辽宁压力容器设计人员培训班选材要求.ppt

2011年辽宁省D级压力容器设计、审核人员培训班,选材要求中国石油辽阳石化公司 胡丽莉2011年4月,讨论的主要内容,一、选材原则二、材料性能三、常用材料四、材料问题讨论,2,一、选材原则,1、选材依据：容器的使用条件；材料的机械性能；材料的耐蚀性能；材料的加工性能；材料的价格及来源；同一工程设计中用材要统一。,3,一、选材原则,2、选材考虑因素1）选择压力容器受压元件用钢时应以下因素：容器的使用条件：设计温度、设计压力、介质特性和操作特点；材料的性能：力学性能、工艺性能、化学性能和物理性能；容器的制造工艺以及经济合理性。2）优选采用压力容器规范推荐的材料及国内材料标准中已有的材料。,4,二、材料性能,3）压力容器材料不仅要具有高的屈服极限，而且具有一定的屈强比（ReL/Rm）。屈强比反映了材料承受外载能力的能力,屈强比愈小，结构零件的可靠性愈高。压力容器用材的屈强比一般为 0.60.7。碳素钢的屈强比一般为 0.6 左右，低合金高强度钢为 0.650.75，合金结构钢为0.85。4）要求压力容器材料具有良好的塑性，可以顺利地进行某些成型工艺，同时，良好的塑性使零件在使用时万一超载，能由于塑性变形使强度提高而避免突然袭击断裂。,5,一、选材原则,5）由于冲击功 AKV是金属材料各项机械性能标中对材料的化学成分、冶金质量、组织状态及内部缺陷等比较敏感的一个质量指标，而且也是衡量材料脆性转变和断裂特性的重要指标，所以对压力容器用钢来说，尤其是低温压力容器冲击功是一项重要的性能指标。6）钢材要有良好的冶金质量。7）较好的成型性能和焊接性能。8）与受压元件相焊接的非受压元件用钢应是焊接性良好的钢材。,6,一、选材原则,9）用于制造压力容器受压元件的焊接材料，应当保证焊缝金属的力学性能高于或等于母材规定的限制，当需要时，其他性能也不得低于母材的相应要求；10）压力容器受压元件用钢材使用温度上限：a)为标准各许用应力表中各钢号许用应力所对应的最高温度；b)碳素钢和碳锰钢钢材在高于425温度下长期使用时应考虑钢中碳化物相的石墨化倾向；c)奥氏体型钢材的使用温度高于525时，钢中含碳量应不小于0.04%。,7,一、选材原则,3、选材一般原则1）碳素钢用于介质腐蚀性不强的常压、低压容器，壁厚不大的中压容器，以及其它由刚性或结构因素决定壁厚的场合。2）低合金高强钢用于介质腐蚀性不强，壁厚大于8mm的受压容器。3）珠光体耐热钢用于抗高温氢或硫化氢腐蚀或设计温度350650 的压力容器。4）不锈钢用于介质腐蚀性较高，防铁离子污染，或设计温度大于500 或设计温度低于-100 的容器。,8,一、选材原则,5）不含稳定化元素且含碳量大于0.03%的奥氏体不锈钢需要经过焊接或400 以上热加工时，不应以上热加工时，不应用于可能引起不锈钢晶间腐蚀的环境。6）在强大设计为主的场合，应根据使用条件依次选用Q235系列、Q245R、Q345R钢板。7）所需不锈钢厚度大于12mm时，应尽量采用复合、堆焊、衬里结构。,9,二、材料性能,1、金属材料的性能：包括使用性能和制造工艺性能两个方面。1）使用性能金属材料在使用条件下所表现的性能。它包括材料的力学性能和物理、化学性能。a)力学性能是金属在外力作用下所显示与弹性和非弹性反应相关或涉及应力-应变关系的性能，或金属在外力作用时表现出来的性能。它是反映金属抵抗各种损伤作用能力的大小，是衡量金属材料使用性能的重要指标。力学性能指标主要包括强度、塑性、韧性、硬度和断裂力学等。,10,二、材料性能,b)物理、化学性能密度、熔点、导热性、导电性、热膨胀性、磁性、抗氧化性、耐腐蚀性等。2）制造工艺性能：材料承受各种冷、热加工的能力。a)冷加工：冷成型、切削性能等。达到规定的几何形状和尺寸，公差配合，表面粗糙度等的要求。b)热加工：压力加工性能（塑性变形）、焊接性能（连接）、热处理（性能潜力）等。,11,二、材料性能,2、材料性能概念 1）强度：金属抵抗永久变形和断裂的能力。常用的强度判据如屈服强度、抗拉强度。a)抗拉强度(Rm):它表现材料在拉断前所能承受的最大应力值，超越此应力值材料就进入低应力破坏阶段，所以抗拉强度也表示材料抵抗断裂的能力,通过拉伸试验获得。b)屈服强度（ReL）：它表现材料发生塑性变形的最小应力,反映材料抗微量塑性变形的能力,通过拉伸试验获得。,12,二、材料性能,2）塑性：断裂前材料发生不可逆永久变形能力。常用的塑性判据是伸长率A。伸长率（A）：试样拉断后的伸长量与原长之比，表现材料被拉伸的程度，通过拉伸试验获得。3）韧性：金属在断裂前吸收变形能量的能力。判据是冲击功AKV。冲击功(AKV)：材料在受到外加冲击负荷的作用下,断裂时消耗的功除以试样缺口断面面积而得到的商值，即在规定温度下试样抵抗冲击载荷时所吸收的能量。通过冲击试验获得。,13,二、材料性能,4)硬度(HB):材料表面抵抗较硬物体划刻或压入的能力。5)冷弯性能:用于衡量材料在室温时的塑性。6)蠕变:在规定温度及恒定力作用下，材料塑性变形随时间而增加的现象。a)蠕变极限（Rn）：在规定温度下，引起试样在一定时间内蠕动总伸长率或恒定蠕变速率不超过规定值的最大应力。b)持久强度（RD）：在给定的温度下,使材料经过规定时间发生断裂的应力,是材料在高温长期负荷作用下抵抗断裂的能力。,14,二、材料性能,7)疲劳：材料在循环应力和应变作用下，在一处或几处产生局部永久性累积性损伤，经一定循环次数后产生裂纹或突然发生完全断裂的过程。a)高周疲劳:材料在低于其屈服强度的循环应力作用下，经105以上循环次数而产生的疲劳。b)低周疲劳:材料在接近或超过其屈服强度的循环应力作用下，经102105塑性应变循环次数而产生的疲劳。c)热疲劳:温度循环变化产生的循环热应力所导致的疲劳。,15,二、材料性能,8）脆性转变温度TC：具有体心立方结构的金属都有冷脆性,随着温度的降低，断裂从韧性转变为脆性,这一转变温度称为脆性转变温度。9）断裂韧性KIC：第一类裂纹尖端应力强度因子的临界值,又称为平面应变条件下的断裂韧性。反映材料抵抗裂纹失稳扩展，即抵抗脆性断裂的能力。,16,二、材料性能,3、影响金属材料性能的因素1）化学成分a)含碳量增加，则强度、硬度提高，而塑性、韧性下降。b)合金元素各有不同的作用：Mn增加可提高强度（但应控制1.9%V、Ti、Nb等元素细化晶粒，提高韧性及材料致密度。Mo提高钢的热强性能、在高温时保持足够强度、细化晶粒，防止钢的过热倾向。Cr、Ni提高钢的热强性能、高温氧化性和耐腐蚀性。,17,二、材料性能,c)有害元素：P、S形成低熔点化学物，导致热脆性和冷脆性，使塑性、韧性下降。2)组织结构奥氏体:强度硬度不高，塑性韧性很好，无磁性。铁素体:强度硬度低，塑性韧性好。珠光体:性能介于铁素体与渗碳体之间。马氏体:具有很高的强度和硬度，但很脆；延展性差，易导致裂纹。,18,二、材料性能,3)晶粒度：常见18级。8级细小而均匀、综合力学性能好。4)状态供货:热轧、调质、正火状态供货，以正火状态组织性能最好。5)加工工艺对组织性能影响冷作变形会带来纤维组织、加工硬化及残余内应力。热变形会提高材料塑性变形能力及降低变形抗力。,19,二、材料性能,6）温度对材料机械性能的影响 a)材料的屈服极限、强度极限和弹性模量随温度的升高而降低。如果设备的操作温度较高，则必须选用在相应温度下能保持其强度指标的材料。如果材料在高温下承受高的应力，则材料的抗蠕变性能是关键性的。b)低温情况下，通常塑性金属材料往往以脆性方式破坏。引起钢制焊接压力容器脆性破坏的因素非常复杂。它取决于材料的晶格结构，板材的厚度，加工后的残余应力、结构缺陷以及材料的使用温度。以夏比 v 型缺口冲击试验来检验材料对脆性破坏的敏感性。c)不同的温度对应不同的许用应力。,20,二、材料性能,4、金属材料耐腐蚀性能 耐腐蚀性能是金属材料抵抗介质腐蚀的能力。压力容器中处理的介质大多数具有腐蚀性的，在设计中必须根据操作介质来选择耐腐蚀材料。引起材料腐蚀的因素多种多样，工程中常将常见的腐蚀情况分为：均匀腐蚀、点蚀、应力腐蚀、晶间腐蚀、氢脆、磨蚀等。,21,二、材料性能,1）均匀腐蚀 均匀腐蚀是整个金属表面均匀地发生腐蚀，这种腐蚀相对其它形式的腐蚀其危害最小。GB150 中 C2只考虑均匀腐蚀 C2=KB其中 B设计寿命(年)K腐蚀速率(mm/年),22,二、材料性能,2）应力腐蚀 应力腐蚀是指金属在持久拉应力和腐蚀性环境联合作用下产生腐蚀裂纹,并使裂纹迅速扩展,从而可能出现的早期性破坏的腐蚀形式。几种常见的应力腐蚀环境:a）碳钢及低合金钢焊制容器对 NaOH 的应力腐蚀与介质浓度、温度有关。当超过以下范围的碳钢、低合金钢材料产生应力腐蚀。,23,二、材料性能,b）湿 H2S 应力腐蚀 介质同时符合下列条件时，即为湿 H2S 应力腐蚀环境：温度小于等于（60+2P）；P 为压力，MPa H2S 分压大于等于 0.00035MPa 即相当于常温在水中 H2S 溶解度大于等于 10p.p.m；介质中含有液相水或处于水的露点温度以下；PH9 或有氰化物(HCN)存在。,24,二、材料性能,C）液氨应力腐蚀环境 当容器接触的液氨介质同时符合下列各项条件时，即为液氨应力腐蚀环境：介质为液态氨，含水量不高（0.2%）,且有可能受空气(O2或 CO2)污染的场合；使用温度高于5。d）奥氏体不锈钢材料在氯化物溶液、高温水、高浓度 NaOH 等介质往往产生应力腐蚀。对于应力腐蚀环境的容器除进行焊后消除应力热处理，在焊接要求、焊接接头硬度等方面都要提出具体要求。,25,二、材料性能,3）氢腐蚀环境 引起这种腐蚀有合成氨、合成甲醇、石油加氢等工业生产。设计温度大于等于 200与氢气氛相接触的压力容器用钢应按纳尔逊曲线选材，并应留有 20以上的温度安全裕度。满足于曲线的碳素钢和珠光体耐热钢在氢气氛中使用须经过焊后消除应力热处理。奥氏体不锈钢在氢分压范围的氢气中使用都是满意的，焊后也无必要进行消除应力热处理。,26,二、材料性能,4）晶间腐蚀 可能引起晶间腐蚀环境必须是存在电解质的电化学腐蚀环境，奥氏体不锈钢晶间腐蚀的电解质主要是酸性介质。如：工业醋酸、甲酸硝酸、草酸、盐酸、硫酸、磷酸等。防晶间腐蚀的措施：a）固熔化处理;b）降低钢中碳含量 c）添加稳定碳化物的元素（Nb.Ti.Ni）,27,二、材料性能,5、制造工艺性能 压力容器应考虑的制造工艺性能有焊接性、锻造性、切削加工性、热处理性及冲压性等。1）对压力容器来说重要的是材料的焊接性,一般控制材料的含碳量小于 0.25%。材料的含碳量越高，热影响区的硬化与脆化倾向越大，在焊接应力作用下容易产生裂纹。2）应变硬化：在常温下钢材经过塑性变形后，内部组织将发生变化，晶粒沿变形最大的方向被伸长，晶格被扭曲，降低钢材的塑性和韧性，提高了钢材的抗变形能力，这种现象称为应变硬化或加工硬化。,28,二、材料性能,3）热处理 常用的热处理工艺：A，退火；N，正火；T，回火；Q，淬火；Q+T，调质。压力容器常用热处理有两类:产品热处理：焊后热处理、焊后消氢处理。原材料的热处理：恢复材料力学性能热处理、改善材料力学性能热处理、固溶处理。恢复材料力学性能热处理也可以与产品热处理合并进行。,29,三、常用材料,1、压力容器材料标准1）钢板GB 713锅炉和压力容器用钢板GB 3531低温压力容器用低合金钢钢板GB 19189压力容器用调质高强度钢板GB 24511承压设备用不锈钢钢板及钢带NB/T 47002.1 压力容器用爆炸焊接复合板 第 1 部分：不锈钢钢复合板NB/T 47002.2 压力容器用爆炸焊接复合板 第 2 部分：镍钢复合板,30,三、常用材料,1）钢板NB/T 47002.3 压力容器用爆炸焊接复合板 第 3 部分：钛钢复合板NB/T 47002.4 压力容器用爆炸焊接复合板 第 4 部分：铜钢复合板2）钢管GB/T8163输送流体用无缝钢管GB9948石油裂化用无缝钢管GB6479化肥设备用高压无缝钢管GB 5310高压锅炉用无缝钢管,31,三、常用材料,2）钢管GB 13296锅炉、热交换器用不锈钢无缝钢管GB/T 14976流体输送用不锈钢无缝钢管GB/T 21832奥氏体铁素体型双相不锈钢焊 接钢管GB/T 21833奥氏体铁素体型双相不锈钢无缝钢管GB/T 12771流体输送用不锈钢焊接钢管GB/T 24593锅炉和热交换器用奥氏体不锈钢焊接钢管,32,三、常用材料,3）锻件NB/T 47008-2010(JB/T 4726)承压设备用碳素钢和合金钢锻件NB/T 47009-2010(JBIT 4727)低温承压设备用低合金钢锻件NB/T 47010-2010(JBIT 4728)承压设备用不锈钢和耐热钢锻件,33,三、常用材料,2、碳素钢、低合金钢材料基本要求1）化学成分：a)用于焊接的碳素钢、低合金钢：C0.25%、P0.035%、S0.035%b)压力容器专用钢中的碳素钢、低合金钢:P0.030%、S0.020%；c)标准抗拉强度下限值大于等于540Mpa材料：P0.025%、S0.015%；d)设计温度低于-20且标准抗拉强度下限值大于等于540Mpa材料：P0.020%、S0.010%；,34,三、常用材料,2）冲击功,35,三、常用材料,3）断后伸长率注1：碳含量高影响焊接性能；磷含量高降低钢的塑性和韧性，尤其是低温韧性；硫含量高产生热脆，导致开裂，并使焊缝产生气孔和裂纹。注2：为防止碳素钢和低合金钢制压力容器发生脆性破坏，规定了最低冲击功和断后伸长率的要求。,36,三、常用材料,3、碳素钢和低合金钢钢板基本要求1）下列碳素钢和低合金钢钢板,应在正火状态下使用：a)用于多层容器内筒的Q245R 和Q345R；b)用于壳体的厚度大于36mm 的Q245R 和Q345R；c)用于其他受压元件(法兰、管板、平盖等)的厚度大于50mm 的Q245R 和Q345R；d)在湿H2S应力腐蚀环境中使用。,37,三、常用材料,2）钢板超声检验：,38,三、常用材料,2）钢板超声检验：,39,三、常用材料,3）Q235 系列钢板的使用规定a)P0.035%、S0.035%的要求；b)厚度6mm 应进行冲击试验，使用温度低于20至0、厚度 6mm 的Q235C 钢板，容器制造单位应附加横向试样的0冲击试验；c)钢板应进行冷弯试验；d)容器的设计压力小于1.6MPa；e)使用温度：Q235B 钢板为20300；Q235C 钢板为0300；f)用于壳体厚度：Q235B 和Q235C 不大于16mm。用于其他受压元件的厚度：Q235B 不大于30mm，Q235C 不大于40mm；g)不得用于毒性程度为极度或高度危害介质。,40,三、常用材料,4、高合金钢钢板基本要求a)钢板的交货状态应按GB 24511 的相应规定:铁素体型钢板退火状态;奥氏体铁素体型钢板固溶热处理状态;奥氏体型钢板固溶热处理状态.b)GB 24511 热轧厚钢板、热轧钢板及钢带的厚度允许偏差分为普通精度和较高精度两个等级，压力容器一般采用普通精度，需采用较高精度（代号PT）时，应在设计文件中规定。c)设计文件中应规定表面加工类型。压力容器中热轧产品一般采用1D 级，冷轧产品一般采用2B 级。,41,三、常用材料,d)受压元件用钢板使用温度下限按下列规定：铁素体型钢板为0；奥氏体-铁素体型钢板为-20；奥氏体型钢材的使用温度高于或等于-196时，可免做冲击试验。低于-196-253，由设计文件规定冲击试验要求。,42,三、常用材料,43,5、不锈钢-钢复合板a）技术要求应符合NB/T 47002.1 的规定。对不计入强度计算的奥氏体型不锈钢覆材，可选用GB24511 以外的国家标准中的钢号，该覆材钢号的技术要求允许低GB24511 相应钢号的规定。b)复合板的未结合率不应大于5%，设计文件中应规定复合板的级别。c）使用温度范围应同时符合标准对基材和覆材使用温度范围的规定。d）复合界面的结合剪切强度应不小于 210MPa。,三、常用材料,44,6、碳素钢和低合金钢钢管1）GB/T 8163 中10、20 钢和Q345D 钢管的使用规定如下：a)不得用于换热管；b)设计压力不大于4.0MPa；c)10、20 和Q345D 钢管的使用温度下限相应为-10、0和-20；d)钢管壁厚不大于10mm；e)不得用于毒性程度为极度或高度危害的介质。,三、常用材料,45,2）GB 9948 中各钢号钢管使用规定如下：a）换热管应选用冷拔或冷轧钢管，钢管的尺寸精度应选用高级精度；b）外径不小于70mm，且壁厚不小于6.5mm 的10 和20 钢管，应分别进行-20和0的冲击试验。C）10 和20 钢管的使用温度下限分别为-20和0。3)GB5310 中的12Cr1MoVG 钢管用作换热管时，应选用冷拔或冷轧钢管。,三、常用材料,46,4）GB6479 中各钢号钢管使用规定如下：a)钢中含硫量应不大于0.020%；b)换热管应选用冷拔或冷轧钢管，钢管尺寸精度应选用高级精度；c)外径不小于70mm，且壁厚不小于6.5mm 的20 和16Mn 钢管，应分别进行0和-20的冲击试验。d)20 和16Mn 钢管的使用温度下限分别为0和-20。,三、常用材料,47,5)使用温度低于-20的钢管，其使用状态和钢管的使用温度下限见下表，表中16Mn 钢的化学成分应符合P0.025%、S0.012%的规定,三、常用材料,48,7、高合金钢钢管1）GB/T 14976 中的钢管不得用于换热管。2）GB/T 21833 中的钢管如用于换热管时，应选用冷拔或冷轧钢管，钢管的尺寸精度应选用高级精度。3）GB/T 12771 中的类类钢管允许使用，但不得用于换热管,图样上应注明所选用的钢管类别。类钢管的许用应力可选用GB/T 14976 中相应钢号无缝钢管的许用应力。类和类钢管使用规定如下：a)设计压力小于10.0MPa；b)不得用于毒性程度为极度或高度危害介质。,三、常用材料,49,4）GB/T 24593 中的钢管使用规定如下：a)钢管应逐根进行涡流检测；b)设计压力小于10.0MPa；c)不得用于毒性程度为极度或高度危害的介质。5）GB/T 21832 中的类和类钢管允许使用，但不得用于换热管。图样应上注明所选用的钢管类别。类钢管的许用应力可选用GB/T 21833 中相应钢号无缝钢管的许用应力。,三、常用材料,50,6）GB/T 21832 中的类钢管仅用于换热管。图样上应注明钢管类别（类）。钢管的外径允许偏差应按高级精度交货。该类钢管的使用规定如下：a)钢管应逐根进行涡流检测；b)设计压力小于10.0MPa；c)不得用于毒性程度为极度或高度危害介质。7)钢管的使用温度下限应按下列规定：a)GB/T 21832 和GB/T21833 各钢号钢管为-20；b)GB 13296、GB/T 14976、GB/T 12771 和GB/T 24593 各钢号钢管-196。,三、常用材料,51,8、碳素钢和低合金钢钢锻件1）钢锻件的级别由设计文件规定，并应在图样上注明（在钢号后附上级别符号），下列钢锻件应选用级或级：a)用作容器筒体和封头的筒形、环形、碗形锻件；b)公称厚度大于300mm 的低合金钢锻件；c)标准抗拉强度下限值等于或大于540MPa 且公称厚度大于200mm 的低合金钢锻件；d)使用温度低于-20且公称厚度大于200mm 的低温用钢锻件。,三、常用材料,52,2）用于设计温度高于300的 20MnMoNb、20MnNiMo、12Cr2Mo1V 和12Cr3Mo1V 级或级钢锻件，设计文件中应规定钢锻件按批（级）或逐件（级）进行设计温度下的高温拉伸试验。3）用于抗回火脆化要求的12Cr2Mol、12Cr2Mo1V 和12Cr3MolV 钢锻件，技术文件中应注明其化学成分和力学性能的特殊要求。,四、材料问题讨论,53,1、材料代用问题1）“以优代劣”问题a)压力容器用低合金钢，虽然其强度等力学性能指标优于碳素钢，但其可焊性不如碳钢好。低合金钢代用碳钢时，应相应修改焊接材料要求。b)压力容器用低合金钢，虽然其强度等力学性能指标优于碳素钢，但其抗应力腐蚀能力却不如碳钢好。随着材料强度级别的提高，相应对应力腐蚀开裂的敏感性加大。材料代用时如考虑不周将会给压力容器的安全使用留下隐患。,四、材料问题讨论,54,c)镇静钢虽然在价格和强度指标上要优于沸腾钢，但是，当用于制造搪玻璃容器时，沸腾钢的涂搪效果反而比镇静钢好。d)奥氏体不锈钢耐通常介质腐蚀效果优于碳钢及低合金钢，但其耐含cl-介质腐蚀性能不如碳素钢和低合金钢。e)16MnDR钢板的低温性能要优于Q345R,价格也高，但用于设计温度为300时，不能用16MnDR钢板代用Q345R钢板，原因在该温度下16MnDR的许用应力为140Mpa,Q345R的许用应力为153Mpa。,四、材料问题讨论,55,f)对于换热器管板来说，锻件的综合性能优于板材，所有一般采用锻件，但在60mm以下时设计也可以选用板材，此时如要求锻件代板材时，应注意厚度相同的钢板的许用应力略高于锻件。g)超低碳不锈钢的价格和耐腐蚀性能优于普通不锈钢，其高温强度却不如普通不锈钢。如：设计温度400，选用S31608,许用应力为111Mpa,如果用S31603代用,许用应力为86Mpa，相比之下降低了22.5%，需要相应增加壁厚。应注意S31608的最高使用温度700，而S31603最高使用温度450。,四、材料问题讨论,56,2）“以厚代薄”问题a)压力容器壳体中某部件（如封头）“以厚代薄”，会形成壳体的几何不连续，造成局部应力。这种不利影响对有应力腐蚀开裂倾向的容器和承受交变载荷的容器后果尤为严重。b)压力容器整体“以厚代薄”，原设计选用的焊接要求、无损检测要求、热处理要求可能发生变化。c)壳体增厚，使容器重量相应增加，可能使容器的支座和基础受力状况不佳。d)对于壳体兼作传热元件的容器，增加壳体厚度会降低传热效果。,四、材料问题讨论,57,e)钢板许用应力与厚度密切相关，“以厚代薄”可能造成钢板许用应力下降，如：Q245R钢板100 许用应力值，316mm为147Mpa，1636mm为140Mpa。“以厚代薄”后强度计算可能不合格。f)换热器主要元件的“以厚代薄”，会造成原本平衡的力系不平衡，此时，必须重新进行设计计算。换热管和壳体的“以厚代薄”相应增加温差应力，需要重新设计计算。,四、材料问题讨论,58,2、材料腐蚀问题1）防腐蚀结构、参数a)压力容器容器结构设计中应尽可能消除缝隙，以避免缝隙腐蚀，如考虑换热器管板与换热管贴账。b)对于以液体或气（汽）体为介质的压力容器，介质入口采用各种插入式结构可以有效地避免由于汽蚀、闪蒸、冲刷、磨蚀等原因造成的压力容器壁厚减薄。c)对于介质不同浓度具有不同腐蚀特性的情况，应在图纸技术特性表中标注介质浓度。,四、材料问题讨论,59,2)在湿H2S和液氨（含水量0.2%)应力腐蚀环境使用的碳钢及低合金钢要求：a)材料标准规定的屈服强度ReL355Mpa；b)材料实测的抗拉强度Rm 630Mpa；c)材料使用状态应为正火或正火+回火、调质状态；d)碳当量限制低碳钢和碳锰钢CE 0.04 CE=C+Mn/6低合金钢（包括低温镍钢）CE 0.05 CE=C+Mn/6+（Cr+Mo+V)/5+(Ni+Cu)/15,四、材料问题讨论,60,e)硬度限制：低碳钢HV(10)220(单个值）低合金钢HV(10)245(单个值）3)在湿H2S壳体用钢板厚度12mm时，应逐张进行超声检测，JB4730标准不低于级合格。4)当容器处于H2S严重腐蚀环境时，材料化学成份还应满足S 0.003%,P 0.025%。,四、材料问题讨论,61,3、热处理问题1）奥氏体不锈钢容器焊后热处理 焊后热处理是利用金属材料在高温下屈服极限是降低，使应力高的地方产生塑性流变，从而达到消除焊接残余应力的目的。同时改善焊接接头及热影响区的塑性和韧性，提高抗应力腐蚀的能力。此种热处理用于具有体心立方晶体结构的碳素钢、低合金钢。奥氏体不锈钢是面心立方晶体结构，具有更多的滑移面，表现出良好的韧性和应变强化性，同时不锈钢容器的壁厚都不会很大，因此正常不锈钢容器不需焊后热处理。,四、材料问题讨论,62,2）固定管板式换热器的热处理：固定管板换热器因为壳程介质的毒性或应力腐蚀的特性而需要热处理时，可采用二次热处理的方法，即对换热器壳体进行一次部件热处理，待壳体与管板组焊后，再对两道环焊缝进行局部热处理。不可由于热处理苦难而取消热处理要求。3）不锈钢复合板容器热处理：复层材料选择超低碳不锈钢，防止热处理敏化。热处理应达到基材具有一定的塑性储备量，复层材料耐腐蚀性能符合要求，宁可牺牲复层材料的耐腐蚀性能也应保证基材的力学性能。,四、材料问题讨论,63,4、境外牌号材料的使用：1）境外牌号材料包括进口材料和国内材料制造单位按境外牌号材料生产的。2）国内材料制造单位生产的境外牌号材料需按新容规中1.9的规定进行技术评审。3）境外牌号材料的选用：a）境外压力容器现行标准规范允许使用且境外已有使用实例的材料，其使用范围应符合境外相应产品标准的规定；b）引用标准列有相近化学成分和力学性能的牌号时，其使用范围还应符合引用标准的规定；,四、材料问题讨论,64,4、境外牌号材料的使用：c）技术要求不得低于境内相近牌号材料的技术要求，如磷、硫含量，冲击功，断后伸长率等；d）高强度材料和用于压力容器设计温度低于-40oC的低合金钢材料需通过技术评审；e）设计单位要在技术文件中充分说明其必要性和经济性。,辽宁省D级压力容器设计、审核人员培训班,65,选材要求 谢谢！,