压力容器用钢材
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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。
（4）氢腐蚀环境
氢在常温常压下不会对铁碳合金引起氢蚀，当温度在 200℃~300℃发生“氢脆”，金属在高温下与氢反应生成 甲烷，甲烷气在晶界空隙内引起裂纹，使材料的塑性降低， 引起这种腐蚀有合成氨、合成甲醇、石油加氢等工业生产.
压力容器设计中，对均匀腐蚀问题的对应措施是通过
给出一定的腐蚀裕量。而局部腐蚀问题相对均匀腐蚀要
困难和复杂得多。
源自文库
（2）局部腐蚀：
①电偶腐蚀
②缝隙腐蚀
③点腐蚀
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④晶间腐蚀 ⑤选择性腐蚀
⑥应力腐蚀
⑦腐蚀疲劳 ⑧冲刷腐蚀
对压力容器设计人员来讲，应当尽量将“环境-材料” 因素都考虑进来，所有的腐蚀问题都应当在设计中给予考 虑。
③介质中含有液相水或处于水的露点温度以下； ④PH＜9或有氰化物(HCN)存在。 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： ①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； ②使用温度高于－5℃。
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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。
NaOH溶 液重量%
2
3
5 10 15 20 30 40 50 60 70
温度上
限℃
90 88 85 76 70 65 54 48 43 40 38
。
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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：
①温度小于等于（60+2P）℃； P为压力，MPa
②H2S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；
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。
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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。 （5）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。
（4）韧性 冲击功AKV ，单位为J。
（5）断裂韧性 K1C 临界裂纹张开位移δC （COD） （6）温度对材料机械性能的影响
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▪ 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。
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▪ 2. 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.
防晶间腐蚀的措施： 1）固熔化处理；将已产生贫铬区的钢加热到ll00℃左右，
使碳化铬溶解，经水淬，迅速通过敏化稳定区，使合金 保持含Cr的均一态。 2）降低钢中碳含量；碳化铬的产生是贫铬区形成的主要 原因，降低碳含量是解决晶间腐蚀的基本方法。不锈钢 按碳含量的多少可分为；
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高碳级 C≥0.08％ 低碳级 O.03％<C<0 08％；
（3）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。(通常以SCC表示 )
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常见腐蚀形态示意图
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几种常见的应力腐蚀环境:
a.碳钢及低合金钢焊制化工容器对介质NaOH的应力腐蚀
与介质浓度、温度有关。当NaOH溶液在其与烃类的混合 物中体积大于等于5%时，也应根据NaOH溶液的浓度符合该 要求。NaOH溶液浓度小于等于1%或NaOH溶液在其与烃类的 混合物中体积小于5%时，不受此限制。当超过以下范围的 碳钢、低合金钢材料需焊后进行消除应力热处理。
(2)塑性：延伸率 A（δ）及断面收缩率 Z（ψ） 一般碳钢、碳锰钢A≥16%,其它合金钢A≥14%。
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（3）硬度 布氏硬度（HB）、洛氏硬度（HRC）、和
维氏硬度（HV），其数值可以互相换算。
硬度与抗拉强度有如下近似关系： ▪ 轧制、正火或退火的低碳钢 Rm(σb) =0.36HB; ▪ 轧制、正火或退火的中碳钢 Rm(σb) =0.35HB; ▪ 硬度HB≤250经热处理的合金钢 Rm(σb) =0.34HB; ▪ 硬度HB250~400，经热处理的合金钢 Rm(σb) =0.33HB;
其中B—设计寿命(年) K—腐蚀速率(mm/ 年 )
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压力容器的设计寿命，除特殊要求外，塔、反应器等 主要容器一般不应少于15年，一般容器，换热器等不少 于8年。
不腐蚀 轻微腐蚀
腐蚀
重腐蚀
B mm/年 <0.05 0.05~0.13 0.13~0.25 ≥0.25
C2 mm
0
≥1
≥2
≥3
如果腐蚀发生在整个金属表面上，则称为金属的全 面腐蚀；如果腐蚀均匀地分布在整个金属表面，则称为 均匀腐蚀；如果腐蚀只发生在金属表面的局部区域，其 余大部分表面不腐蚀，称之为局部腐蚀。
(1)均匀腐蚀
均匀腐蚀是在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
超低碳级O .03％≥C>0.0l％； 极低碳级C≤O. Ol％
3）添加稳定碳化物的元素 （Nb. Ti. V）
于钢中加入更易产生碳化物的元素，如钛或铌，钛和铌 等元素对碳有更强的亲和力，有更强的碳化物的形成能 力．在较高温度下，钢中的钛或铌优先与碳结合成TiC或 NbC在晶界处析出，防止或减少了Cr23C6的析出．即稳定 了钢中的碳，防止了贫铬区的产生。钛或铌的加入量与钢 中的碳含量有关。钛含量约为碳含量的5倍．铌含量约为 碳含量的lO倍。
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压力容器用钢材
▪ （一）材料的基本性能 ▪ 1.力学性能
(1)机械强度：屈服极限Rel（σs）和强度极限Rm（σb） 蠕变极限（σtn）和持久极限（σtD）。
屈强比（Rel / Rm） 压力容器用材的屈强比一般为0.6 ~ 0.7。碳素钢的屈 强比一般为0.6左右，低合金高强度钢为0.65~0.75，合金 结构钢为0.85
（4）氢腐蚀环境
氢在常温常压下不会对铁碳合金引起氢蚀，当温度在 200℃~300℃发生“氢脆”，金属在高温下与氢反应生成 甲烷，甲烷气在晶界空隙内引起裂纹，使材料的塑性降低， 引起这种腐蚀有合成氨、合成甲醇、石油加氢等工业生产.
压力容器设计中，对均匀腐蚀问题的对应措施是通过
给出一定的腐蚀裕量。而局部腐蚀问题相对均匀腐蚀要
困难和复杂得多。
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（2）局部腐蚀：
①电偶腐蚀
②缝隙腐蚀
③点腐蚀
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④晶间腐蚀 ⑤选择性腐蚀
⑥应力腐蚀
⑦腐蚀疲劳 ⑧冲刷腐蚀
对压力容器设计人员来讲，应当尽量将“环境-材料” 因素都考虑进来，所有的腐蚀问题都应当在设计中给予考 虑。
③介质中含有液相水或处于水的露点温度以下； ④PH＜9或有氰化物(HCN)存在。 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： ①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； ②使用温度高于－5℃。
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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。
NaOH溶 液重量%
2
3
5 10 15 20 30 40 50 60 70
温度上
限℃
90 88 85 76 70 65 54 48 43 40 38
。
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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：
①温度小于等于（60+2P）℃； P为压力，MPa
②H2S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；
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。
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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。 （5）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。
（4）韧性 冲击功AKV ，单位为J。
（5）断裂韧性 K1C 临界裂纹张开位移δC （COD） （6）温度对材料机械性能的影响
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▪ 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。
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▪ 2. 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.
防晶间腐蚀的措施： 1）固熔化处理；将已产生贫铬区的钢加热到ll00℃左右，
使碳化铬溶解，经水淬，迅速通过敏化稳定区，使合金 保持含Cr的均一态。 2）降低钢中碳含量；碳化铬的产生是贫铬区形成的主要 原因，降低碳含量是解决晶间腐蚀的基本方法。不锈钢 按碳含量的多少可分为；
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12
高碳级 C≥0.08％ 低碳级 O.03％<C<0 08％；
（3）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。(通常以SCC表示 )
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常见腐蚀形态示意图
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几种常见的应力腐蚀环境:
a.碳钢及低合金钢焊制化工容器对介质NaOH的应力腐蚀
与介质浓度、温度有关。当NaOH溶液在其与烃类的混合 物中体积大于等于5%时，也应根据NaOH溶液的浓度符合该 要求。NaOH溶液浓度小于等于1%或NaOH溶液在其与烃类的 混合物中体积小于5%时，不受此限制。当超过以下范围的 碳钢、低合金钢材料需焊后进行消除应力热处理。
(2)塑性：延伸率 A（δ）及断面收缩率 Z（ψ） 一般碳钢、碳锰钢A≥16%,其它合金钢A≥14%。
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（3）硬度 布氏硬度（HB）、洛氏硬度（HRC）、和
维氏硬度（HV），其数值可以互相换算。
硬度与抗拉强度有如下近似关系： ▪ 轧制、正火或退火的低碳钢 Rm(σb) =0.36HB; ▪ 轧制、正火或退火的中碳钢 Rm(σb) =0.35HB; ▪ 硬度HB≤250经热处理的合金钢 Rm(σb) =0.34HB; ▪ 硬度HB250~400，经热处理的合金钢 Rm(σb) =0.33HB;
其中B—设计寿命(年) K—腐蚀速率(mm/ 年 )
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压力容器的设计寿命，除特殊要求外，塔、反应器等 主要容器一般不应少于15年，一般容器，换热器等不少 于8年。
不腐蚀 轻微腐蚀
腐蚀
重腐蚀
B mm/年 <0.05 0.05~0.13 0.13~0.25 ≥0.25
C2 mm
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如果腐蚀发生在整个金属表面上，则称为金属的全 面腐蚀；如果腐蚀均匀地分布在整个金属表面，则称为 均匀腐蚀；如果腐蚀只发生在金属表面的局部区域，其 余大部分表面不腐蚀，称之为局部腐蚀。
(1)均匀腐蚀
均匀腐蚀是在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
超低碳级O .03％≥C>0.0l％； 极低碳级C≤O. Ol％
3）添加稳定碳化物的元素 （Nb. Ti. V）
于钢中加入更易产生碳化物的元素，如钛或铌，钛和铌 等元素对碳有更强的亲和力，有更强的碳化物的形成能 力．在较高温度下，钢中的钛或铌优先与碳结合成TiC或 NbC在晶界处析出，防止或减少了Cr23C6的析出．即稳定 了钢中的碳，防止了贫铬区的产生。钛或铌的加入量与钢 中的碳含量有关。钛含量约为碳含量的5倍．铌含量约为 碳含量的lO倍。
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压力容器用钢材
▪ （一）材料的基本性能 ▪ 1.力学性能
(1)机械强度：屈服极限Rel（σs）和强度极限Rm（σb） 蠕变极限（σtn）和持久极限（σtD）。
屈强比（Rel / Rm） 压力容器用材的屈强比一般为0.6 ~ 0.7。碳素钢的屈 强比一般为0.6左右，低合金高强度钢为0.65~0.75，合金 结构钢为0.85