过程设备设计基础教案压力容器材料及环境和时间.doc

《过程设备设计基础》 教案 3—压力容器材料及环境和时间 对其性能的影响 课程名称：过程设备设计基础 专 业：过程装备与控制工程 任课教师： 李 第3章 压力容器材料及环境和时间 对其性能的影响 §3-1 压力容器材料 主　要　教　学　内　容 授课方式 授课时数 1、压力容器常用材料 2、有色金属和非金属 讲授 1.5 教学目的和要求 1、掌握压力容器常用材料的分类、牌号和性能 2、了解有色金属和非金属的种类 教学重点和难点 压力容器常用材料 课外作业 思考题 材料是制造压力容器的基础，正确选用压力容器材料是保证压力容器长期安全运行的基本条件。 压力容器的应力分析可以为选材提供最基本的依据和要求，同时，选择材料时还应考虑容器工作时的环境、介质及其它具体条件的要求。 不同的材料具有不同的化学成分、力学性能和使用条件，选择材料最基本的要求是能够保证压力容器安全工作，同时做到经济、适用。 一、钢材形状 1、钢板 压力容器用钢板的要求： （1）必须用规定的钢板制造压力容器 规定允许用于制造压力容器的钢板有两类： ①压力容器专用钢板，如16MnR、20R等 ②可用于制造压力容器的非容器专用钢板，如普通碳素钢中的Q235-A、Q235-B，优质碳素钢中的10、15、20、20g等。 （2）钢板必须按规定的限制条件使用，如设计压力、设计温度、厚度、介质限制、冶炼方法等。 （3）制造压力容器的钢板必须有符合相应国家标准或行业标准规定的、内容齐全的质量证明书。 2、钢管 用于过程设备较高压力的流体输送，材料通常为10、20号钢。 根据用途和材质，有多个无缝钢管标准，对所使用的无缝钢管，应注明属于哪个标注。过程设备常用标准： GB8163-87《输送流体用无缝钢管》 GB9948-88《石油裂化用无缝钢管》 GB6479-86《化肥设备用高压无缝钢管》 钢管使用时要用法兰、管件、阀门等连接，相连接的两个构件必须具有相同的公称直径（DN）。 eg：DN200的钢管和法兰连接，钢管外径φ219，法兰内直径φ220。 （2）焊接钢管 输送水、煤气、空气、取暖蒸汽等较低压力的流体（p0.6Mpa）,材料可用Q235制造。 3、锻件 根据锻件检验项目和数量的不同，锻件分为Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ四个级别。 需焊接的锻件，材料用20号钢，不许焊接的锻件，材料用35或45号钢。 压力容器上使用的锻件不得低于Ⅱ级，若锻件截面尺寸大于300mm，或容器盛装高度或极度危害介质，且锻件截面尺寸达50mm时，级别不得低于Ⅲ级。 4、圆钢、型钢 用于制作支承件、加强圈等，圆钢还可用于制作小尺寸的紧固件。 圆钢材料为Q235-A、20、35号钢等，型钢材料多为Q235-A。 二、钢材类型 按化学成分，压力容器用钢分为三类： 1、碳素钢（C%＜2.06%＝ ● 普通碳素钢的Q235系列钢板和优质碳素钢均可用于制作压力容器 2、低合金钢 在优质碳素钢的基础上，加入一种或多种合金元素（合金元素总含量在3%以下），以提高钢的强度和改善综合性能。 低合金钢是目前制造压力容器的主要钢材，其强度、韧性、耐腐蚀性等均优于相同含碳量的碳素钢，减轻装备的重量，可节省钢材1/3—2/3。 GB150—1998《钢制压力容器》推荐适用的低合金钢板有：16MnR、15MnVR、15MnVNR、18MnMoNbR、13MnNiMoNbR、07MnCrMoVR，其中16MnR是σs350Mpa级的普通低合金高强度钢，具有优良的力学性能、焊接性能、工艺性能及低温冲击韧性，是中国压力容器专用钢板中用量最大的钢种。 3、高合金钢（合金元素总含量大于10%） 主要有铬钢、铬镍钢、铬镍钼钢等，如0Cr13、0Cr18Ni9、0Cr18Ni10Ti等，主要用于耐腐蚀和耐高温等特殊场合，如不锈钢、耐热钢等。 * 不锈钢中的主要元素是Cr、Ni、Mo、Ti，其中Cr、Ni含量较高。 * 不锈钢的耐蚀性主要来源于Cr，实验证明，只有当Cr的含量大于12%时钢的耐蚀性才会大幅度地提高，所以不锈钢中Cr的含量均不低于12%。 Ni可以扩大不锈钢的耐蚀范围，特别是提高抗碱腐蚀的能力。 Mo能提高不锈钢抗氯离子腐蚀的能力，并提高钢的耐热强度。 Ti是为防止焊接用不锈钢发生晶间腐蚀而加入的元素。 * 复合钢板及其应用 三、有色金属和非金属 1、有色金属 * 钛合金的焊接应在惰性气体的保护下或在真空中进行，以防止氢、氮、氧等进入焊缝，保护焊缝的塑性。 铜及铜合金的特点： 纯铜：又称紫铜，具有较高的导电性、导热性和良好的塑性。 特点：低温下能保持较高的塑性和冲击韧性，是制造深冷设备的良好材料。 耐蚀性：① 在没有氧存在的情况下，在许多非氧化性酸中比较耐腐蚀