压力容器教案081124.docx

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1、第一章 压力容器基础知识1.1 概述压力容器广泛地应用于石油、化工、冶金、机械、航空等工业生产（如换热器、塔设备）以及人民生活（如液化气钢瓶）。由于压力容器属于承压类特种设备（特种设备是指涉及生命安全、危险性较大的锅炉、压力容器（含气瓶）、压力管道、电梯、起重机械、客运索道、大型游乐设施。其中锅炉、压力容器（含气瓶）、压力管道为承压类特种设备；电梯、起重机械、客运索道、大型游乐设施为机电类特种设备。），内部压力要高于大气压许多，内部的介质又具有特殊性（有毒、易燃易爆）一旦发生事故，就会造成人员的伤亡和财产的损失。特种设备作业人员监督管理办法对压力容器操作人员的要求特种设备作业人员监督管理办法要

2、求包括压力容器操作人员在内的特种作业人员，应有使用单位对其进行定期专业培训和安全教育，参加由地、市级安全监察机构或授权的使用单位的培训考核，在取得资格证后持证上岗、按章操作。1.2 压力容器的定义1 广义上说：凡承受一定压力（大于一个标准大气压0.1MPa）的密闭容器称为压力容器GB1501998钢制压力容器的规定：设计压力低于0.1MPa的容器 常压容器设计压力高于0.1MPa的容器 压力容器2 压力容器：盛装气体或液体，承载一定压力的密闭设备，其范围规定为最高工作压力大于或等于0.1MPa，且压力与容积的乘积大于或等于2.5MPaL的气体或液化气体和最高工作温度高于或等于标准沸点的液体的固

3、定容器和移动容器；盛装公称工作压力大于或等于0.2MPa，且压力与容积的乘积大于或等于1.0MPaL的气体，液化气体和标准沸点等于或低于60的液体气瓶；医用氧仓等。3 压力容器安全技术监察规程从安全管理角度出发，压力容器应具备以下三条规定1）最高工作压力大于或等于0.1MPa2）内直径大于或等于0.15m，且容积大于或等于0.025m33）盛装介质为气体，液化气体或最高工作压力高于或等于标准沸点的液体1.3 压力容器分类1 按材质分类：钢制压力容器，铝制压力容器，钛制压力容器和非金属容器等2 按制造方式分类：板焊式容器，锻焊式容器，铸造容器等3 按壳体承压方式分类：内压容器，外压容器4 按壁厚

4、分类：薄壁容器（容器外径D0与内经Di之比小于等于1.2），厚壁容器（容器外径D0与内经Di之比大于等于1.2）5 按压力容器设计压力分类1）低压容器 （L）0.1MPaP1.6MPa2）中压容器 (M)1.6MPaP10MPa3）高压容器 (H) 10MPaP100MPa4）超高压容器 (U) P100MPa6 按压力容器的作用原理分类反应压力容器（R） 主要用于完成介质物理、化学反应的压力容器，如反应器、合成塔等换热压力容器(E) 主要用于完成介质的热量交换的压力容器，如冷凝器、加热器等分离压力容器（S）主要用于完成介质的流体压力平衡缓冲和气体净化分离的压力容器，如分离器、过滤器等储存压力

5、容器（C，其中球罐B）主要用于存储、盛装气体、液体等介质的压力容器，如储罐7 按压力容器安全技术监察规程的规定1）第三类压力容器高压容器中压容器（极度或高度危害介质）中压储存容器（中度危害或易燃介质，且PV10MPam3）中压反应容器（中度危害或易燃介质，且PV0.5MPam3）低压容器（极度或高度危害介质，且PV0.2MPam3）高压、中压管壳式余热锅炉中压搪玻璃压力容器使用强度级别较高（抗拉强度b540MPa）的材料制造的压力容器移动式压力容器，铁路罐车、罐式汽车和罐式集装箱等球形容器（大于50m3）低温液体储存容器（大于5m3）2）第二类压力容器中压容器低压容器（极度或高度危害介质）低压

6、储存容器和低压反应容器（中度危害或易燃介质）低压管壳式余热锅炉低压搪玻璃压力容器3）第一类压力容器除上述规定以外的低压容器例 压力容器安全技术监察规程将压力容器划分为第三类压力容器、第二类压力容器和第一类压力容器3类。以下正确选项是_A 只要是高压容器就是第三类压力容器B 只要是中压容器就是第二类压力容器C 只要是低压容器就是第一类压力容器D 低温液体运输(半挂)罐式汽车是第三类压力容器E 盛装极度危害介质，且PV乘积为02MPa的低压容器是第三类压力容器1.4 压力容器运行特性压力容器是在特殊条件（介质的物理性质，如 压力、温度，及介质的化学性质）下运行的设备1 介质的物理特性1）压力来源a

7、 来自容器外部工作介质为压缩气体的气体压缩机，泵供给的压力， 工作介质为水蒸气的蒸汽锅炉，沸热锅炉供给的压力， b 容器内部气体介质，由于温度升高导致体积膨胀，产生压力液体介质，工作温度高于标准沸点时，液体沸腾汽化，体积膨胀，压力增加液化气体介质， 容器内的压力就是随温度变化的饱和蒸汽压，液体在不同温度下具有不同的饱和蒸汽压化学反应产生压力2 介质的化学特性主要是易燃易爆性质和毒性按易燃易爆分类：可燃，易燃，惰性和助燃按毒性分类：极度危害（）0.1 mgm3，高度危害（）0.11.0 mgm3，中度危害（）1.010 mgm3，轻度危害（）10 mgm3例 生产工艺过程所涉及的压力容器工艺介质

8、品种繁多，按它们对人类毒害程度，可分为极度危害(I)、高度危害(II)、中度危害()、轻度危害()四级。当最高允许浓度为0110 mgm3时，该介质的毒性程度为_A 极度危害 B 高度危害 C 中度危害 D 轻度危害压力容器安全技术监察规程规定：关于介质的易燃，易爆，毒性程度的分类执行HG20660-1991的规定，轻度危害未列入规定。介质毒性的六项指标分别：急性毒性，急性中毒发病状况，慢性中毒发病状况，慢性中毒后果，致癌性，最高允许浓度。易燃介质（爆炸危险介质）：气体或液体蒸汽、薄雾与空气混合形成爆炸混合物，且爆炸下限小于10，或爆炸上限与下限的差值大于、等于20的介质）1.5压力容器工艺参

9、数一 压力1 工作压力操作压力，容器顶部在正常工艺操作时的压力2 最高工作压力内压容器，容器顶部在工艺操作过程中可能产生的最高压力；外压容器，容器可能出现的最大内外压差压力容器安全技术监察规程对最高工作压力的规定：1） 盛装临界温度高于50的液体气体的容器，如有保冷措施，其最高工作压力为所盛装气体在可能达到的最高温度下的饱和蒸汽压；如无保冷措施，其作高工作压力不得低于50的饱和蒸汽压2） 盛装临界温度低于50的液化气体的容器，如有保冷措施，其最高工作压力不得低于试验的最高温度下的饱和蒸汽压；没有保冷措施，其最高工作压力不得低于所装介质在规定的最大充装量和50的气体压力3） 盛装混合液化石油气的

10、容器，其50时的饱和蒸汽压低于异丁烷在50的饱和蒸汽压，取50异丁烷的饱和蒸汽压为最高工作压力；如高于50异丁烷的饱和蒸汽压，取50丙烷的饱和蒸汽压为最高工作压力，如高于50丙烷饱和蒸汽压，取50丙烯的饱和蒸汽压为最高工作压力3 设计压力指在相应的设计温度下用以确定容器壁厚及其元件尺寸的压力，一般等于或略高于最高工作压力。例 容器的设计压力可以不大于使用过程中的最高工作压力。 4 安全阀的开启压力安全阀瓣开始离开阀座，介质呈连续排出状态时，在安全阀进口测得的压力5 爆破片的标定爆破压力爆破片铭牌上标明的爆破压力钢制压力容器提出几种确定设计压力方法1）有安全泄放装置，取安全泄放装置的开启压力2）

11、单个容器上无安全泄放装置，工艺系统中有安全泄放装置，取最高工作压力的1.051.1倍3）爆炸性介质，取最高工作压力的1.151.34）液化气体根据充装系数和达到的最高温度5）外压容器，大于或等于最大内外压差6）真空容器，有安全控制装置时，取最大内外压差的1.25倍或0.1MPa两者中的较小值；未装安全控制装置时，取0.1MPa二 温度1 介质温度容器内工作介质的温度2 设计温度容器在正常的工作过程中，在相应的设计压力下，器壁或元件金属可能达到的最高或最低温度钢制压力容器规定1）容器的各个部位在工作过程中产生不同的温度，可取不同的温度为设计温度2）内保温的容器，壁温为设计温度注意：只有当壳壁或元

12、件金属的温度低于20时，按最低温度设计；此外按最高温度设计例 压力容器的工艺参数是由生产工艺要求确定的，是进行压力容器设计和安全操作的主要依据，压力容器的主要工艺参数是_和_A 压力 B 液位 C 温度 D 介质1.6对压力容器的基本要求保证安全的前提下，有效运行，长期稳定。压力容器必须具备使用性能：安全可靠，易制造安装，结构先进，维修方便，经济合理等保证以下性能1 强度指容器在限定的压力条件下抵抗破裂或过量塑性变形的能力2 刚度容器或容器的承压部件在限定的载荷条件下抵抗弹性变形的能力。3 稳定性容器在外载荷的作用下保持其几何形状不发生突然改变的性能4 耐久性容器的使用寿命。一般来说容器设计使

13、用年限为10年5 密封性可拆连接处，母材和焊缝的致密度1.7 压力容器的失效压力容器在规定的使用期内，因结构不合理，制造质量不良，使用维护不当或其他原因而失去按原设计参数正常工作的效能称为压力容器失效（强度失效、刚度失效、失稳失效和泄漏失效）1 强度失效1）韧性断裂（塑性断裂）压力容器在载荷作用下，产生的应力达到或接近所用材料的强度极限，引发的断裂a厚度未经设计或强度计算错误b制造时用材料错误c使用过程中壁厚减薄d操作失误e液体受热膨胀，化学反应2）脆性断裂应力值低于材料的强度极限时发生的断裂，断裂时不发生明显的塑性变形。a材料选用不当b焊接与热处理不当c长期在高温下运行，引起材料的脆化d存在

14、严重的原始缺陷，制造缺陷，使用过程中产生缺陷等3）疲劳断裂在交变载荷的作用下，经过一定的循环次数后产生裂纹和突然发生断裂失效的过程a结构设计不良b不正常操作4）蠕变断裂压力容器在高温下长期受载，随时间的增加持续发生蠕变变形，造成厚度明显减薄与鼓胀变形，最终导致压力容器断裂的现象5）腐蚀断裂均匀腐蚀导致的厚度减薄，或局部腐蚀造成的大面积凹坑，引起的断裂2 其他形式的失效1）刚度失效构件弹性变形过渡引起的失效2）失稳失效在压应力作用下，压力容器突然失去原有的规则几何形状引起的失效3）泄漏失效由于泄漏而引起的失效1.8 压力容器的法规标准体系一 法律由全国人民大表大会或省人民代表大会通过和批准的，

15、安全生产法二 行政法规国务院颁布，特种设备安全监察条例三 部门规章国家质检总局局长令形式发布的特种设备事故处理规定四 安全技术规范总局领导签署 压力容器安全技术监察规程五 技术标准行业提出的，由国家标准，行业标准和企业标准例 特种设备安全监察条例是由（ ）颁布实施的A 国务院 B 国家质量技术监督检验检疫总局 C 全国人大 特种设备安全监察条例是一部（ ）A安全技术规范 B 法律 C 技术标准 D 部门规章 E 行政法第二章 压力容器的结构压力容器一般由筒体（壳体）、封头（端盖）、法兰、接管、人孔、支座、密封元件、安全附件等组成。主要承压（受压）元件：筒体、封头、人孔盖、人孔法兰、人孔接管、膨

16、胀节、开孔补强圈、设备法兰、球罐的球壳板，换热器的管板和换热管、M36以上的主螺栓和公称直径大于250mm的接管和管法兰1.1壳体1 圆筒壳体1）筒体a整体式：单层卷焊式 整体锻造式 锻焊式 铸锻焊式 电渣重熔筒体b组合式：多层板式： 多层包扎式 多层热套式 多层绕板式 螺旋包扎式绕制式：型槽绕带式 扁平钢带式2）封头与端盖与筒体焊接连接不可拆的为封头 半球形椭圆形碟形：碟形封头球面部分的内半径小于封头的内直径碟形封头过渡区的半径大于内直径的10和封头厚度的3倍封头的壁厚大于封头内直径的0.30锥形：无折边锥形封头适用于锥体的半顶角30无折边锥形封头连接处的对接焊缝必须采用圈焊透结构折边锥形封

17、头2 球形壳体球罐球形壳体受力最小，相同壁厚下，承载能力最高；相同内压下，壁厚最薄；相同容积下表面积最小。例 在相同的壁厚条件下，球形容器的承载能力最高；在相同的内压下，圆筒形壳体所需要的壁厚最薄；在相同的容积下，球形壳体的表面积最小。1.2连接件法兰螺栓连接结构1 用于管道连接和密封的法兰为管法兰2 用于容器端盖和筒体连接后的密封法兰为容器法兰法兰连接结构连接型式：整体法兰 活套法兰 任意式法兰 活套法兰 任意式法兰连接的紧固型式:螺栓紧固 带铰链的螺栓紧固 快开式法兰紧固等1.3密封1 密封面凹凸形密封 ：用于易燃、易爆、有毒介质及压力较高的场合榫槽形密封 ：高压容器高压管道及介质为易燃、

18、易爆且剧毒的场合平面形密封：压力不高、介质危害程度不高的场合2密封结构平垫密封 卡扎里密封 双锥密封 五德密封 O形环密封平垫密封 卡扎里密封 双锥密封 五德密封3 密封元件可拆结构中起密封作用的元件金属、非金属、金属和非金属混合密封元件1.4接管 开孔及其补强结构1 接管压力容器与介质输送管道或仪表，安全附件管道等进行连接的构件螺纹短管式， 法兰短管式， 平法兰式2 开孔一般手孔的直径不小于150mm对于内经大于1000mm的容器，应开设人孔开孔的最大直径圆筒容器1）当内径Di1500mm时，开孔最大直径d1/2Di且d500mm2）当内径Di1500mm时，开孔最大直径d1/3Di且d10

19、00mm凸形封头或球壳开孔的最大直径d1/2Di，Di为开孔中心处锥体的内直径锥形封头开孔的最大直径d1/3Di3 开孔补强结构1）补强圈补强2）厚壁短管补强3）整体锻造补强1.5支座1 立式容器支座悬挂式 支承式 裙式2 卧式容器支座鞍式 圈式3 球形容器支座赤道正切柱式支撑 V形柱式 钢筋混凝土基础支撑第三章 压力容器应力分析及强度校核3.1常用设计规范及适用的压力范围1、GB1501998钢制压力容器设计压力 P：0.135 MPa真空度：0.02 MPa2、GB1511999管壳式换热器设计压力 P：0.135 MPa真空度：0.02 MPa公称压力 PN35 MPa 公称直径 DN2

20、600 mmPNDN1.751043、JB473295钢制压力容器分析设计标准设计压力 P：0.1100 MPa真空度：0.02 MPa4、JB/T47321997钢制焊接常压容器设计压力 P：圆筒形容器 0.02 MPaP0.1 MPa；立式圆筒形储罐、圆筒形料仓 500 MPaP0.1 MPa；矩形容器 连同大气真空度：0.02 MPa5、GB123371998钢制球形储罐设计压力 P4 MPa公称容积V50 m36、JB47102000钢制塔式容器设计压力 P：0.135 MPa(对于工作压力0.1MPa内压塔，P取0.1MPa)高度范围 h10 m 且 h/D53.2 失效准则1 第一

21、强度理论（最大拉应力理论）2 第二强度理论（最大伸长线应变理论）3 第三强度理论（最大剪切力理论）4 第四强度理论（形状改变比能理论）3.3 压力容器应力分析1 圆筒容器在内压P的作用下，筒壁承受经向应力m和周向应力t作用经向应力 周向应力 2 球形壳体在内压P的作用下，筒壁承受经向应力m和周向应力t作用经向应力 周向应力 D圆筒或球壳的中径 3 圆锥形容器在内压P的作用下，筒壁承受经向应力m和周向应力t作用经向应力 周向应力 4 椭圆形封头经向应力 周向应力 3.4 圆筒和封头的设计计算1 圆筒1）厚度的设计在内压P的作用下，筒壁承受经向应力m和周向应力t作用经向应力 周向应力 按照第一强度

22、理论 (a)DDi+ 代到（a）中 (b)实际上圆筒形容器有焊缝，焊缝的强度一般低于母材，所以上式计算的压力容器的壁厚 （容器受压满足强度及稳定性要求时，按相应的公示式计算得到的不包括厚度附加量的厚度） （c）设计壁厚增加腐蚀裕度C2 （d）t-设计温度下材料的许用应力 MPa；Pc计算的内压力MPa；（设计压力P容器内液柱静压力P）Di圆筒的内直径mm；td设计厚度；C2腐蚀裕度mm焊缝系数名义厚度 （设计厚度加上钢板厚度负偏差后，向上圆整到钢材的标准规格尺寸）C2钢板的负偏差mm设计厚度 （计算厚度与腐蚀余量的和）有效厚度 （名义厚度减去厚度附加量）2）已经圆筒的尺寸Di、n，校核在应力P

23、作用下的应力 （e）t校核温度下圆筒器壁的计算应力2 球壳1）厚度的设计在内压P的作用下，筒壁承受经向应力m和周向应力t作用经向应力 按照第一强度理论 (a)DDi+ 代到（a）中 (b)实际上圆筒形容器有焊缝，焊缝的强度一般低于母材，所以上式计算的压力容器的壁厚 （容器受压满足强度及稳定性要求时，按相应的公示式计算得到的不包括厚度附加量的厚度） （c）设计壁厚增加腐蚀裕度C2 （d）t-设计温度下材料的许用应力 MPa；Pc计算内压力MPa； （设计压力P容器内液柱静压力P）Di圆筒的内直径mm；td设计厚度；C2腐蚀余度mm焊缝系数（双面焊接接头，100无损检测 1.00，局部无损检测 0

24、.85；单面焊接接头，100无损检测 0.9，局部无损检测 0.8）名义厚度 （设计厚度加上钢板厚度负偏差后，向上圆整到钢材的标准规格尺寸）C2钢板的负偏差mm设计厚度 （计算厚度与腐蚀余量的和）有效厚度 （名义厚度减去厚度附加量）2）已经圆筒的尺寸Di、n，校核在应力P作用下的应力 （e）t校核温度下圆筒器壁的计算应力3 半球形封头4 椭圆形封头K应力增强系数（形状系数）对于标准椭圆 （a/b=2）,K=15 锥形封头无折边 折边 K应力增强系数（形状系数）6 碟形封头M碟形封头形状系数3.5 压力试验压力试验分为液压试验和气压试验1 试验压力 PT1）内压容器液压试验 气压试验 P设计压力

25、，MPa -试验温度下材料的许用应力，MPat-设计温度下材料的许用应力，MPa 2)外压容器和真空容器液压试验 气压试验 2 应力校核1）圆筒形容器液压试验时，气压试验时，2）球形容器液压试验时，气压试验时，3.6 容器开孔补强1）开孔削弱面积A0内压圆筒与球壳d开孔直径或接管的内径加上壁厚附加量以后的直径nt-接管的名义厚度C壁厚附加量fr-强度削弱系数，等于设计温度下接管材料与壳体材料许用应力比值壳体开孔处计算厚度2）有效补强范围补强区域宽度 两者较大值补强区外伸高度=接管实际外伸长度 两者中较小值补强区内侧高度=接管实际内伸长度 两者中较小值3）补强区补强金属面积A补强面积A1承受内压

26、或外压时容器设计厚度之外的多余金属面积A2接管承受内压或外压需要设计厚度之外的多余金属的面积A3补强区内焊缝面积A4补强区内另加的补强面积如果 A1A2A3A 开孔不需要补强如果 A1A2A3A 开孔需要补强补强面积 A4A（A1A2+A3）3.7 强度校核1圆筒形壁厚校核： 应力校核：2 球壳壁厚校核：应力校核：2C2到下一个检验周期两倍的腐蚀余量测2C2有效剩余壁厚 e例 有一台在用的液化石油气球形储罐，开罐检查时发现球壳的最小壁厚为19.2mm。根据下述条件校核球形壁厚是否满足继续使用的要求及液压试验是否满足要求。已知条件：设计压力为1.68MPa，最高工作压力为1.2MPa，设计温度5

27、0，名义厚度20mm，容积为200m3，实测的最大内直径6800mm,材料为16MnR，设计温度下的许用应力165MPa，屈服强度s为326MPa，焊接接头为双面焊，射线检测比例100，到下一个检验周期为6年。液柱静压为0.0035MPa,充装系数为0.9。解：（1）壁厚校核设计的压力P=1.68MPa液柱静压P0.0035MPa计算压力Pc=P+ P=1.680.00351.6835MPa焊接接头系数 1下一周期均匀腐蚀量 C2=0.136=0.78mm壁厚校核式：校测得：校校测球壳最小厚度满足要求，可以继续使用(2) 液压试验应力校核得：液压试验满足要求。3.8 压力容器的应力分类从应力作

28、用和应力分析的角度，压力容器的应力分为三大类1 一次应力 P指为平衡外加机械载荷所必须的应力1）一次总体薄膜应力 Pm2)一次弯曲应力 Pb3)一次局部薄膜应力 PL2 二次应力 Q指由相邻部件的约束或结构的自身约束所引起的正应力或切应力3 峰值应力 F由于局部不连续和局部若盈利的影响而叠加到一次加二次应力之上的应力增量例 在用含缺陷压力容器安全评定中规定：应根据应力的作用区域和性质，将其划分为一次应力、二次应力。由错边、角变形、局部厚度差所引起的局部应力，按_考虑。A 一次应力 B 二次应力 C 三次应力第四章 压力容器材料4.1 金属材料力学性能金属材料的力学性能指表征金属抵抗各种损伤作用

29、的能力大小性能：常温下的强度、塑性、韧性、抗拉强度、屈服强度、断面收缩率、伸长率和冲击韧性等试验：拉伸试验、弯曲试验、冲击试验、硬度试验、疲劳试验等1 金属材料强度指标1）屈服强度材料在拉伸过程中，当载荷不变而试样长度继续伸长的现象为屈服 s2)抗拉强度试样拉伸时，拉断前承受的最大载荷与试样原始截面之比b3）持久强度材料在规定的温度下，达到规定时间而不断的最大应力 ，表示700时，持久时间为1000h的应力4）蠕变极限在规定温度下，引起试样在一定时间内蠕变总伸长率或恒定蠕变速度不超过规定值的最大应力 ，表示在600时，蠕变速度1105 %h的蠕变极限2 金属材料塑性1）延伸率 试验拉断后标距总

30、长L与原标距长L0的比值2）断面收缩率 试样断裂后，缩颈处横截面积与原横截面积的比值3）冷弯性能金属材料在常温下承受弯曲而不破坏的能力3 金属材料的韧性指标1）冲击韧性 K评定金属在动载荷下承受冲击抗力的机械性能指标2）断裂韧性 KC反应材料抵抗裂纹临界扩展的一种能力4.2 压力容器常用钢材压力容器常用钢材的要求1）为保证安全性和经济性，所用材料应有足够的强度（屈服强度和抗拉强度）2）为保证在承受外加载荷时不发生脆性破坏，所用材料应有良好韧性3）所用材料应有良好的加工性4）所用的材料应有良好的低倍组织和表面质量5）用于制造高温受压元件的材料应具有良好的高温性能6）与腐蚀介质接触的材料应具有优良

31、的抗腐蚀性1 压力容器常用碳素钢碳是碳素钢中主要的合金元素，含碳量不超过0.25碳素钢中含有少量锰：在钢中增加强度，细化组织，提高韧性硅：提高强度，硬度，塑性和韧性降低硫：有害元素“热脆”（钢材长时间停留在400500后再冷却到室温时，冲击韧性值有明显的下降的现象）磷：有害元素 “冷脆”（金属材料在低温下呈现韧性降低，脆性增大的现象）氮：形成气泡和疏松氧：强度、塑性降低，疲劳强度下降氢：引起钢的氢脆，产生白点缺陷（氢使得材料的力学性能下降）1） 碳素钢板Q235钢材 适用设计压力P MPa使用温度 t 钢板厚度 mm适用环境Q235AF0.6023512不得用于易燃或极度、高度和中度危害的介质

32、压力容器Q235A1.0035016不得用于液化石油介质和高度、极度危害介质的压力容器Q235B1.6035020不得用于极度或高度危害介质的压力容器Q235C2.504003020R616mm钢板，b为400520MPa，s245MPa,s25%2 压力容器用低合金高强度钢抗拉强度b MPa使用温度 t 适用环境16MnR45064020450制造20450的中、低压石油化工设备和球罐15MnVR49066520450制造20450承受高压的大型储罐15MnVNR53071020450制造20450石油化工的中压设备18MnMoNbR570-74020450高压容器13MnNiMoNbR57

33、0-720常温或中高温高压容器3 压力容器用低合金耐热钢抗拉强度b MPa使用温度 t 适用环境0.5Cr-0.5Mo1.0Cr-0.5Mo（15CrMoR）450-5900-500中低压石油化工设备1.25Cr0.5Mo20450加氢装置2.25Cr-1Mo515-69020450石油加氢裂化容器用钢4 压力容器低温用钢低温用钢主要用于（40196）一些工程结构和低温设备使用温度 t 16MnDR-4015MnNiDR-4509Mn2VDR-5009MnNiDR-705 压力容器用不锈钢奥氏体不锈钢 Fe-Cr-Ni 1Cr18Ni9马氏体钢 Cr13高铬铁素体钢双相钢 4.3 热处理对钢性

34、能的影响1正火：改善钢的切削加工性能，消除热加工缺陷，提高机械性能2)退火：均匀钢的化学成分及组织，细化晶粒，调整硬度，消除内应力和加工硬化3淬火：使钢强化，提高硬度4回火：消除残余内应力，提高钢的韧性和塑性5调质处理淬火高温回火，获得较好的综合机械性能6固溶处理使碳化物融入奥氏体中，低强度，高的塑性和耐蚀性7稳定化处理在适当温度下铬碳化合物分解，提高焊接接头耐蚀性提高8焊后热处理 PWHT(max、min)改善焊缝及热影响区的组织，提高焊缝的抗裂性和韧性例 钢淬火后_高，_大，且存在很大的内应力，如不及时_，往往会使钢件变形及产生_。因此，回火的主要目的是降低淬火钢的脆性，消除或减少内应力，

35、改善钢的_。A 硬度 B 脆性 C 回火 D 开裂 E 机械性能4.4 材料性能劣化1 高温下珠光体球化、石墨化、合金元素的再分配2 材料脆化冷脆、热脆、回火脆性、应变失效脆性、蓝脆、氢脆、苛性脆化和应力腐蚀脆断第五章 压力容器腐蚀5.1 金属材料腐蚀腐蚀分类1 按腐蚀机理：电化学腐蚀、化学腐蚀2 按腐蚀破坏形式：均匀腐蚀、局部腐蚀局部腐蚀：点蚀、缝隙腐蚀、电偶腐蚀、晶间腐蚀、应力腐蚀、氢致开裂、氢腐蚀、疲劳腐蚀、磨损腐蚀等3 按腐蚀环境：高温腐蚀、土壤腐蚀、沉淀腐蚀、碱腐蚀、酸腐蚀、氧腐蚀和氢腐蚀等5.2 压力容器常见电化学腐蚀类型1 点蚀金属表面有一定深度的针状或点点状小孔减少点蚀的措施1

36、）选择抗点蚀的材料（含钼的不锈钢）2）焊接表面进行酸洗钝化3）结构设计中要避免死角，尽量使介质不处在静态2 缝隙腐蚀局部腐蚀减少缝隙腐蚀的措施同上3 电偶腐蚀由两种不同的电极构成宏观原电池的腐蚀减少点蚀的措施1）尽量避免电位差小的金属的组合2）避免小阳极，大阴极，减缓腐蚀速率3）用涂料、垫片等使两种金属之间绝缘4 晶间腐蚀在晶界或临近区域产生局部腐蚀5 应力腐蚀开裂（SCC）材料在腐蚀与拉应力的同时作用下产生的破裂6 氢致开裂氢原子扩散到钢中，与钢相互作用引起金属开裂7高温氢损伤氢腐蚀：钢爆露在高温高压氢环境中，氢侵入钢中产生裂纹8 腐蚀疲劳由交变应力和腐蚀共同作用引起的破裂9 磨损腐蚀流体对

37、金属表面同时产生磨损和腐蚀的破坏10 硫酸露点腐蚀重油或含硫瓦斯为燃料的锅炉或工业加热炉，由于烟气中生成硫酸在烟道和预热器等低温处凝聚而引起的腐蚀5.3 压力容器常见化学腐蚀1 高温氧化金属在高温下与周围的氧作用发生化学反应，生成金属氧化物的过程2 高温硫化金属在高温下与含硫介质作用，形成硫化物的过程3 渗碳高温下某些碳化物与钢作用发生分解，形成游离态碳，进入钢中生成碳化物4 脱碳钢中的渗碳体在高温下与气体介质作用5.4 压力容器应力腐蚀1 应力腐蚀定义及发生三要素金属在应力和腐蚀介质协同作用下发生的破坏1）敏感的金属2）特定的介质环境3）处于应力状态下例 压力容器发生应力腐蚀的条件包括_A 敏感的金属 B 特定的介质环境 C 处于应力状态下 2 压力容器常用材料应力腐蚀1）碳素钢：盐酸溶液、液氨、湿硫化氢及氢氰酸2）低合金钢：同上3）铬镍奥氏体不锈钢：氯化物水溶液、高湿碱液、硫化氢水溶液、高温水及蒸汽等3 防止应力腐蚀措施1）降低和消除应力2）控制环境3）改善材质5.5 压力容器应力腐蚀破裂的六种形式1 在湿硫化氢环境中的应力腐蚀破裂2 碱溶液中的应力腐蚀破裂3 液态氨中的应力腐蚀破裂4 在 CO-CO2-H2O环境中的应力腐蚀破坏5 氯化物溶液中的应力腐蚀破裂6 连多酸溶液中的应力腐蚀破裂