第二章压力容器材料精要.ppt

* ●一般情况下，碳素钢在200℃以上的高压氢环境中才会发生氢腐蚀。钢 中加入铬、钒、钛、钨等能形成稳定碳化物的元素含量，可提高钢抗氢 腐蚀的能力。奥氏体不锈钢可以很好地抵抗氢腐蚀。 ●目前，一般按照Neson曲线选用抗氢用钢。根据该曲线，碳素钢在氢分 压小于3.45MPa时，允许的使用温度约为250℃; 1.25Cr-0.5Mo钢在氢 分压小于6.9MPa时的允许使用温度大约为520℃。 影响氢腐蚀 的因素主要有： 温度、 氢分压、 时间、 合金成分、 应力等 * 在高温、高氢分压环境下工作的压力容器，在停车时，应先降压，保温消氢（200℃以上）后，再降至常温。切不可先降温后降压。 d-2.氢脆 指钢因吸收氢而导致韧性下降的现象。 内部氢:指钢在冶炼、焊接、酸洗等过程中吸收的氢； 外部氢:指钢在氢环境中使用时所吸收的氢。 氢的来源 * ◆钢材长时间在高温下，还会发生合金元素在固溶体和碳化物相之间的重新分配，那些对固溶体起强化作用的合金元素，如铬、钼、锰等，都会不断脱溶，从而使材料高温强度下降。 ◆除低温、高温外，中子辐照也会引起材料辐照脆化。 ◆在设计阶段，预测材料性能是否会在使用中劣化，并采取有效的防范措施，对提高压力容器的安全性具有重要意义。 除以上4种劣化外，还要注意： * 2.3.2 介质 一、腐蚀概述 a. 按腐蚀的机理来分 电化学腐蚀 化学腐蚀 b. 按金属腐蚀的形式来分 全面腐蚀 局部腐蚀 晶间腐蚀 小孔腐蚀 缝隙腐蚀 应力腐蚀 1、金属腐蚀 2、金属腐蚀分类 金属在外部介质的作用下，由于化学变化、电 化学变化或物理溶解而产生的破坏。 * 注意:不锈钢防止晶间腐蚀的措施 a. 在1010～1120℃热处理,随即快速冷却通过敏化范围。 b. 采用超低碳不锈钢。 c. 奥氏体不锈钢中加入铌、钛使之稳定。 * 二、应力腐蚀 1、应力腐蚀的特征 三个 阶段 孕育阶段— 是逐步形成应力腐蚀裂纹时期； 裂纹稳定扩展阶段— 在应力和腐蚀介质作用下，裂纹缓慢扩展； 裂纹失稳阶段—— 最终发生的突然断裂。 断裂前往往没有明显塑性变形，是突发性的， 因而很难预防，是一种危险性很大的破坏形式。 注意:值得注意的是第三阶段不一定总会发生，因为在第二阶段形成的 裂纹有可能使压力容器泄漏，导致压力（应力）下降，而不出现 第三阶段，即发生未爆先漏（Leak Before Break）。 金属材料在拉应力和特定介质的共同作用下 引起的断裂 * 应力腐蚀开裂的特征： a．拉伸应力 b．特定合金和介质的组合 c．一般为延迟脆性断裂 * 2、常见的应力腐蚀 a. 碱溶液 b.湿硫化氢 c.液氨 d. 氯化物溶液 * 3、应力腐蚀的预防措施 一般从选材、设计、改善介质条件和防护等几个方面采取措施，预防应力腐蚀引起的压力容器失效。 a. 合理选择材料 b. 减少或消除残余拉应力 c. 改善介质条件 d. 涂层保护 e. 合理设计 * 2.3.3 加载速率 加载速率的表示——应力速率（Pa/s）或应变速率（1/s） ◇通常，应变速率在10 –4～10-1s-1范围内，金属材料的力学性能 没有明显变化。 ◇当应变速率在10-1s-1以上时，它对钢材力学性能有显著的影响： 加载速率较高时，材料没有充分的时间产生正常的滑移变形，从而使材料继续处于一种弹性状态，使屈服点随应变速率的增大而增大，但一般塑性材料的塑性及韧性下降，即脆性断裂的倾向增加。如果材料中有缺口或裂纹等缺陷，还会加速这种脆性断裂的发生。 * ◇加载速率对钢的韧性影响还与钢的强度水平有关。 通常，在一定的加载速率范围内，随着钢材强度水平的提高，韧性的降低减弱。即：在一定的加载速率范围内，加载速率的大小对某些高强度钢和超高强度钢的韧性影响是很小的，但对中、低强度钢的韧性影响则很明显。 * 第四节 压力容器材料选择 MATERIALS FOR PRESSURE VESSELS AND INFLUENCES OF ENVIRORMENT AND TIME ON PROPERTIES OF THESE MATERIALS 第二章 压力容器用材以及环境和 时间对其材料性能的影响 * 2.4 压力容器材料选择 2.4.1 压力容器用钢的基本要求 2.4.2 压力容器钢材的选择 2.4.3 设计人员选材时注意事项 * 压力容器材料多种多样： 钢——用的最多 有色金属 非金属 复合材料等 * 2.4.1 压力容器用钢的基本要求 本节对压力容器用钢的基本要求作进一步分析。 压力容器