压力容器安全 教学配套课件 张礼敬 03-第3章 压力容器选材与设计.pdfVIP

第3章 压力容器选材与设计 第1节 压力容器用钢要求及类型  1.1 钢材材料的力学性能  钢材的力学性能是指钢材在外力作们 下表现出来的特征，如弹性、塑性、韧 性、强度、硬度等，也称为机械性能。 以下对低碳钢在常温（指室温）、静载 （加载速度缓慢平稳）情况下，拉伸时 的力学性能做个介绍。 第1节 压力容器用钢要求及类型  第Ⅰ阶段弹性阶段  第Ⅱ阶段屈服阶段  第Ⅲ阶段强化阶段  第Ⅳ阶段局部变形阶段 第1节 压力容器用钢要求及类型  通过拉伸试验，可以获得材料力学性能 的下述三类指标：  （1）刚度指标：弹性模量E；  （2）强度指标：屈服强度（ReH和 ReL）和强度极限Rm；  （3）塑性指标：断后伸长率A和断面收 缩率Z 。 第1节 压力容器用钢要求及类型  1.2 高温条件下对钢材的要求  1. 温度对钢材力学性能的影响  2. 高温下的蠕变  3. 高温下的氧化  4. 高温下的氢腐蚀  5. 高温下钢材的组织变化  6. 提高钢材高温性能的途径 第1节 压力容器用钢要求及类型  1.3 合金元素对钢材性能的影响  在钢中加入不同种类和含量的合金元素，对钢材的性 能起到明显的作用。有的元素可以起到强化作用，明 显改善强度性能，有的可改善韧性，有的可以改善可 焊性，或者低温、高温、耐腐蚀等性能。采用低合金 高强度钢，已成为国内外压力容器钢材的主要趋势。 Mn、Cr、Ni、Mo、V 、Ni、Nb、Ti 、B、Al等元素 是主要采用的合金元素。  合金元素在钢中的作用  （1）强化作用  （2）细化晶粒韧化作用  （3）耐蚀作用 第1节 压力容器用钢要求及类型  1.4 钢材的腐蚀  钢材与腐蚀性介质发生化学反应而被 损害的现象叫化学腐蚀。如果伴随有局 部电流现象，则是电化学腐蚀。腐蚀是 造成压力容器损伤与破坏的主要因素之 一。 第1节 压力容器用钢要求及类型  1.5 压力容器用钢的基本要求 （一）使用性能要求  使用性能要求主要包括以下几个方面：  1．钢材应具有较高的强度，包括常温及使用温度下的 强度。  2．钢材应具有良好的塑性、韧性和较低的时效敏感 性。  3. 钢材应具有较低的缺口敏感性。缺口敏感性是指在 带有一定应力集中的缺口条件下，材料抵抗裂纹扩展 的能力。压力容器上要开孔并焊接管接头，造成应力 集中，故要求钢材的缺口敏感性应低一些。  4 ．钢材应具有良好的抗腐蚀性能及组织稳定性。 第1节 压力容器用钢要求及类型  （二）加工工艺性能要求  所用钢材应具有良好的加工工艺性能及焊接性能。在 制造过程中，钢材要经过各种冷、热加工并产生较大 的塑性交形，加工变形后的钢材不应产生缺陷。这要 靠材料的塑性来保证。  钢材的可焊性常用碳当量来估计。因为钢材的可焊 性，主要与钢材中碳的含量高低有关，也与其他合金 元素含量的多少有关。合金元素对可焊性的影响较碳 元素较小。通常把合金元素折算成相应的碳元素，以 碳当量表示钢中碳及台金元素折算的碳的总和，以碳 当量的大小粗略地衡量钢材可焊性的大小。 第1节 压力容器用钢要求及类型  碳素钢及低合金结构钢的碳当量，可采 用下式估算： Mn Cr Mo V Ni Cu    C C    d 6 5 15  （三）经济性 第1节 压力容器用钢要求及类型  1.6 压力容器常用钢材  1. 低碳钢  低碳钢中的含碳虽在