鍋爐及壓力容器對(duì)鋼材性能的要求

1、1.鍋爐及壓力容器對(duì)鋼材性能的要求按工作條件分為兩大類：一、用以制造室溫及中溫承壓元件的鋼板與鋼管具有特點(diǎn)：1有較高的室溫強(qiáng)度通常以屈服極限s和強(qiáng)度極限b為設(shè)計(jì)依據(jù)，要求有較大的s和b良好的韌性性能材料需具有足夠的韌性防止脆性斷裂，在考慮強(qiáng)度的同時(shí)也不能忽略韌性，(1)材料的韌性通常用沖擊韌性值k表示。壓力容器用鋼的沖擊韌性要求沖擊韌性值k(nm/cm2)20-40=60=35(2)還需要考慮時(shí)效韌性時(shí)效就是鋼材經(jīng)冷加工變形后，在室溫或較高溫度下，沖擊韌性隨時(shí)間變化。通常在200-300，沖擊韌性值顯著降低。一般要求下降率不超過50%。由于容器斷裂過程包括在缺陷處形成裂紋和裂紋擴(kuò)散兩個(gè)階段，相

2、應(yīng)兩種防止斷裂方法(1)選用具有足夠韌性的鋼材以防止裂紋產(chǎn)生，要求如上表所示(2)選用韌性更高的材料，以求在裂紋產(chǎn)生后能夠阻止裂紋擴(kuò)展。(要求溫度比無塑性轉(zhuǎn)變溫度npt高一定數(shù)值，例如元件的設(shè)計(jì)應(yīng)力為屈服極限s一半時(shí)，要高173較低的缺口敏感性制造過程中，開孔和焊接會(huì)產(chǎn)生局部應(yīng)力集中，要求材料有較低的缺口敏感性，以防止產(chǎn)生裂紋4良好的加工工藝性能和焊接性能由于焊接熱循環(huán)作用，會(huì)(1)降低熱影響區(qū)材料的韌性、塑性(2)在焊縫內(nèi)產(chǎn)生各種缺陷其中(1)、(2)均會(huì)產(chǎn)生裂紋在選材料時(shí)需考慮(1)材料中碳的當(dāng)量值(保證材料具有較好的可焊性)(2)適當(dāng)?shù)暮附硬牧虾秃附庸に?3)材料具有良好的塑性(碳鋼和碳

3、錳鋼s不低于16%，合金鋼s不低于14%)(4)良好的低倍組織(5)鋼材的分層、非金屬夾雜物、氣孔、疏松等缺陷盡可能減少(防止裂紋的產(chǎn)生)二、用以制造高溫承壓元件的鋼管1具有足夠的蠕變強(qiáng)度、持久強(qiáng)度和持久塑性通常以持久強(qiáng)度為設(shè)計(jì)依據(jù)，保證在蠕變的條件下安全運(yùn)行2具有良好的高溫組織穩(wěn)定性長(zhǎng)期高溫下不發(fā)生組織變化3具有良好的的高溫抗氧化性要求材料在高溫條件下的氧化腐蝕速度小于0.1mm/a4具有良好的加工工藝性要求冷加工性(冷態(tài)彎曲)和焊接性2.鍋爐與壓力容器用鋼的分類一、工作溫度低于500的鋼材碳素鋼和低合金結(jié)構(gòu)鋼1鐵素體-珠光體結(jié)構(gòu)鋼屈服強(qiáng)度s為300-450mpa16mn，15mnv，15m

4、nvn加入合金元素，固溶強(qiáng)化，結(jié)晶強(qiáng)化作用2低碳貝氏體類型鋼屈服強(qiáng)度s為500-700mpa14crmnmovb延緩?qiáng)W氏體分解，得到貝氏體，增加強(qiáng)度3馬氏體型調(diào)質(zhì)高碳鋼屈服強(qiáng)度s為600mpa以上18mnmonb和14mnmonbb正火加回火，有良好的低溫韌性二、工作溫度高于500的鋼材低合金熱強(qiáng)鋼和奧氏體不銹鋼1低合金珠光體熱強(qiáng)鋼15crmo和12cr1mov，結(jié)晶強(qiáng)化，沉淀強(qiáng)化2低合金貝氏體熱強(qiáng)鋼12cr2mowvtib和12cr3movsitib，特點(diǎn)：合金數(shù)量多而量少，高溫強(qiáng)度高，抗氧化性強(qiáng)3奧氏體不銹鋼18-8型鉻鎳奧氏體不銹鋼：1cr18ni9ti和0cr18ni9ti，高溫強(qiáng)度高

5、，抗氧化性強(qiáng)，且具有很高的韌性和較好的加工工藝性3.碳素鋼一、碳素鋼中主要成分對(duì)性能的影響1碳的影響碳增加，強(qiáng)度增大，塑性減少，可焊性變差，時(shí)效敏感性降低2錳的影響脫氧(feo)脫硫，改善熱加工性能3硅的影響脫氧4硫的影響熱脆性5磷的影響冷脆性6氧的影響降低強(qiáng)度、塑性7氮的影響提高強(qiáng)度、硬度，降低塑性8氫的影響氫脆二、碳鋼的分類化學(xué)成分：高(含碳量在于0.65%)、中(含碳量0.25-0.65%)、低碳鋼(含碳量小于0.25%)用途：普通碳素結(jié)構(gòu)鋼、優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼和碳素工具鋼1普通碳素結(jié)構(gòu)鋼甲類鋼：按機(jī)械性能供應(yīng)(a)，鋼板，角鋼等2優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼按機(jī)械性能和化學(xué)成分供應(yīng)含碳量低：鋼板、容器、

6、螺釘、螺母含碳量中：齒輪、軸含碳量高：彈簧、鋼絲繩3碳素工具鋼(t)高硬度和耐磨性，制造刀具、量具、模具三、鍋爐與壓力容器常用碳素鋼承壓元件主要使用低碳鋼，因?yàn)樗苄?、韌性、加工工藝性和可焊性好(1)優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼10號(hào)和20號(hào)無縫鋼管20號(hào)鋼含碳量比10號(hào)鋼多一倍，強(qiáng)度高，屈服極限s和強(qiáng)度極限b高20%，時(shí)效敏感性低，多采用20號(hào)鋼(2)專用碳素鋼a3ga3r15g20g，沖擊韌性好，金屬表面和內(nèi)部缺陷少4.普通低合金結(jié)構(gòu)鋼低合金鋼是在碳素鋼的基礎(chǔ)上加入少量si,mn,cu,ti,v,nb,p等合金元素構(gòu)成的，它的含碳量較低，多數(shù)小于0.2%。其組織多數(shù)仍為f+p。由于少量合金元素的加入可以大

7、大提高鋼材的強(qiáng)度，并改善了鋼材的耐腐蝕性能和低溫性能。低合金鋼可軋制成各種鋼材，如板材，管材，棒材和型材等。它廣泛用于制造遠(yuǎn)洋輪船、大跨度橋梁，高壓鍋爐，大型容器，汽車，礦山機(jī)械及農(nóng)業(yè)機(jī)械等。大型化工容器材料采用16mnr，生量比碳鋼可減輕1/3。用15mnv制造球形貯罐，與碳鋼相比節(jié)省45%。焊接5.低合金熱強(qiáng)鋼在原油加熱，裂解，催化設(shè)備中，常用到許多能耐高溫的鋼材。如裂解爐管，要求承受650800高溫。20號(hào)鋼在540下于氧化性氣體中，因氧化強(qiáng)度只有50mpa。因?yàn)槭?。常用的抗氧化鋼cr13sial,cr25ti,cr17ti,cr25ni2熱強(qiáng)鋼12crmo,cr5mo,1cr18ni9ti,cr25ni206.不銹耐酸鋼是不銹鋼(耐大氣)和耐酸鋼(不銹)的總稱，鉻不銹鋼1cr13多用作化工機(jī)器中受力大的耐蝕零件，如軸，活塞桿，閥件，螺栓，浮閥等0cr13,cr17tif組織，有良好塑性鉻鎳不銹鋼1cr18ni918-8不銹鋼有較高的抗拉強(qiáng)度，較低屈服點(diǎn)，極好的塑性和韌性，焊接性能和冷彎成型性能好，用來制造貯罐，塔器，反應(yīng)釜，應(yīng)用最廣。7.低溫用鋼深冷分離，空分，液化氣貯罐低溫使用。低溫鋼平均含碳量0.080.18%，單相f組織，加入適量的mn,al,ti,nb,cu,v,n等元素改善鋼的綜合機(jī)械性能。常用低溫用鋼1)低合金低溫用鋼16mndr-40