2015全国气瓶基础知识马部长幻灯片.ppt

主要内容 一、 金属材料学与热处理基础知识 二、 焊接 三、理化检验 四、金属腐蚀与防护 五、气瓶专业基础知识 4.1 金属材料学与热处理基础知识 4.1.1 金属材料性能的基础知识　 金属材料具有各种不同的使用性能，包括力学性能、物理性能、化学性能和工艺性能。对于气瓶用金属材料来说，其中最重要的是力学性能。　　　　　　　　　　　　　　 1．金属材料的力学性能 金属在一定温度条件下承受外力（载荷）作用时，抵抗变形和断裂的能力称为金属材料的力学性能。金属材料的力学性能指标包括强度、硬度、塑性、韧性等。 （ 1）金属材料的强度：表征金属材料在外力作用下抵抗永久变形和断裂的能力。金属材料的强度指标包括屈服强度、抗拉强度、持久极限等。 屈服强度：材料在拉伸过程中，当载荷达到某一值时，载荷不变而试样仍继续伸长的现象，称为屈服。材料开始发生屈服时所对应的应力，称为屈服点、屈服强度或屈服极限，我国标准规定取钢材的下屈服点值，用 ReL 表示。除退火或热轧的低碳钢和中碳钢等有屈服现象外，多数工程材料的屈服点不明显或没有屈服点，此时规定以产生 0.2%残余伸长的应力作为屈服强度，用 Rp0.2 表示。 抗拉强度：试样拉伸时，在拉断前所承受的最大载荷与试样原始截面之比，称为强度极限或抗拉强度，用 Rm 表示。 持久极限：持久极限又称持久强度，是指材料在规定温度和规定时间内发生断裂的最大应力。常用符号 σ（ T， t）来表示在试验温度 T 时，持久时间为 t 的应力，即所谓持久极限。 （ 2）金属材料的硬度 硬度是表示固体材料表面抵抗局部变形，特别是塑性变形、压痕或划痕的能力，或者说是材料对 局部塑性变形的抵抗能力，是衡量金属软硬的力学性能指标。硬度与强度有着一定的关系，一般说来， 金属的硬度越高，则强度越高，而塑性和韧性越低。 2．金属材料的物理性能 金属的物理性能主要包括密度、熔点、热膨胀性、磁性、电学性能等。 （1）密度（比重） （2）熔点：金属由固态转变成液态时的温度，对金属材料的熔炼、热加工有直接影响，并与材料的高温性能有很大关系。 （3）热膨胀性：随着温度变化，材料的体积也发生变化（膨胀或收缩）的现象称为热膨胀，多用线膨胀系数衡量，亦即温度变化 1℃时，材料长度的增减量与其 0℃时的长度之比。 （4）磁性：能吸引铁磁性物体的性质即为磁性。 （5）电学性能：主要考虑其电导率，在电磁无损检测中对其电阻率和涡流损耗等都有影响。 （3）耐腐蚀性 气瓶材料应满足耐腐蚀性能的要求，钢中各元素对耐腐蚀性的影响如下：　 碳：一般是碳越低，氧的腐蚀越小。 锰：锰含量（ 0.4～1.5％）在硫含量高的场合，会有硫化锰存在，对腐蚀有影响，但在硫含量低的场合，锰和铁形成固溶体，对腐蚀无影响。 磷：磷含量规定在 0.04％以下，可以提高钢在大气中的抗腐蚀性，特别是当钢中含有铜时，耐蚀作用更加显著。 硫：作为硫化铁，硫化锰存在时，有构成局部电池的因素，但在中性溶液里几乎没有影响。 铜：气瓶用钢的含铜量在 0.5％以下是固溶性，其耐蚀性甚好，与磷一起，效果更好。 铬：钼与铬并存时，抗氧化性强，有较高的耐腐蚀性。 4．无缝气瓶常用主体材料及其要求 （1）选材因素 GB5099《钢质无缝气瓶》要求钢制无缝气瓶主体材料必须采用碱性转炉冶炼的无时效性镇静钢；GB13447 《无缝气瓶用钢坯》规定无缝气瓶用钢必须采用氧气转炉或电炉冶炼后精炼、真空脱气制造方式。 一般说来，一般高压气瓶使用锰钢，西欧，美国等调质气瓶 多使用铬钼钢，或铬镍钼钢。制作无缝气瓶的材料，除了满足选材的基本要求外，还必须在强度高的同时，具有较高的伸长率；具有较好的热处理性能；常温和低温冲击韧性值高。提高强度可用添加 C、Mn、 Cr 等合金元素和调质处理等方法，但有时会使伸长率和冲击韧性值降低，因此，对强度和伸长率的调整，将对气瓶选材有很大影响。总之要统一考虑。 5．铝合金无缝气瓶主体材料的要求 （1）铝及铝合金的性能特点 ①轻质：铝的突出优点是它的密度小（ 2.7g/ cm3），大约是钢的 1/3。 ②耐蚀性：铝及铝合金表面，易生成一层致密、牢固的氧化铝保护膜，防止其继续氧化。这层保护膜只有在卤素离子或碱离子的激烈作用下才会遭到破坏。因此， 铝有很好的耐大气腐蚀和水腐蚀的能力。能抗多数酸及有机物腐蚀。通过合金选择、化学和电化学处理等到措施，可进一步提高其耐蚀性。 ③力学性能：抗拉强度对任何金属来说都是重要的特性之一，它可以在很低到相当高的大范围内变化。工业纯铝的强度很低，塑性很高，但是可通过合金化方法使其强度提高到预定目标的水平。 ④加工性能：由于铝本身具有软的面心立方晶体结构，所以和铝合金本质上易加工且可用通用