压力容器常用钢材

发布日期:2017-01-04 08:32
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3.1.1 压力容器常用钢材
  1. 钢材形状:主要是板、管材和锻件
    1. 钢板

       

      1. 主要用途:壳体、封头、板状构件等
      2. 加工要求:下料、卷板、冲压、焊接、热处理
      3. 性能要求:较高的强度、良好的塑性、韧性、冷弯性能和焊接性能

      GB3531 低温压力容器用低合金钢钢板
      GB6654 压力容器用钢板

    2. 钢管

       

      1. 主要用途:接管、换热管等
      2. 主要类型:无缝钢管、直缝钢管和螺旋焊缝钢管
      3. 加工要求:下料、焊接、热处理
      4. 性能要求:较高的强度、良好的塑性、韧性、焊接性能

      请比较各类钢管的优缺点

    3. 锻件

       

      1. 主要用途:高压容器的平盖、端部法兰与长颈对焊法兰等
      2. 分级:Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ四个级别。级别越高, 要求检验项目越多,越严格,价格越高。

       

  2. 钢材类型

    按化学成分分类:碳素钢、低合金钢、高合金钢

    1. 碳素钢

      含碳量小于2.06%的铁碳合金,含有少量的硫、磷、硅、氧、氮等元素。

      压力容器用钢

      • 优质碳素结构钢:Q235-B、Q235-C钢板;10、20钢钢管;20、35钢锻件。
      • 压力容器专用钢板:20R (R表示压力容器专用钢板)

      20R的特点和应用场合:

      • 强度低,塑性和可焊性较好价格低廉;<\li>
      • 常用于常压或中、低压容器;
      • 也做垫板、支座等零部件材料。
    2. 低合金钢

      特点及优点

      • 是一种低碳低合金钢,合金元素含量较少(总量一般不超过3%),具有优良的综合力学性能,其强度、韧性、耐腐蚀性、低温和高温性能等均优于相同含碳量的碳素钢。
      • 采用低合金钢,不仅可以减薄容器的壁厚,减轻重量,节约钢材,而且能解决大型压力容器在制造、检验、运输、安装中因壁厚太厚所带来的各种困难。

      压力容器常用低合金钢

      • 钢板:16MnR、15CrMoR、16MnDR、15MnNiDR、 09MnNiDR;07MnCrMoNbR、07MnCrMoNbDR
      • 钢管:16Mn、09MnD;(D表示低温用钢)
      • 锻件:16Mn、20MnMo、16MnD、09MnNiD、2.25Cr-1Mo。

      应用介绍

      1. 16MnR
        • 屈服点为340MPa级的压力容器专用钢板
        • 是我国压力容器行业使用量最大的钢板
        • 具有良好的综合力学性能、制造工艺性能
        • 主要用于制造中低压压力容器和多层高压容器
      2. 16MnDR、15MnNiDR、 09MnNiDR

        低温压力容器用钢,工作在-20℃及更低温度的压力容器专用钢板

        • 16MnDR:可用于-40℃的钢种;液氨储罐等设备
        • 15MnNiDR:提高了低温韧性;-40℃级低温球形容器
        • 09MnNiDR:-70℃级低温压力容器用钢;用于制造液丙烯(-47.7℃)、液硫化氢(-61℃ )等设备
      3. 15CrMoR
        • 低合金珠光体热强钢
        • 中温抗氢钢板
        • 用于制造壁温不超过560℃的压力容器
      4. 20MnMo、 09MnNiD、 2.25Cr-1Mo锻件
        • 20MnMo:良好的热加工和焊接工艺性能;常制造使用温度为-40~470℃的重要大中型锻件
        • 09MnNiD:良好的低温韧性;常制造使用温度为-40~45℃的低温容器
        • 2.25Cr-1Mo:较高的热强性、抗氧化性和良好的焊接性能;常制造高温(350~480℃)、高压(~25MPa)、临氢压力容器
  3. 高合金钢

    压力容器中采用的低碳或超低碳高合金钢大多是耐腐蚀、耐高温钢;铬钢、铬镍钢、铬镍钼钢

    1. 铬钢:0Cr13
      • 是常用的铁素体不锈钢
      • 有较高的强度、塑性、韧性和良好的切削加工性能
      • 在室温的稀硝酸以及弱有机酸中有一定的耐腐蚀性
      • 但不耐硫酸、盐酸、热磷酸等介质的腐蚀
    2. 铬镍钢

      0Cr18Ni9、0Cr18Ni10Ti、00Cr19Ni10这三种钢均属于奥氏体不锈钢。

      • 0Cr18Ni9:在固溶态,具有良好的塑性、韧性、冷加工性,在氧化性酸和大气、水、蒸汽等介质中耐腐蚀性亦佳;但长期在水及蒸汽中工作时,0Cr18Ni9有晶间腐蚀倾向,并且在氯化物溶液中易发生应力腐蚀开裂。
      • 0Cr18Ni10Ti:具有较高的抗晶间腐蚀能力,可在-196℃~600℃温度范围内长期使用。
      • 00Cr19Ni10:为超低碳不锈钢,具有更好的耐蚀性。
    3. 铬镍钼钢:00Cr18Ni5Mo3Si2
      • 是奥氏体-铁素体双相不锈钢
      • 耐应力腐蚀、小孔腐蚀的性能良好,适用于制造介质中含氯离子的设备。
  • 复合板
    • 基层:与介质不接触,主要起承载作用,通常为碳素钢和低合金钢。
    • 复层:与介质直接接触,要求与介质有良好的相容性,通常为不锈钢、钛等耐腐蚀材料,其厚度一般为基层厚度的1/10~1/3。

    复合板应用特点:

    1. 用复合板制造耐腐蚀压力容器,可大量节省昂贵的耐腐蚀材料,从而降低压力容器的制造成本。
    2. 复合板的焊接比一般钢板复杂,焊接接头往往是耐腐蚀的薄弱环节,因此壁厚较薄、直径小的压力容器最好不用复合板。
  • 焊接材料
    • 压力容器零部件间焊接还需要焊条、焊丝、焊剂、电极和衬垫等焊接材料。
    • 一般应根据待连接件的化学成分、力学性能、焊接性能,结合压力容器的结构特点和使用条件综合考虑选用焊接材料,必要时还应通过试验确定。
    • 压力容器用钢的焊接材料可参阅有关标准。
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