压力管道用材料及质量控制

2、金属材料性能

为更合理使用金属材料，充分发挥其作用，必须 掌握各种金属材料制成的零、构件在正常工作情 况下应具备的性能。金属材料的性能一般包括使 用性能和加工工艺性能两个方面


使用性能：是指金属材料在使用条件下所表现的性能， 它包括材料的物理、化学和力学等性能。 物理性能 化学性能 力学性能 工艺性能：是指材料承受各种冷、热加工的能力。 冷、热加工性能
全国压力管道元件制造鉴定评审员培训之
压力管道用材料及质量控制
全国锅炉压力容器标准化技术委员会 张 勇
一、金属材料基础知识 二、压力管道常用管材、板材、锻件与铸钢件验收要求与适 用范围 三、压力管道元件制造和压力管道安装中的材料质量控制
一、金属材料基础知识
1、金属材料的分类 2、金属材料的性能 3、影响材料性能的因素 4、压力管道常用材料标准
金属材料分类（钢材）

（5）按品质分类：P、S杂质含量分类：

①普通钢
பைடு நூலகம்
P含量≤0.045%，S含量≤0.055%
P含量≤ 0.040%，S含量≤0.040% P含量≤0.035%，S含量≤0.030%

②优质钢


③高级优质钢—A


④特级优质钢—E
固容规 TSG R0004 第2.3条规定： 用于焊接的碳素钢和低合金钢，P ≤0.035%，S ≤0.035% 压力容器专用钢，基本要求：P ≤0.030%，S ≤0.020%； 抗拉强度下限值大于540MPa，P ≤0.025%，S ≤0.015%； 设计温度低于-20℃，抗拉强度下限值小于540MPa， P ≤0.025%，S ≤0.012%； 设计温度低于-20℃，抗拉强度下限值大于或等于540MPa， P ≤0.020%，S ≤0.010%。
金属材料分类（钢材）
（2）按用途分类：
-①建筑工程用钢或构件用钢 ①普通碳素结构钢 ②低合金结构钢 ③钢筋用钢等 -②结构钢 机器零件用钢 调质结构钢 表面硬化结构钢：包括渗碳钢、渗氨钢、表面淬火用钢 易切削结构钢 冷塑性成形用钢：包括冷冲压用钢、冷镦用钢。 弹簧钢 轴承钢 -③工具钢——刃具钢、模具钢、量具钢 ①碳素工具钢 ②合金工具钢 ③高速工具钢。 -④特殊用途用钢——不锈耐酸钢、耐热钢、低温用刚、耐候钢、磁钢等 -⑤专业用钢——如桥梁用钢、船舶用钢、承压设备用钢等。
金属材料分类（钢材）

（3）按冶炼中的脱氧方式分类： ①沸腾钢 F ②镇静钢 Z ③半镇静钢 b ④特殊镇静钢 TZ
金属材料分类（钢材）

（4）按金相组织分类



①按退火状态分 亚共析钢（铁素体+珠光体） 共析钢（珠光体） 过共析和莱氏体钢（珠光体+渗碳体） ②按正火或淬火状态分 铁素体钢（有称珠光体，不妥，非基本相） 贝氏体钢 马氏体钢 奥氏体钢 ③按加热冷却时有无发生相变的 铁素体钢、奥氏体钢、双相钢等
金属材料性能—使用性能

物理性能

金属材料在固态下所表现出来得一系列物理现象叫金属的物理性能，如 密度、比重、熔点、导电性、导热性、热膨胀性、磁性和耐磨性等。
材料在常温或高温条件下,抵抗氧化或腐蚀介质对其化学侵蚀的能力，一般包括 耐腐蚀性，抗氧化性等。 耐腐蚀性：指金属材料抵抗各种介质侵蚀的能力 金属和合金对周围介质，如大气、水汽、各种电解液侵蚀的抵抗能力叫 做耐腐蚀性。化工生产中所涉及的物料，常会有腐蚀性。材料的耐蚀性 不强，必将影响设备使用寿命，有时还会影响产品质量。 抗氧化性：指金属材料在高温下，抵抗产生氧化皮能力 在化工生产中，有很多设备和机械是在高温下操作的，如氨合成塔、硝 酸氧化炉、石油气制氢转化炉、工业锅炉、汽轮机等。在高温下，钢铁 不仅与自由氧发生氧化腐蚀，使钢铁表面形成结构疏松容易剥落的FeO 氧化皮；还会与水蒸气、二氧化碳、二氧化硫等气体产生高温氧化与脱 碳作用，使钢的力学性能下降，特别是降低了材料的表面硬度和抗疲劳 强度。因此，高温设备必须选用耐热材料。

化学性能


力学性能

材料在不同环境（温度、介质、湿度）下，承受各种外加载荷（拉伸、 压缩、弯曲、扭转、冲击、交变应力等）时所表现出的力学特征。
金属材料性能—使用性能——力学性能

（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。

①屈服强度——当金属材料呈现屈服现象时，在试验期间 达到塑性变形发生而力不增加的应力点。单位：MPa。
1、金属材料的分类


黑色金属：铁和铁的合金均称为黑色金属 纯铁：化学纯铁含碳量几乎为零，工业纯铁含碳量 <0.05%。纯铁 是很软的，一般不应用到实际中 。 铁碳合金：以铁为基础，以碳为主要添加元素的合金，统称为铁 碳合金。 生铁：把铁矿石放到高炉中冶炼而成的，含碳量 2％～4.3％ （也有资料称3.5%—5.5%、2.11%-6.67%）的铁碳合金称为 生铁。生铁质硬而脆，缺乏韧性，几乎没有塑性变形能力，因 此不能通过锻造、轧制、拉拔等方法加工成形，主要用来炼钢 和制造铸件，如白口铁、灰口铁和球墨铸铁。也有习惯上把炼 钢生铁叫做生铁，把铸造生铁简称为铸铁。 钢：含碳量在0.04%-2.3%之间（也有资料称0.03%-2.1%）的 铁碳合金称为钢。为了保证其韧性和塑性，含碳量一般不超过 1.7%。钢的主要元素除铁、碳外，还有硅、锰、硫、磷等 。 有色金属：除黑色金属外的金属和合金，如镍、钛、铝、铜、锆等 。
金属材料分类（钢材）

（1）按化学成分分类：


①碳素钢：简称碳钢。除铁、碳外主要含有少量Si、 Mn及P、S等杂质，这些总含量不超过2%，按含碳量不 同分为： 低碳钢——含碳量小于0.25% 中碳钢——含碳量等于0.25%～0.6% 高碳钢——含碳量大于0.6% ②合金钢：除碳钢所含元素外，还含有其它一些合金 元素：如Cr、Ni、Mo、W、V、B等，按合金元素含量 不同分类： 低合金钢——合金元素含量小于5% 中合金钢——合金元素含量等于5%～10% 高合金钢——合金元素含量大于10%