壓力容器用鋼資料教學(xué)課件2

壓力容器用鋼資料幽默來自智慧，惡語來自無能十油學(xué)(STANDARD路一份壓:力容器用銅SteelForPressurevessels前言壓力容器的用途極廣,工作條件也千差萬別,因此在設(shè)計(jì)中正確地選材是一件復(fù)雜而又重要的工作。很多壓力容器事故的重要原因之一就是選材不當(dāng)。例如,采用焊接性差的鋼材焊制壓力容器時(shí),易在焊接接頭中產(chǎn)生裂縫;有些鎳鉻不銹鋼的容器,常因鋼號(hào)或成分選用不當(dāng)在使用中發(fā)生晶間腐蝕、應(yīng)力腐蝕等形式的破壞;選用鐵素體鋼制造低溫容器時(shí),如鋼的轉(zhuǎn)變溫度高于其工作溫度,則會(huì)發(fā)生脆性破壞。所以,在設(shè)計(jì)時(shí)正確地選用材料,是確保壓力容器長周期安全運(yùn)行的重要環(huán)節(jié)之中國石次SIEANDARDi要容1.1壓力容器用鋼的選用1.2壓力容器用鋼的使用范圍1.3常用鋼材焊接材料的選用中國石次1壓力容器用鋼的選用對(duì)容器設(shè)計(jì)者來說,充分了解各種鋼材的性能及其影響因素,掌握壓力容器用鋼的分類與一般要求是十分必要的。1.材料的性能(1)力學(xué)性能在一定溫度條件和外力作用下,材料抵抗變形和斷裂的能力稱為材料的力學(xué)性能。壓力容器用材料的常規(guī)力學(xué)性能指標(biāo)主要包括強(qiáng)度、硬度、塑性和韌性等。①強(qiáng)度是指材料在外力作用下對(duì)變形或斷裂的抗力。常用的強(qiáng)度指標(biāo)有屈服強(qiáng)度或σo.2和抗拉強(qiáng)度b,高溫下工作時(shí),還要考慮蠕變極限σn和持久強(qiáng)度σn,材料的許用應(yīng)力都是根據(jù)這些數(shù)值決定的中國石次②塑性是指金屬材料在斷裂前發(fā)生塑性變形的能力。塑性指標(biāo)主要有伸長率δ、斷面收縮率q等。用塑性好的材料制造容器,可以緩和局部應(yīng)力的不良影響,有利于壓力加工不易產(chǎn)生脆性斷裂,對(duì)缺口、傷痕不敏感,并且在發(fā)生爆炸時(shí)不易產(chǎn)生碎片。③韌性是指金屬材料抵抗沖擊負(fù)荷的能力。韌性常用沖擊功A和沖擊韌性值ak表示。A或ak除反映材料的抗沖擊性能外,還對(duì)材料的缺陷很敏感,能靈敏地反映出材料品質(zhì)、宏觀缺陷和顯微組織方面的微小變化。而且A對(duì)材料的脆性轉(zhuǎn)化十分敏感,低溫沖擊試驗(yàn)?zāi)軝z驗(yàn)鋼的冷脆性。另外,表示材料韌性的一個(gè)新的指標(biāo)是斷裂韌性,它是反映材料對(duì)裂紋擴(kuò)展的抵抗能力。中國石次④硬度是衡量材料軟硬程度的指標(biāo)。試驗(yàn)方法不同,測得的硬度值和含義也不完全一樣。最常用的是靜負(fù)荷壓入法硬度試驗(yàn),即布氏硬度(HB)、洛氏硬度(RA,HRB,HRC)、維氏硬度(HV),其值表示材料表面抵抗堅(jiān)硬物體壓入的能力。而肖氏硬度(HS)則屬于回跳法硬度試驗(yàn),其值代表金屬彈性變形功的大小。因此,硬度不是一個(gè)單純的物理量,而是反映材料的彈性、塑性、強(qiáng)度和韌性等的一種綜合性能指標(biāo)。材料力學(xué)性能的各因素之間是相互聯(lián)系又相互制約的。有些材料強(qiáng)度雖高,但它的伸長率及沖擊韌性卻很低。因此,選材時(shí)不能只看其單一的性能指標(biāo),而應(yīng)對(duì)材料力學(xué)性能的諸因素作全面分析。中國石次(2)物理性能在容器設(shè)計(jì)中,應(yīng)注意材料的物理性能。例如,在計(jì)算溫差應(yīng)力時(shí),就要用到材料的線脹系數(shù)a;在設(shè)計(jì)換熱器及計(jì)算容器外殼熱損失時(shí),還要用到材料的熱導(dǎo)率λ等。因此不同的場合,對(duì)材料物理性能有不同的要求。常用鋼材的物理性能見表1-1表1-1常用鋼材的物理性能鋼種度P點(diǎn)/比熱窨可熱導(dǎo)率A線脹小k1w·|系數(shù)電阻率p彈性模g·dn-斗/℃mm·m量E/MKK/碳鋼低合40011.2×0.I957.8546046~58金鋼15000.11~0.1310Crl8Ni9T7.9|1oo502|14~-19230.20x10-5I0%中國石次(3)耐腐蝕性能化工廠中常處理有腐蝕性的介質(zhì),故設(shè)計(jì)化工容器時(shí),在很多場合下,耐腐蝕性對(duì)材料的選擇起決定性的作用。材料的耐蝕程度會(huì)影響設(shè)備使用壽命。因此,考慮材料的耐蝕性是化工容器材料選擇中的一個(gè)重要問題。材料的腐蝕速度在工程上常用Ka(mm/a)來表示,材料腐蝕速度在1m/a以下的,可認(rèn)為能用于化工容器。有關(guān)材料的耐蝕性可在材料腐蝕和防腐手冊(cè)中查得。(4)制造工藝性能材料的制造工藝性能包括可鍛性、可焊性、切削加工性及研磨、沖壓性能、熱處理性能等。對(duì)化工容器用鋼來說,焊接性能和壓力加工性能就顯得更為重要中國石次①可焊性是指金屬在一定的焊接工藝下能否獲得優(yōu)良焊接接頭的性能。通常以金屬在焊接時(shí)產(chǎn)生裂紋的敏感性及焊接接頭區(qū)力學(xué)性能的變化作為評(píng)價(jià)可焊性的指標(biāo)。鋼材焊接性能的好壞主要取決于它的化學(xué)組成,其中影響最大的是碳,即其含碳量的多少?zèng)Q定其可焊性。其他合金元素大部分也不利于焊接,但其影響程度一般都比碳小得多。所以常把鋼中含碳量的多少作為判別鋼材可焊性的主要標(biāo)志。一般含碳量小于0.25%的碳鋼和低合金鋼都具有良好的可焊性。②冷加工性能材料成型的主要方法是滾卷與沖壓。材料中的夾渣、氣孔等缺陷易在加工過程中形成裂紋或微裂紋。材料的冷作硬化會(huì)降低塑性,且在受熱時(shí)會(huì)出現(xiàn)結(jié)晶粗化,降低強(qiáng)度。一般材料的殘余變形超過3%時(shí),需經(jīng)退火處理中國石次2.影響材料性能的因素影響材料性能的因素主要有冶煉方法、合金元素、制造工藝、操作溫度、介質(zhì)的腐蝕性等。(1)冶煉方法煉鋼過程是把生鐵中含有的大量有害雜質(zhì)元素在氧化反應(yīng)作用下轉(zhuǎn)變成氧化物進(jìn)入爐氣和爐渣中排除來生產(chǎn)較純凈鋼的過程,所以煉鋼過程也是氧化過程。根據(jù)冶煉方法和使用設(shè)備不同,可分平爐鋼、轉(zhuǎn)爐鋼和電爐鋼。按煉鋼爐爐襯不同,還可分為酸性鋼和堿性鋼。根據(jù)鋼錠型式和脫氧情況,又可分鎮(zhèn)靜鋼、半鎮(zhèn)靜鋼和沸騰鋼目前,壓力容器主要用堿性平爐鋼和堿性電爐鋼。由于堿性爐熔煉去磷能力很好,因此厚鋼板一般都采用這種方法冶煉,使鋼中磷含量降至最低中國石次51、天下之事常成于困約，而敗于奢靡?！?/p>