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锅炉及压力容器常用钢材
原作者:[标签:作者] 添加时间:2007-07-02 原文发表:2007-07-02 人气:9
本文章共2316字，分2页，当前第1页，快速翻页：
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1. 锅炉及压力容器对钢材性能的要求
按工作条件分为两大类：
一、用以制造室温及中温承压元件的钢板与钢管
具有特点：
1 有较高的室温强度
通常以屈服极限σs和强度极限σb为设计依据，要求有较大的σs和σb良好的韧性性能
材料需具有足够的韧性防止脆性断裂，在考虑强度的同时也不能忽略韧性，
(1) 材料的韧性通常用冲击韧性值αk表示。
压力容器用钢的冲击韧性要求
冲击韧性值αk(N·m/cm2)
20℃ -40℃
>=60 >=35
(2)还需要考虑时效韧性
时效就是钢材经冷加工变形后，在室温或较高温度下，冲击韧性随时间变化。通常在200-300℃，冲击韧性值显著降低。一般要求下降率不超过50%。
由于容器断裂过程包括在缺陷处形成裂纹和裂纹扩散两个阶段，相应两种防止断裂方法
(1)选用具有足够韧性的钢材以防止裂纹产生，要求如上表所示
(2)选用韧性更高的材料，以求在裂纹产生后能够阻止裂纹扩展。(要求温度比无塑性转变温度NPT高一定数值，例如元件的设计应力为屈服极限σs一半时，要高17℃
3 较低的缺口敏感性
制造过程中，开孔和焊接会产生局部应力集中，要求材料有较低的缺口敏感性，以防止产生裂纹
4 良好的加工工艺性能和焊接性能
由于焊接热循环作用，会
(1)降低热影响区材料的韧性、塑性
(2)在焊缝内产生各种缺陷
其中(1)、(2) 均会产生裂纹
在选材料时需考虑
(1)材料中碳的当量值(保证材料具有较好的可焊性)
(2)适当的焊接材料和焊接工艺
(3)材料具有良好的塑性(碳钢和碳锰钢δs不低于16%，合金钢δs不低于14%)
(4)良好的低倍组织
(5)钢材的分层、非金属夹杂物、气孔、疏松等缺陷尽可能减少(防止裂纹的产生)
二、用以制造高温承压元件的钢管
1 具有足够的蠕变强度、持久强度和持久塑性
通常以持久强度为设计依据，保证在蠕变的条件下安全运行
2 具有良好的高温组织稳定性
长期高温下不发生组织变化
3 具有良好的的高温抗氧化性
要求材料在高温条件下的氧化腐蚀速度小于0.1mm/a
4 具有良好的加工工艺性
要求冷加工性(冷态弯曲)和焊接性
2. 锅炉与压力容器用钢的分类
一、工作温度低于500℃的钢材
碳素钢和低合金结构钢
1 铁素体-珠光体结构钢
屈服强度σs为300-450MPa
16Mn，15MnV，15MnVN加入合金元素，固溶强化，结晶强化作用
2 低碳贝氏体类型钢
屈服强度σs为500-700Mpa
14CrMnMoVB延缓奥氏体分解，得到贝氏体，增加强度
3 马氏体型调质高碳钢
屈服强度σs为600Mpa以上
18MnMoNb和14MnMoNbB正火加回火，有良好的低温韧性
二、工作温度高于500℃的钢材
低合金热强钢和奥氏体不锈钢
1 低合金珠光体热强钢
15CrMo和12Cr1MoV，结晶强化，沉淀强化
2 低合金贝氏体热强钢
12Cr2MoWVTiB和12Cr3MoVSiTiB，特点：合金数量多而量少，高温强度高，抗氧化性强
3 奥氏体不锈钢
18-8型铬镍奥氏体不锈钢：1Cr18Ni9Ti和0Cr18Ni9Ti，高温强度高，抗氧化性强，且具有很高的韧性和较好的加工工艺性
3. 碳素钢
一、碳素钢中主要成分对性能的影响
1 碳的影响
碳增加，强度增大，塑性减少，可焊性变差，时效敏感性降低
2 锰的影响
脱氧(FeO)脱硫，改善热加工性能
3 硅的影响
脱氧
4 硫的影响
热脆性
5 磷的影响
冷脆性
6氧的影响
降低强度、塑性
7 氮的影响
提高强度、硬度，降低塑性
8 氢的影响
氢脆
二、碳钢的分类
化学成分：高(含碳量在于0.65%)、中(含碳量0.25-0.65%)、低碳钢(含碳量小于0.25%)
用途：普通碳素结构钢、优质碳素结构钢和碳素工具钢
1 普通碳素结构钢
甲类钢：按机械性能供应(A)，钢板，角钢等
2 优质碳素结构钢
按机械性能和化学成分供应
含碳量低：钢板、容器、螺钉、螺母
含碳量中：齿轮、轴
含碳量高：弹簧、钢丝绳
3 碳素工具钢(T)
高硬度和耐磨性，制造刀具、量具、模具
三、锅炉与压力容器常用碳素钢
承压元件主要使用低碳钢，因为塑性、韧性、加工工艺性和可焊性好
(1) 优质碳素结构钢
10号和20号无缝钢管
20号钢含碳量比10号钢多一倍，强度高，屈服极限σs和强度极限σb高20%，时效敏感性低，多采用20号钢
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