关于压力容器制造选材问题的分析

中国建筑金属结构第壹期 (下 ) 贰零壹叁年壹月

关于压力容器制造选材问题的分析 乔杰,陈守栋 (山东省特种设备检验研究院烟台分院,山东烟台 2 6 4 0 0 0) 摘要:压力容器是一种被广泛应用于各种行业的特种设备,其安全性是一个不容忽视的问题。决定压力容器安全性的内在因素是结

构和材料性能,材料是构成设备的物质基础。因此文章主要针对压力容器壳体制造选材的问题进行了分析探讨。 关键词:压力容器;选材;问题分析 中图分类号:T D4 9 文献标识码:A 文章编号:1 6 7 1— 3 3 6 2( 2 0 1 3 )O卜0 0 3 9— 0 2

关的控制措施。 1 . 6充分了解加工工艺对于压力容器设备制造加工工艺,制造人员一定要有充分的了解,选材时应注意如:冷、热加工性能等。 硫化物应力腐蚀裂纹:由于流体无论是酸性还是碱性介质 1 . 7材料来源的,只要含有硫化氢的液态水,都有可能引起敏感材料的硫化普通材料可直接采购,但特殊材料就要花时间来采购。在物应力腐蚀开裂。 允许的情况下优先选用压力容器规范推荐的材料及国内标准中临氢使用:在常温下,气态氢即便在压力高的情况下也不已有的材料,并尽量采用国产材料。 容易渗透到钢中去。但当氢气渗透到钢的内部时,说明使用温 2材料选择比较 . 度已经高于低碳钢所能承受的最高温度 2 2 0 2 2,使得低碳钢内 在选择材料时,还应考虑其经济合理性,如:①在碳素钢

1材料选择影响因素 1 . 1介质介质的性能对压力容器制造选材方面具有极大的影Ⅱ向作用,其性能主要是指介质的腐蚀性。因此在选材时可根据不同材料的性能加以选用或者参考已经在运行的装置的使用情况来选材。

在制造压力容器时要注意各种材料之间的特性,尤其在焊接时,很可能会有电化学腐蚀等现象发生,因此要时刻做好相

部发生变化 (与碳生成甲烷产生脱碳 ),而生成的甲烷气体集聚在晶界等空隙中就造成裂缝或气泡。 应力腐蚀裂纹:金属材料在特定介质中,受应力作用后经定时间作用而引起的开裂。这是由于介质中有能引起应力腐蚀的成分,最常见的为氯化物。应力腐蚀开裂不仅与介质有关, 还与特定的材料有关,低碳钢在含氯离子介质中不会产生应力 一

与低合金高强度钢之间选择,

如果所需钢板厚度小于 8 m m时, 可用碳素钢钢板 (多层容器用材除外 );②普通碳素钢适用在刚度或结构设计为主的场合,并根据压力、温度、介质等使用限制,依次选用 Q 2 3 5 B、Q 2 3 5 C、Q 2 4 5 R、Q 3 4 5 R等钢板; ③衬里、复合、堆焊等结构形式适用于不锈钢钢板厚度大于 1 2 mm时;④不锈钢应尽量不用作设计温度小于或等于 5 0 0 2的耐热用钢;⑤珠光体耐热钢应尽量不用作设计温度小于或等于3 5 0 2的耐热用钢。在应使用珠光体耐热钢作耐热或抗氢用途时,应尽量减少合并钢材的品种、规格。 3压力容器壳体常用材料我们在日常的压力容器设计中,一般情况下,壳体所使用的材料为碳素钢、低合金钢以及高合金钢钢板。现就这几种常用材料谈一下选材时应考虑的几点因素。 3 . 1碳素钢和低合金钢钢板压力容器壳体用碳素钢和低合金钢钢板制造考虑因素:’ 正常状态下使用的钢板:①用于多层容器内筒的 Q 2 4 5 R 和Q 3 4 5 R;②厚度大于 3 6 m m的 Q 2 4 5 R和 Q 3 4 5 R;③厚度大 下列钢板应对每张热处理钢板进行拉伸和 v型缺口冲击

腐蚀开裂,而奥氏体不锈钢却极易在含氯离子介质中发生应力腐蚀开裂。因此,在奥氏体不锈钢容器进行水压试验时,要严格控制水中氯离子的含量。 1 . 2温度结构材料性能受温度影响作用较大。由于材料的强度跟抗

氧化性对温度适应都有一个最高值与最低值,当材料的工作环境承受温度超过最高临界值时,说明该材料已不宜使用。当材料使用温度高于临界点时,材料会发生蠕变,即使低于屈服限。 因此在长期高温状态下工作,材料最终会发生永久性变形,导致材料失效;当材料的工作温度低于最低临界值时,材料的特性 (延性及韧性 )会逐步消失。设备的选材必须保证材料在低温工作中还能保其特性,因此,对于材料选材方面对温度的承于 1 6 a r m的 Q 3 7 0 R。 受范围要有一定的明确标准。 1 . 3压力

试验:①调质热处理钢板;②多层容器的内筒钢板;③壳体厚 度大于 6 0 m m的钢板。 下列壳体用钢板 (不包括多层容器的层板 )应全部都进行超声检测,钢板超声检测方法和质量等级按 J B f r 4 7 3 0 . 3的规定:①厚度大于 3 0~3 6

a r m的 Q 2 4 5 R,质量等级应不低于Ⅲ

级;②厚度大于 3 6 m m的 Q 2 4 5 R,厚度大于 2 5 m m的Q 3 7 0 R、 M n— M0系、C r - M o系、C r - Mo— V系,厚度大于 2 0 am的 r 1 6 M n D R、 N i系低温钢(调质状态除外 )质量等级应不低于Ⅱ级流体的高速运动会对设备产生一定的损害,如:冲蚀、磨③大于 1 6 mm的调质状态是用的钢板,多层容器内筒钢板,质蚀和汽蚀等,特别是在运行过程中水质含有固体颗粒时,对设量等级不低于 I级。④介质毒性程度为极度或高度危害,在湿备的冲击是巨大的。因此在制造设备选材时要充分考虑这一点, H: s环境中使用,设计压力大于或等于 I O MP a的钢板,质量等并做出相应的防护措施。 级应不低于Ⅱ级。 1 . 5材料的相容性

设备所用材料的厚度由压力和尺寸这两方面决定。若增加选用材料的厚度,不仅会影响设备性能和加工工艺,同时还会增加成本。因此,在现阶段,设备使用材料均以高强度钢来代替,特别是针对于大直径、高压力的设备。而对于低压容器, 只要根据压力计算得出的厚度,能保证结构稳定性的需要,就不需要使用高强度钢。 1 . 4流体运动冲击

当碳素钢和碳锰钢长期处于高温 4 2 5℃或超过该温度时, (下转第1 0 9页)

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