(duì)硫、磷、氫等有害雜質(zhì)元素含量的控制更加嚴(yán)格。例如，中國(guó)壓力容器用鋼的硫和磷含量分別應(yīng)低于0.020%和0.030%。隨著冶煉水平的提高，目前已可將硫的

3、含量控制在0.002%以內(nèi)。3.4 壓力容器材料選擇第6頁(yè)/共15頁(yè)7化學(xué)成分對(duì)熱處理也有決定性的影響，如果對(duì)成分控制不嚴(yán)，就達(dá)不到預(yù)期的熱處理效果。3.4 壓力容器材料選擇第7頁(yè)/共15頁(yè)8二、力學(xué)性能材料的力學(xué)行為由于載荷（如載荷種類、作用方式等）和應(yīng)力狀態(tài)的不同，以及鋼材在受力狀態(tài)下它所處的工作環(huán)境的不同，鋼材受力后所表現(xiàn)出的不同行為，稱為材料的力學(xué)行為。鋼材的力學(xué)行為，不僅與鋼材的化學(xué)成分、組織結(jié)構(gòu)有關(guān)，而且與材料所處的應(yīng)力狀態(tài)和環(huán)境有密切的關(guān)系。力學(xué)性能決定力學(xué)行為3.4 壓力容器材料選擇第8頁(yè)/共15頁(yè)9鋼材的力學(xué)性能主要是表征強(qiáng)度、韌性和塑性變形能力的判據(jù)，是機(jī)械設(shè)計(jì)時(shí)選材和強(qiáng)度

4、計(jì)算的主要依據(jù)。a、壓力容器設(shè)計(jì)中，常用的強(qiáng)度判據(jù)包括抗拉強(qiáng)度b屈服點(diǎn)s持久極限蠕變極限疲勞極限-1b、壓力容器設(shè)計(jì)中，常用的塑性判據(jù)斷后伸長(zhǎng)率5斷面收縮率c、壓力容器設(shè)計(jì)中，常用的韌性判據(jù)沖擊吸收功Akv韌脆轉(zhuǎn)變溫度斷裂韌性3.4 壓力容器材料選擇第9頁(yè)/共15頁(yè)10韌性臨界裂紋尺寸的大小主要取決于鋼的韌性。如果鋼的韌性高，壓力容器所允許的臨界裂紋尺寸就越大，安全性也越高。為防止發(fā)生脆性斷裂和裂紋快速擴(kuò)展，壓力容器常選用韌性好的鋼材。3.4 壓力容器材料選擇第10頁(yè)/共15頁(yè)11如16MnR鋼板，要求在00C時(shí)的橫向（指沖擊試件的取樣方向）Akv不小于31J。當(dāng)使用溫度低于或等于-200C時(shí)

5、，需要考慮低溫沖擊韌性，并根據(jù)應(yīng)力水平、設(shè)計(jì)溫度和厚度，確定夏比V型缺口沖擊試驗(yàn)溫度和Akv的指標(biāo)。夏比V型缺口沖擊吸收功Akv，能較好地反映材料的韌性，與斷裂韌性有較好的數(shù)值聯(lián)系，世界各國(guó)壓力容器規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)都對(duì)Akv提出了要求。Akv3.4 壓力容器材料選擇第11頁(yè)/共15頁(yè)12三、制造工藝性能制造過(guò)程中進(jìn)行冷卷、冷沖壓加工的零部件要求鋼材有良好的冷加工成型性能和塑性，其斷后伸長(zhǎng)率5應(yīng)在1520%以上。為檢驗(yàn)鋼板承受彎曲變形能力，一般應(yīng)根據(jù)鋼板的厚度，選用合適的彎心直徑，在常溫下做彎曲角度為1800的彎曲實(shí)驗(yàn)。試樣外表面無(wú)裂紋的鋼材方可用于壓力容器制造。冷加工的要求焊接的要求可焊性是指在一定焊接工藝條件下，獲得優(yōu)質(zhì)焊接接頭的難易程度。鋼材的可焊性主要取決于它的化學(xué)成份。碳其中影響最大的是含碳量。含碳量愈低，愈不易產(chǎn)生裂 紋，可焊性愈好。3.4 壓力容器材料選擇第12頁(yè)/共15頁(yè)13 一般認(rèn)為，Ceq 小于0.4%時(shí)，可焊性優(yōu)良；Ceq 大于0.6%時(shí)，可焊性差。中國(guó)目前對(duì)壓力容器用鋼尚未規(guī)定碳當(dāng)量要求，但上述計(jì)算碳當(dāng)量的公式對(duì)分析焊接裂縫的敏感性具有一定的參考價(jià)值。合金元素影響通常是用碳當(dāng)量Ceq來(lái)表示。式中的元素符號(hào)表示該元素在鋼中的百分含量3.4 壓力容器材料選擇第13頁(yè)/共15頁(yè)14壓力