GB150培训讲稿大全 (2)

中，常常用较短时间的试验结果来外推长时间的性能，但一般限制外推时间不得大于试验时间的10倍。持久强度是高温元件设计选材的重要依据，是GB150中确定许用应力的强度指标之一．

低温情况下，通常塑性金属材料往往以脆性方式破坏。引起钢制焊接压力容器脆性破坏的因素非常复杂。它取决于材料的晶格结构，板材的厚度，加工后的残余应力、结构缺陷以及材料的使用温度。

目前各国标准规范均以夏比v型缺口冲击试验来检验材料对脆性破坏的敏感性。

2． 耐腐蚀性能

耐腐蚀性能是金属材料抵抗介质腐蚀的能力。压力容器中处理的介质大多数具有腐蚀性的，在设计中必须根据操作介质来选择耐腐蚀材料。

引起材料腐蚀的因素多种多样，工程中常将常见的腐蚀情况分为：均匀腐蚀、点蚀、应力腐蚀、晶间腐蚀、氢脆、磨蚀等。

（1） 均匀腐蚀

均匀腐蚀是在整个金属表面均匀地发生腐蚀，这种腐蚀相对其它形式 的腐蚀其危害最小。GB150中C2只考虑均匀腐蚀 C2=KB 其中B—设计寿命(年) K—腐蚀速率(mm/ 年 )一般分为 不腐蚀 轻微腐蚀 腐蚀 重腐蚀 B mm/年 <0.05 0.05~0.13 0.13~0.25 ≥0.25 C2 mm 0 ≥1 ≥2 ≥3

（2） 应力腐蚀

应力腐蚀是指金属在持久拉应力和腐蚀性环境联合作用下产生腐蚀

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裂纹,并使裂纹迅速扩展,从而可能出现的早期性破坏的腐蚀形式. 几种常见的应力腐蚀环境:

a.碳钢及低合金钢焊制化工容器对介质NaOH的应力腐蚀与介质浓度、温度有关。当NaOH溶液在其与烃类的混合物中体积大于等于5%时，也应根据NaOH溶液的浓度符合该要求。NaOH溶液浓度小于等于1%或NaOH溶液在其与烃类的混合物中体积小于5%时，不受此限制。

NaOH溶液

NaOH溶液 2 3 5 10 15 20 30 40 50 60 70 重量% 温度上限 90 88 85 76 70 65 54 48 43 40 38 （℃） 当超过以上范围的碳钢、低合金钢材料需焊后进行消除应力热处理。 b.湿H2S应力腐蚀

介质同时符合下列条件时，即为湿H2S应力腐蚀环境： ①温度小于等于（60+2P）℃； P为压力，MPa

②H2S分压大于等于0.00035MPa即相当于常温在水中H2S溶解度大于等于10p.p.m；

③介质中含有液相水或处于水的露点温度以下； ④PH＜9或有氰化物(HCN)存在。 C.液氨应力腐蚀环境

当容器接触的液氨介质同时符合下列各项条件时，即为液氨应力腐蚀环境：

①介质为液态氨，含水量不高（≤0.2%）,且有可能受空气(O2或CO2)

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污染的场合；

②使用温度高于－5℃。

对于应力腐蚀环境的容器除进行焊后消除应力热处理，在焊接要求、 焊接接头硬度等方面都要提出具体要求。

奥氏体不锈钢材料在氯化物溶液、高温水、高浓度NaOH等介质往往产生应力腐蚀。

（3）氢腐蚀环境

氢在常温常压下不会对铁碳合金引起氢蚀，当温度在200℃~300℃发生“氢脆”，金属在高温下与氢反应生成甲烷，甲烷气在晶界空隙内引起裂纹，使材料的塑性降低，引起这种腐蚀有合成氨、合成甲醇、石油加氢等工业生产，

设计温度大于等于200℃与氢气氛相接触的压力容器用钢应按纳尔逊曲线选材，并应留有20℃以上的温度安全裕度。满足于曲线的碳素钢和珠光体耐热钢在氢气氛中使用须经过焊后消除应力热处理。 奥氏体不锈钢在氢分压范围的氢气中使用都是满意的，焊后也无必要进行消除应力热处理。 （4）晶间腐蚀

可能引起晶间腐蚀环境必须是存在电解质的电化学腐蚀环境，奥氏体不锈钢晶间腐蚀的电解质主要是酸性介质。如：工业醋酸、甲酸、硝酸、草酸、盐酸、硫酸、磷酸等。

防晶间腐蚀的措施：1）固熔化处理2）降低钢中碳含量3）添加稳定碳化物的元素 （Nb. Ti. Ni）

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3． 材料的物理性能

材料的主要物理性能包括：密度ρ、导热系数λ、比热c、熔点tm、线膨胀系数α等。在不同的使用场合，对材料的物理性能有不同的要求，如用于传热表面的材料要求有较高的导热系数。

4．制造工艺性能

材料的工艺性能，选择不合适，会造成加工困难。压力容器应考虑的制造工艺性能有焊接性、锻造性、切削加工性、热处理性及冲压性等。对

压力容器来说重要的是材料的焊接性,一般控制材料的含碳量小于0.25%。 材料的含碳量越高，热影响区的硬化与脆化倾向越大，在焊接应力作用下容易产生裂纹。

奥氏体不锈钢的使用温度高于525℃时，钢中含碳量应不小于0.04%。因为奥氏体不锈钢的使用温度500~550℃时，钢中含碳量太低，强度和抗氧化性会显著下降。

（三）压力容器用钢 1．钢板 （1）碳钢

压力容器常用的是碳素结构钢，包括普通碳素结构钢和优质碳素结构钢。

a.普通碳素结构钢 钢板使用范围

P T δ 介质限制 (MPa) (℃) (mm) Q235-B（做常温冲击试验） ≤1.6 0~350 ≤20 不得用于毒性为高GB700-88

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度、极度危害介质 Q235-C（做0℃冲击试验） ≤2.5 0~350 ≤30 Q235-D（做-10℃冲击试验）

b.优质碳素结构钢 (2)低合金钢

a.低合金钢中最常用的有：16MnR， b.中温抗氢钢 防止氢腐蚀的途径有:

一是降低钢中碳的含量，例如采用微碳纯铁，可以完全消除氢腐蚀产生的根源；二是采用抗氢钢，在钢中加入钼、铬、钨、铌、钛等元素，形成稳定的铬、钼等碳化物，使氢与碳不能结合。我国生产的中温抗氢钢有：15CrMoR、14Cr1MoR等。 c.低温用钢

(3)高合金钢 2.钢管

器一样注意碳素钢、碳锰钢在高于425℃温度下长期使用，钢中碳化物相的石墨化倾向，奥氏体不锈钢在特定条件下的晶间腐蚀倾向

3.锻件

锻件按使用要求分为Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ四个级别，每个级别的检验要求及指标要求按JB4726~4728-94规定。用作圆筒和封头的筒形和碗形锻件及公称厚度大于300mm的低合金钢锻件应选用Ⅲ级或Ⅳ级。

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