压力容器常用材料的基本知识

压力容器常用材料的基本知识

1、压力容器用钢板选用时应考虑：

①设计压力；② 设计温度；③ 介质特性；④ 容器类别。

2、从材料力学性能来说，升温等效于升压，降温将导致钢材的脆性增加。

3、对同一种材料来说，随温度和板厚的增加，其许用应力则降低。因而当容器壳体

的名义厚度处于钢板许用应力变化的临界值时，应考虑此问题。如处于16mm 的

Q235-B 、Q235-C 和16mm 、36mm 的Q345R 都会发生许用应力跳档现象。

4、钢材的强度和塑性指标可通过拉伸试验和冷弯试验（室温下进行）获得。

5、板材供货时薄板以热轧状态供货，厚板以正火状态供货（因强度和韧性下降）。

6、压力容器用钢板当达到一定的厚度时，应在正火状态下使用，即使用正火板，

如用于壳体厚度〉30mm的Q345R钢板必须要求正火状态下供货和使用。

需注意：正火仅对板材而言，而非整体设备。（热轧板呈铁红色，正火板呈铁青色）。

7、压力容器用钢与锅炉用钢类同，首先要保证足够的强度，还要有足够的塑性，质地均

匀等。因此，必须选用杂质（S、P）和有害气体含量较低的碳素钢和低合金钢，均为镇静钢。且为保证受压元件材料的焊接性能,一般须控制材料的含碳量＜0.25%。材料的含碳量升高，则其冲击韧性下降，脆性转变温度升高，在焊接时容易产生裂纹。

8、低合金钢的机械性能、耐腐蚀性、耐热性、耐磨性等均比碳素钢有所提高，其中最常

用的是：Q345R。它不仅S、P含量控制较严，更重要的是要求保证足够的冲击韧性，在材料验收方面也比较严格。因此其使用压力不受限制，使用温度上限为475 C,下限为-20 C。板厚为3 ~ 200mm。是应用很广的材料。

9、Q345R （GB713-2008 ）代替原16MnR）的使用说明：

①、Q345R的适用范围是：使用压力不限、使用温度为-20〜475 C。

②、Q345R用作压力容器壳体的板厚＞30mm时，则容器需焊后作退火热处理，热处理

的温度为600〜650 C；若焊前预热至100 C,则板厚可提高至34mm 。

③、Q345R 钢板一般是以热轧状态供货；当板厚＞30mm 时，为保证塑性和韧

性，一般采用正火板，且逐张钢板应超声波检测，皿级合格。

④、Q345R 用作法兰、平盖、管板等厚度＞50mm 时，应在正火状态下使用。

⑤、Q345R 属C-Mn 钢，是屈服强度为350MPa 级的普通低合金高强度钢，具有良

好的低温冲击韧性。手工焊时，若为压力容器则一般采用碱性焊条（如

J507 ），自动焊时，一般选用H08MnA 或H10Mn2 焊丝和HJ431 焊剂。

⑥、Q345R钢板的最小厚度是3mm ,钢板厚度负偏差为0.3mm。

10、Q235-B适用于：设计压力P v 1.6MPa、钢板使用温度为20〜300 C、用于容器壳

体的钢板厚度汩＜16mm。不大于30mm,不得用于毒性程度为极度或高度危害介质。11、Q235-C适用于：设计压力P v 1.6MPa、钢板使用温度为0〜300 C、用于容器壳体

的钢板厚度亦＜16mm。用于其他受压元件的钢板厚度：不大于40mm. 不得用于毒性程度为极度或高度危害介质。（GB150.2-2011 附录D） Q235-B、Q235-C钢的硫、磷含量应符合P0.035%、S0.035%的要求。

12、奥氏体不锈钢可用于：使用压力不限、使用温度为-196〜700 C。使用的介质条件

为：① 介质腐蚀性较强；② 防铁离子污染；③T ＞500 C的耐热钢或T v-100 C 的低温用钢。

13、奥氏体不锈钢既是耐酸钢，又是耐热钢。从耐腐蚀性能来说，需降低含碳量；从

耐高温性能来说，需适当提高含碳量。

14、为防止奥氏体不锈钢产生晶间腐蚀，一般采用降低不锈钢的含碳量，可采用00Cr

或0Cr, 而不采用1Cr 。（含碳量低，晶间不会发生贫Cr 现象）

15、奥氏体不锈钢在高温条件下使用时（＞525 C ）,钢中含碳量应不小于0.04% ,

（即采用1Cr或0Cr,而不采用00Cr）。因为使用温度高于525 C时，钢中含碳量太低，强度和抗氧化性会显著下降，因此超低碳不锈钢和双相不锈钢都不可用作耐热钢。

1 6 、奥氏体不锈钢的焊接接头一般均采用射线进行检测，而不采用超声波检测。

17、奥氏体不锈钢制压力容器一般不需进行焊后消除应力的热处理。

18、奥氏体不锈钢在常温和低温下有很高的塑性和韧性，不具磁性。在许多介质中

有很高的耐蚀性，其中铬是抗氧化性和耐蚀性的基本元素。合金中含碳量的增加将降低耐蚀性能，所以该含碳量0.08〜0.12%左右为高碳级不锈钢，

钢号前以“ ”表示含碳量0.03＜C＜0.08%为低碳级不锈钢，钢号前以O”表示。含碳量＜0.03%为超低碳级不锈钢，钢号前以“ 00”表示。

19、在不锈钢焊接过程中，其焊缝热影响区产生晶间腐蚀的倾向很大，因此不锈钢件焊

接时，要求各连接件同时达到熔点。这对等厚板容易保证，而当两连

接件相差较多时，就要注意将厚板削薄。不锈钢的导热系数入是碳钢的1/3〜

1/4，而线膨胀系数a却是碳钢的1.5倍。因此，在焊接时必须注意，否则会引起很大的残余应力和变形。

20、奥氏体不锈钢在427〜870 C范围内缓慢冷却时，在晶界上有高铬的碳化物Cr23C6

析出，造成碳化物邻近部分贫铬，引起晶间腐蚀倾向，这一温度范围称为敏化范

围。

21、可能引起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、铬酸、乳酸、硝酸（常温稀硝酸除外）、草酸、磷酸、盐酸、硫酸、亚硫酸、尿素反应介质等。对于以防止铁离子污染为目的的奥氏体不锈钢设备，则不需要进行晶间腐蚀倾向性试验。

防止措施：①固溶化处理；②降低钢中的含碳量；③添加稳定碳化物的元素。

22、应力腐蚀：是指金属在应力（拉应力）和腐蚀介质的共同作用下（并有一定的温度

条件）所引起的脆性开裂。可产生应力腐蚀破坏的环境组合主要有：⑴．碳钢及低合金钢：碱液、硝酸盐溶液、无水液氨、湿硫化氢、醋酸等；⑵．奥氏体不锈钢：氯离子、氯化物+蒸汽、湿硫化氢、碱液等；

⑶.含钼奥氏体不锈钢：碱液、氯化物水溶液、硫酸+硫酸铜的水溶液等；

⑷.黄铜：氨气及溶液、氯化铁、湿二氧化硫等；防止措施：焊后消除应力热处理。

23、氢在常温常压下不会对铁碳合金引起氢腐蚀。当温度在200 C〜300 C时会

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。因此，使用温度V 220 C,可不考虑氢腐蚀，而设计温度淳00 C 与氢气相接触的压力容器用钢应按纳尔逊曲线选材，并应留有20 C 以上的温度安全裕度，满足于曲线的碳素钢和低合金钢在氢气中使用须焊后

消除应力热处理。当压力很高（》30MPa ）时，也可直接采用中温抗氢钢，如

15CrMoR 、14Cr1MoR 等。奥氏体不锈钢在氢气中使用是满意的，焊后无需进行消除应力热处理。

24、所需不锈钢钢板厚度〉12mm时，尽量采用衬里、复合、堆焊等结构形式。

25、低温（设计温度T W20 C）情况下，塑性金属材料会产生脆性破坏，目前各国标准

规范均以夏比V 型缺口冲击试验来检验材料对脆性破坏的敏感性。

26、脆性转变温度指：具有体心立方结构的金属都有冷脆性。随着温度的降低，冲击韧

性会有明显的降低，钢材由韧性状态转变为脆性状态。这一转变温度称为脆性转变温度，单位为C。而面心立方金属，如奥氏体不锈钢，则无脆性转变温度。一般压力容器用钢的脆性转变温度大约在-20 C以下。

27、碳素钢和低合金钢的冲击功应支0J。工程中一般规定夏比V型缺口冲击吸收功降至

20J 所对应的温度作为该材料的脆性转变温度。