壓力容器用鋼的種類(lèi)與要求
壓力容器事故類(lèi)型可分為爆炸與泄漏兩大類(lèi)。爆炸按原因來(lái)分又可分為化學(xué)性爆炸和物理性爆炸兩種。容器內(nèi)部介質(zhì)因劇烈化學(xué)反應(yīng)(包括燃燒)控引起容器爆炸的事故稱(chēng)為化學(xué)性爆炸事故;容器內(nèi)部因介質(zhì)壓力作用使容受壓部件的應(yīng)力達(dá)到材料強(qiáng)度的極限值所引起的爆炸事故稱(chēng)為物理性爆炸故。壓力容器在運(yùn)行中由于超壓、過(guò)熱,或腐蝕、磨損,易使受壓元件難以承受發(fā)生爆炸、撕裂等事故。壓力容器發(fā)生爆炸事故后,不但會(huì)造成設(shè)備損壞,而還會(huì)波及周?chē)脑O(shè)備、建筑和人群。爆炸直接產(chǎn)生的碎片能飛出數(shù)百米遠(yuǎn),能產(chǎn)生巨大的沖擊波,破壞力與殺傷力極大。壓力容器發(fā)生爆炸、撕裂等重事故后,有毒物質(zhì)的大量外溢會(huì)造成人畜中毒的惡性事故。而可燃性物質(zhì)的大量泄漏,還會(huì)引起重大火災(zāi)和二次爆炸事故,后果也十分嚴(yán)重。浙江至德鋼業(yè)有限公司從圧力容器常用鋼材出發(fā),詳細(xì)論述組織結(jié)構(gòu)與氫脆之間的關(guān)系,希望能對(duì)生產(chǎn)生活中的壓力容器生產(chǎn)和相關(guān)科研起到一定的借鑒作用。
由于壓力容器是一種特殊的設(shè)備,因此用于制造壓力容器的材料主要為鋼材。壓力容器選材是一個(gè)復(fù)雜的問(wèn)題,鋼材的種類(lèi)會(huì)對(duì)壓力容器的安全性、壽命和設(shè)備價(jià)格有直接的影響。
1. 壓力容器用鋼要求
壓力容器對(duì)鋼材有如下三項(xiàng)基本要求:
a. 高強(qiáng)度 材料強(qiáng)度是保證壓力容器安全、可靠使用的基本條件。高強(qiáng)度可以減少材料用量,這在經(jīng)濟(jì)上也比較合理。
b. 良好的焊接性 壓力容器的特點(diǎn)決定了焊接是壓力容器制造中主要的連接方法。這使得良好的焊接性對(duì)保證壓力容器的安全性有重要的意義。
c.良好的沖擊韌性 通過(guò)對(duì)壓力容器事故的分析發(fā)現(xiàn),大多數(shù)的事故原因是材料發(fā)生脆性斷裂。而良好的韌性是防止壓力容器發(fā)生脆性破壞的重要因素。
2. 壓力容器用鋼種類(lèi)
壓力容器中最常用的鋼種為低合金鋼強(qiáng)度鋼Q345(16MnR),它比普通低合金高強(qiáng)度結(jié)構(gòu)鋼Q345(16Mn)具有更高的強(qiáng)韌性,且化學(xué)成分和力學(xué)性能穩(wěn)定性高,可焊性強(qiáng)。
由于Q345(16MnR)鋼具有較高的強(qiáng)韌性,因此,對(duì)鋼種的元素含量有不同的要求,尤其是(硫)、(磷)含量,硫是鋼中的有害元素,它是在煉鋼時(shí)由礦石和燃料帶進(jìn)鋼種的雜質(zhì)。硫只能溶于鋼液中,在固態(tài)鐵中幾乎不能溶解,而是以硫化鐵夾雜的形式存于固態(tài)鋼種。硫的最大危害是導(dǎo)致鋼在熱加工時(shí)開(kāi)裂,這種現(xiàn)象稱(chēng)為熱脆。磷同樣是鋼中的有害元素,它也是在煉鋼時(shí)由礦石和生鐵等煉鋼原料帶入的。無(wú)論在高溫還是在低溫,磷在鐵中具有較大的溶解度,所以鋼中的磷一般都固溶于鐵中,磷有很強(qiáng)的固溶強(qiáng)化作用,它使鋼的強(qiáng)度、硬度顯著提高。但它會(huì)導(dǎo)致鋼材塑性和韌性下降,使鋼材在低溫或常溫時(shí)出現(xiàn)“冷脆”現(xiàn)象。硫、磷等雜質(zhì)還會(huì)提高鋼材的回火脆性?xún)A向。因此,Q345(16MnR)鋼中硫、磷元素的含量較低,這樣不僅增加了Q345(16MnR)鋼延性斷裂的能量,降低了回火脆性,而且提高了其潔凈程度,降低了脆性轉(zhuǎn)變溫度。
由于壓力容器事故的危害性很大,因此必須保證壓力容器用鋼Q345(16MnR)不能有缺陷,質(zhì)量要穩(wěn)定。為了保證Q345(16MnR)鋼的化學(xué)成分和力學(xué)性能的穩(wěn)定性,對(duì)生產(chǎn)出的Q345(16MnR)鋼材的檢驗(yàn)批量要求更高。
在較低的溫度下,常選用C-Mn、調(diào)質(zhì)高強(qiáng)度及Ni(鎳)系低溫鋼作為壓力容器用鋼,如表1.1~表1.3所列。
本文標(biāo)簽:壓力容器
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