鍋爐及壓力容器常用鋼材知識(shí)
發(fā)布時(shí)間：2011-04-16 12:34:58 瀏覽：次
1. 鍋爐及壓力容器對(duì)鋼材性能的要求主要是按工作條件進(jìn)行分類(lèi)糟袁。
一般可分為兩大類(lèi)： 一、用以制造室溫及中溫承壓元件的鋼板與鋼管 這類(lèi)鋼板具有以下特點(diǎn)： 1 有較高的室溫強(qiáng)度 在設(shè)計(jì)上通常以屈服極限σs和強(qiáng)度極限σb為設(shè)計(jì)依據(jù)奖恰，要求有較大的σs和σb良好的韌性性能，材料需具有足夠的韌性防止脆性斷裂宛裕，在考慮強(qiáng)度的同時(shí)也不能忽略韌性瑟啃。 (1) 材料的韌性通常用沖擊韌性值αk表示。 壓力容器用鋼的沖擊韌性要求 沖擊韌性值 αk(N·m/cm2) 20℃ ≥60 -40℃ ≥35
(2)在壓力容器設(shè)計(jì)時(shí)還需要考慮鋼材的時(shí)效韌性 時(shí)效就是鋼材經(jīng)冷加工變形后揩尸，在室溫或較高溫度下蛹屿，沖擊韌性隨時(shí)間變化屁奏。通常在200-300℃，沖擊韌性值顯著降低错负。一般要求下降率不超過(guò)50%坟瓢。 由于壓力容器斷裂過(guò)程分為在缺陷處形成裂紋和裂紋擴(kuò)散兩個(gè)階段，相應(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)生犹撒，要求如上表所示 (2)選用韌性更高的材料折联，以求在裂紋產(chǎn)生后能夠阻止裂紋擴(kuò)展。（要求溫度比無(wú)塑性轉(zhuǎn)變溫度NPT高一定數(shù)值栈站，例如元件的設(shè)計(jì)應(yīng)力為屈服極限σs一半時(shí)疟弹，要高17℃）
3 較低的缺口敏感性 制造過(guò)程中，開(kāi)孔和焊接會(huì)產(chǎn)生局部應(yīng)力集中歇刺，要求材料有較低的缺口敏感性福晋，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)材料的韌性章慌、塑性 (2)在焊縫內(nèi)產(chǎn)生各種缺陷 其中(1)国享、(2) 均會(huì)產(chǎn)生裂紋 在壓力容器選材料時(shí)需考慮 (1)適當(dāng)?shù)暮附硬牧虾秃附庸に?nbsp;(2)材料中碳的當(dāng)量值(保證材料具有較好的可焊性) (3)材料具有良好的塑性(碳鋼和碳錳鋼δs不低于16%，合金鋼δs不低于14%) (4)良好的低倍組織 (5)鋼材的分層惨侵、非金屬夾雜物、氣孔版痪、疏松等缺陷盡可能減少(防止裂紋的產(chǎn)生) 二蓉肤、用以制造高溫承壓元件的鋼管 1 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 2 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)什箭，保證在蠕變的條件下安全運(yùn)行 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/a 4 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(lèi) 一棋捷、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σs為300-450MPa 16Mn，15MnV最仑，15MnVN加入合金元素藐俺，固溶強(qiáng)化，結(jié)晶強(qiáng)化作用 2 低碳貝氏體類(lèi)型鋼 屈服強(qiáng)度σs為500-700Mpa 14CrMnMoVB延緩?qiáng)W氏體分解泥彤，得到貝氏體欲芹，增加強(qiáng)度 3 馬氏體型調(diào)質(zhì)高碳鋼 屈服強(qiáng)度σs為600Mpa以上 18MnMoNb和14MnMoNbB正火加回火，有良好的低溫韌性
二吟吝、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菱父，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剑逃，特點(diǎn)：合金數(shù)量多而量少浙宜，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蛹磺，高溫強(qiáng)度高粟瞬，抗氧化性強(qiáng)同仆，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 碳增加裙品，強(qiáng)度增大俗批，塑性減少，可焊性變差林慷，時(shí)效敏感性降低 2 錳的影響 脫氧(FeO)脫硫浓蜈，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)度否胸、硬度芳迅，降低塑性 8 氫的影響 氫脆 二、碳鋼的分類(lèi) 化學(xué)成分：高(含碳量在于0.65%)馆梦、中(含碳量0.25-0.65%)蕾胶、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(lèi)鋼：按機(jī)械性能供應(yīng)(A)桐继，鋼板刘耀，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、容器蚤弃、螺釘召藻、螺母 含碳量中：齒輪、軸 含碳量高：彈簧偿尘、鋼絲繩 3 碳素工具鋼(T) 高硬度和耐磨性忆某，制造刀具、量具阔蛉、模具
三弃舒、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)樗苄宰丛㈨g性聋呢、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(wú)縫鋼管 20號(hào)鋼含碳量比10號(hào)鋼多一倍，強(qiáng)度高颠区，屈服極限σs和強(qiáng)度極限σb高20%削锰，時(shí)效敏感性低，多采用20號(hào)鋼 (2) 專(zhuān)用碳素鋼 A3g A3R 15g 20g毕莱，沖擊韌性好喂窟，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，它的含碳量較低央串，多數(shù)小于0.2%磨澡。其組織多數(shù)仍為F+P。由于少量合金元素的加入可以大大提高鋼材的強(qiáng)度，并改善了鋼材的耐腐蝕性能和低溫性能队乔。 低合金鋼可軋制成各種鋼材隅贫，如板材，管材拾肚，棒材和型材等做销。它廣泛用于制造遠(yuǎn)洋輪船、大跨度橋梁奶匆，高壓鍋爐对夹，大型容器，汽車(chē)晕围，礦山機(jī)械及農(nóng)業(yè)機(jī)械等极哨。 大型化工容器材料采用16MnR，生量比碳鋼可減輕1/3黑寻。用15MnV制造球形貯罐硼屁，與碳鋼相比節(jié)省45%。 焊接 5. 低合金熱強(qiáng)鋼 在原油加熱晶恨，裂解赠懊，催化設(shè)備中，常用到許多能耐高溫的鋼材抗斤。如裂解爐管囚企，要求承受650～800℃高溫。 20號(hào)鋼在540℃下于氧化性氣體中瑞眼，因氧化強(qiáng)度只有50MPa龙宏。因?yàn)槭?nbsp;常用的抗氧化鋼 ——Cr13SiAl,Cr25Ti,Cr17Ti,Cr25Ni2 熱強(qiáng)鋼 ——12CrMo,Cr5Mo,1Cr18Ni9Ti,Cr25Ni20 6. 不銹耐酸鋼 是不銹鋼(耐大氣)和耐酸鋼(不銹)的總稱(chēng)， 鉻不銹鋼——1Cr13多用作化工機(jī)器中受力大的耐蝕零件负拟，如軸，活塞桿歹河，閥件掩浙，螺栓，浮閥等 0Cr13,Cr17Ti F組織秸歧，有良好塑性 鉻鎳不銹鋼——1Cr18Ni9 18-8不銹鋼 有較高的抗拉強(qiáng)度厨姚，較低屈服點(diǎn)，極好的塑性和韌性键菱，焊接性能和冷彎成型性能好谬墙，用來(lái)制造貯罐，塔器经备，反應(yīng)釜育另，應(yīng)用最廣。 7. 低溫用鋼 深冷分離，空分衷谋，液化氣貯罐低溫使用溉谣。 低溫鋼平均含碳量0.08～0.18%，單相F組織榜寸，加入適量的Mn,Al,Ti,Nb,Cu,V,N等元素改善鋼的綜合機(jī)械性能胧含。 常用低溫用鋼 1) 低合金低溫用鋼 16MnDR -40℃ 機(jī)械性能優(yōu)于一般低碳鋼 2) 鎳鋼 2.25% -60℃ 3.5% -100℃ 9% -200℃ 3) 高錳奧氏體鋼 15Mn25Al4 其中Mn是形成A的基本元素，Al作為穩(wěn)定A的元素怠竞。 4) 鉻鎳奧氏體不銹鋼 18-8奧氏體不銹鋼 國(guó)外低溫設(shè)備用鋼费控，以高鉻鎳為主，其次用鎳鋼哨遭，銅咸培，鋁。
