1、鍋爐及壓力容器常用鋼材鍋爐及壓力容器常用鋼材 15.1.   鍋爐及壓力容器對鋼材性能的要求按工作條件分為兩大類：一、用以制造室溫及中溫承壓元件的鋼板與鋼管具有特點：1 有較高的室溫強度通常以屈服極限s和強度極限b為設計依據，要求有較大的s和b良好的韌性性能材料需具有足夠的韌性防止脆性斷裂，在考慮強度的同時也不能忽略韌性，(1) 材料的韌性通常用沖擊韌性值k表示。壓力容器用鋼的沖擊韌性要求沖擊韌性值k（Nm/cm2）20-40>=60>=35(2)還需要考慮時效韌性時效就是鋼材經冷加工變形后，在室溫或較高溫度下，沖擊韌性隨時間變化。通常在200-300，沖擊韌性

2、值顯著降低。一般要求下降率不超過50%。由于容器斷裂過程包括在缺陷處形成裂紋和裂紋擴散兩個階段，相應兩種防止斷裂方法（1）選用具有足夠韌性的鋼材以防止裂紋產生，要求如上表所示（2）選用韌性更高的材料，以求在裂紋產生后能夠阻止裂紋擴展。（要求溫度比無塑性轉變溫度NPT高一定數值，例如元件的設計應力為屈服極限s一半時，要高173 較低的缺口敏感性制造過程中，開孔和焊接會產生局部應力集中，要求材料有較低的缺口敏感性，以防止產生裂紋4 良好的加工工藝性能和焊接性能由于焊接熱循環作用，會（1）降低熱影響區材料的韌性、塑性（2）在焊縫內產生各種缺陷其中（1）、（2） 均會產生裂紋在選材料時需考慮（1）材料

3、中碳的當量值（保證材料具有較好的可焊性）（2）適當的焊接材料和焊接工藝（3）材料具有良好的塑性（碳鋼和碳錳鋼s不低于16%，合金鋼s不低于14%）（4）良好的低倍組織（5）鋼材的分層、非金屬夾雜物、氣孔、疏松等缺陷盡可能減少（防止裂紋的產生）二、用以制造高溫承壓元件的鋼管1 具有足夠的蠕變強度、持久強度和持久塑性    通常以持久強度為設計依據，保證在蠕變的條件下安全運行2 具有良好的高溫組織穩定性    長期高溫下不發生組織變化3 具有良好的的高溫抗氧化性    要求材料在高溫條件下的氧化腐蝕速度小于0.1mm/a4 具有良好的加工

4、工藝性    要求冷加工性（冷態彎曲）和焊接性15.2.   鍋爐與壓力容器用鋼的分類 一、工作溫度低于500的鋼材 碳素鋼和低合金結構鋼 1 鐵素體-珠光體結構鋼 屈服強度s為300-450MPa16Mn，15MnV，15MnVN加入合金元素，固溶強化，結晶強化作用2 低碳貝氏體類型鋼屈服強度s為500-700Mpa14CrMnMoVB延緩奧氏體分解，得到貝氏體，增加強度3 馬氏體型調質高碳鋼屈服強度 為600Mpa以上18MnMoNb和14MnMoNbB正火加回火，有良好的低溫韌性二、工作溫度高于500的鋼材 低合金熱強鋼和奧氏體不銹鋼1 低合金珠光

5、體熱強鋼15CrMo和12Cr1MoV，結晶強化，沉淀強化2 低合金貝氏體熱強鋼12Cr2MoWVTiB和12Cr3MoVSiTiB，特點：合金數量多而量少，高溫強度高，抗氧化性強3 奧氏體不銹鋼18-8型鉻鎳奧氏體不銹鋼：1Cr18Ni9Ti和0Cr18Ni9Ti，高溫強度高，抗氧化性強，且具有很高的韌性和較好的加工工藝性15.3.   碳素鋼 一、碳素鋼中主要成分對性能的影響1 碳的影響碳增加，強度增大，塑性減少，可焊性變差，時效敏感性降低2 錳的影響脫氧（FeO）脫硫，改善熱加工性能3 硅的影響脫氧4 硫的影響熱脆性5 磷的影響冷脆性6氧的影響降低強度、塑性7 氮的影

6、響提高強度、硬度，降低塑性8 氫的影響氫脆二、碳鋼的分類化學成分：高（含碳量在于0.65%）、中（含碳量0.25-0.65%）、低碳鋼（含碳量小于0.25%）用途：普通碳素結構鋼、優質碳素結構鋼和碳素工具鋼1 普通碳素結構鋼甲類鋼：按機械性能供應（A），鋼板，角鋼等2 優質碳素結構鋼按機械性能和化學成分供應含碳量低：鋼板、容器、螺釘、螺母含碳量中：齒輪、軸含碳量高：彈簧、鋼絲繩3 碳素工具鋼（T）高硬度和耐磨性，制造刀具、量具、模具三、鍋爐與壓力容器常用碳素鋼承壓元件主要使用低碳鋼，因為塑性、韌性、加工工藝性和可焊性好（1） 優質碳素結構鋼10號和20號無縫鋼管20號鋼含碳量比10號鋼多一倍，

7、強度高，屈服極限s和強度極限b高20%，時效敏感性低，多采用20號鋼（2） 專用碳素鋼A3g A3R 15g 20g，沖擊韌性好，金屬表面和內部缺陷少15.4.   普通低合金結構鋼 低合金鋼是在碳素鋼的基礎上加入少量Si,Mn,Cu,Ti,V,Nb,P等合金元素構成的，它的含碳量較低，多數小于0.2%。其組織多數仍為F+P。由于少量合金元素的加入可以大大提高鋼材的強度，并改善了鋼材的耐腐蝕性能和低溫性能。低合金鋼可軋制成各種鋼材，如板材，管材，棒材和型材等。它廣泛用于制造遠洋輪船、大跨度橋梁，高壓鍋爐，大型容器，汽車，礦山機械及農業機械等。大型化工容器材料采用16MnR，

8、生量比碳鋼可減輕1/3。用15MnV制造球形貯罐，與碳鋼相比節省45%。焊接15.5.   低合金熱強鋼 在原油加熱，裂解，催化設備中，常用到許多能耐高溫的鋼材。如裂解爐管，要求承受650800高溫。20號鋼在540下于氧化性氣體中，因氧化強度只有50MPa。因為石墨化。常用的抗氧化鋼Cr13SiAl,Cr25Ti,Cr17Ti,Cr25Ni2熱強鋼12CrMo,Cr5Mo,1Cr18Ni9Ti,Cr25Ni2015.6.   不銹耐酸鋼 是不銹鋼（耐大氣）和耐酸鋼（不銹）的總稱，鉻不銹鋼1Cr13多用作化工機器中受力大的耐蝕零件，如軸，活塞桿，閥件，螺

9、栓，浮閥等0Cr13,Cr17Ti F組織，有良好塑性鉻鎳不銹鋼1Cr18Ni9 18-8不銹鋼有較高的抗拉強度，較低屈服點，極好的塑性和韌性，焊接性能和冷彎成型性能好，用來制造貯罐，塔器，反應釜，應用最廣。15.7.   低溫用鋼 深冷分離，空分，液化氣貯罐低溫使用。低溫鋼平均含碳量0.080.18%，單相F組織，加入適量的Mn,Al,Ti,Nb,Cu,V,N等元素改善鋼的綜合機械性能。常用低溫用鋼1)     低合金低溫用鋼16MnDR -40 機械性能優于一般低碳鋼2)     鎳鋼2.25% -603.5% -1009%