壓力容器用鋼要求石佳昊張坤趙陽壓力容器用鋼要求石佳昊張坤趙陽壓力容器用鋼是指制造壓力容器殼體、封頭等部件用的鋼，主要為優質碳素鋼、優質低合金鋼和合金鋼。這類鋼對化學成分和質量控制要求嚴格，要保證最低強度和足夠的韌性，適合焊接，必要時，必須滿足高溫和低溫的特殊性能要求。

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安全可靠性是壓力容器最重要的質量特性，并且與其自身的選材有著密切的關系。為保障壓力容器的安全性，壓力容器用鋼必須滿足的基本要求是：壓力容器用鋼要具有較高的強度，良好的塑性、韌性、制造性能和與介質相容性。

壓力容器用鋼是否滿足要求，可以從以下幾個方面進行分析。

安全可靠性是壓力容器最重要的質量特性，并且與其自3化學成分1力學性能2

制造工藝性能3物理化學性能4化學成分1力學性能2制造工4碳、硅、錳、磷、硫、鉻、鎳、鉬、鈦、釩化學成分鎢、鈮、鈷、銅、鋁、硼、氮、稀土碳、硅、錳、磷、硫、鉻、鎳、鉬、鈦、釩化學成分鎢、鈮、鈷、銅5

碳（C）：鋼中含碳量增加，屈服點和抗拉強度升高，但塑性和沖擊性降低。當碳量0.23%超過時，鋼的焊接性能變壞，因此用于焊接的低合金結構鋼，含碳量一般不超過0.20%。碳量高還會降低鋼的耐大氣腐蝕能力，在露天料場的高碳鋼就易銹蝕；此外，碳能增加鋼的冷脆性和時效敏感性。

6磷（P）：在一般情況下，磷是鋼中有害元素，增加鋼的冷脆性，使焊接性能變壞，降低塑性，使冷彎性能變壞。因此通常要求鋼中含磷量小于0.045%，優質鋼要求更低些。

磷（P）：在一般情況下，磷是鋼中有害元素，增加鋼的冷脆性，使7硫（S）：硫在通常情況下也是有害元素。使鋼產生熱脆性，降低鋼的延展性和韌性，在鍛造和軋制時造成裂紋。硫對焊接性能也不利，降低耐腐蝕性。所以通常要求硫含量小于0.055%，優質鋼要求小于0.040%。在鋼中加入0.08-0.20%的硫，可以改善切削加工性，通常稱易切削鋼。

硫（S）：硫在通常情況下也是有害元素。使鋼產生熱脆性，降低鋼8

錳（Mn）：在煉鋼過程中，錳是良好的脫氧劑和脫硫劑，一般鋼中含錳0.30－0.50%。在碳素鋼中加入0.70%以上時就算“錳鋼”，較一般鋼量的鋼不但有足夠的韌性，且有較高的強度和硬度，提高鋼的淬性，改善鋼的熱加工性能，如16Mn鋼比A3屈服點高40%。錳量增高，減弱鋼的抗腐蝕能力，降低焊接性能。

9鉻（Cr）：在結構鋼和工具鋼中，鉻能顯著提高強度、硬度和耐磨性，但同時降低塑性和韌性。鉻又能提高鋼的抗氧化性和耐腐蝕性，因而是不銹鋼，耐熱鋼的重要合金元素。

鉻（Cr）：在結構鋼和工具鋼中，鉻能顯著提高強度、硬度和耐磨10硅（Si）：在煉鋼過程中加硅作為還原劑和脫氧劑。如果鋼中含硅量超過0.50-0.60%，硅就算合金元素。硅能顯著提高鋼的彈性極限，屈服點和抗拉強度，故廣泛用于作彈簧鋼。硅和鉬、鎢、鉻等結合，有提高抗腐蝕性和抗氧化的作用，可制造耐熱鋼。含硅1－4%的低碳鋼，具有極高的導磁率，用于電器工業做矽鋼片。硅量增加，會降低鋼的焊接性能。

硅（Si）：在煉鋼過程中加硅作為還原劑和脫氧劑。如果鋼中含硅11

Q345R是鋼板中的一大類－－容器中板

牌號表示方法：Q345R16MnR16MnG。

例如：Q345R。Q—“屈”漢語拼音首位字母。345—屈服強度值。R：“容”漢語拼音首位字母。

Q345R是鋼板中的一大類－－容器中板12

Q345R鋼是屈服強度為340MPa級的壓力容器專用板，它具有良好的綜合力學性能和工藝性能。磷、硫含量略低于低合金高強度鋼板Q345(16Mn)鋼，除抗拉強度、延伸率要求比Q345(16Mn)鋼有所提高外，還要求保證沖擊韌性。它是目前我國用途最廣、用量最大的壓力容器專用鋼板。

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14另外，化學成分對熱處理也有決定性的影響，如果對成分控制不嚴格，就達不到處理效果。

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力學性能

強度抗拉強度屈服強度持久極限蠕變極限疲勞極限塑性

斷后伸長率斷面收縮率韌性沖擊吸收功韌脆轉變溫度斷裂韌性

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壓力容器用鋼設計理念

壓力容器用鋼需要在滿足韌性的前提下，提高強度、提高塑性儲備量。而機械產品通常希望提高材料的屈強比，壓力容器對材料力學性能的要求重視鋼材的韌性，重視鋼材的塑性儲備量。

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韌性是材料在斷裂前吸收變性能量的能力，是衡量材料對缺口敏感性的力學性能指標，尤其能反映材料在低溫或有沖擊功作用是對缺口的敏感性。韌性是材料在斷裂前吸收變性能量的能力，是衡量材18夏比V型缺口沖擊吸收功AKV，與斷裂韌性有較好的數值聯系，能較好地反映材料的韌性，鋼制壓力容器一般采用焊接制造，設計時應當要求焊接接頭在低溫沖擊試驗時的沖擊功不低于其母材在規定的相應設計值，否則容器的最低使用溫度應高于低溫沖擊試驗溫度。

壓力容器用鋼要求課件19

制造工藝性

冷加工

焊接

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冷加工壓力容器在制造過程中進行冷卷、冷沖壓加工的零部件要求鋼材有良好的冷加工成型性能和塑性，其斷后伸長率δ5應在15～20%以上。為檢驗鋼板承受彎曲變形能力，可根據鋼板的厚度，選用合適的彎心直徑，在常溫下做彎曲角度為180o的彎曲實驗。試樣外表面無裂紋的鋼材方可用于壓力容器制造。

冷加工21

壓力容器各零件間主要采用焊接性能，因此焊接性很重要。

鋼材的可焊性主要取決于其化學成分，主要是含碳量。含碳量愈低，愈不易產生裂紋,可焊性愈好。其次，合金元素對鋼材的可焊性也有不同程度的影響，這種影響通常是用碳當量Ceq來表示。

國際焊接學會所推薦的碳當量公為:

一般認為小于0.4%時，可焊性優良；大于0.6%，可焊性差

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物理性能壓力容器材料的物理性能也是選材時要考慮的。壓力容器使用在不同的場合，對材料的物理性能也有不同的要求壓力容器用鋼要考慮的物理性能參數通常是彈性模量E、重度γ、熔點T、比熱容c、熱導率λ、線膨脹系數α等

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幾種常用金屬材料的物理性能：

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謝謝觀看懇請賜教

25壓力容器用鋼要求石佳昊張坤趙陽壓力容器用鋼要求石佳昊張坤趙陽壓力容器用鋼是指制造壓力容器殼體、封頭等部件用的鋼，主要為優質碳素鋼、優質低合金鋼和合金鋼。這類鋼對化學成分和質量控制要求嚴格，要保證最低強度和足夠的韌性，適合焊接，必要時，必須滿足高溫和低溫的特殊性能要求。

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安全可靠性是壓力容器最重要的質量特性，并且與其自身的選材有著密切的關系。為保障壓力容器的安全性，壓力容器用鋼必須滿足的基本要求是：壓力容器用鋼要具有較高的強度，良好的塑性、韌性、制造性能和與介質相容性。

壓力容器用鋼是否滿足要求，可以從以下幾個方面進行分析。

安全可靠性是壓力容器最重要的質量特性，并且與其自28化學成分1力學性能2

制造工藝性能3物理化學性能4化學成分1力學性能2制造工29碳、硅、錳、磷、硫、鉻、鎳、鉬、鈦、釩化學成分鎢、鈮、鈷、銅、鋁、硼、氮、稀土碳、硅、錳、磷、硫、鉻、鎳、鉬、鈦、釩化學成分鎢、鈮、鈷、銅30

碳（C）：鋼中含碳量增加，屈服點和抗拉強度升高，但塑性和沖擊性降低。當碳量0.23%超過時，鋼的焊接性能變壞，因此用于焊接的低合金結構鋼，含碳量一般不超過0.20%。碳量高還會降低鋼的耐大氣腐蝕能力，在露天料場的高碳鋼就易銹蝕；此外，碳能增加鋼的冷脆性和時效敏感性。

31磷（P）：在一般情況下，磷是鋼中有害元素，增加鋼的冷脆性，使焊接性能變壞，降低塑性，使冷彎性能變壞。因此通常要求鋼中含磷量小于0.045%，優質鋼要求更低些。

磷（P）：在一般情況下，磷是鋼中有害元素，增加鋼的冷脆性，使32硫（S）：硫在通常情況下也是有害元素。使鋼產生熱脆性，降低鋼的延展性和韌性，在鍛造和軋制時造成裂紋。硫對焊接性能也不利，降低耐腐蝕性。所以通常要求硫含量小于0.055%，優質鋼要求小于0.040%。在鋼中加入0.08-0.20%的硫，可以改善切削加工性，通常稱易切削鋼。

硫（S）：硫在通常情況下也是有害元素。使鋼產生熱脆性，降低鋼33

錳（Mn）：在煉鋼過程中，錳是良好的脫氧劑和脫硫劑，一般鋼中含錳0.30－0.50%。在碳素鋼中加入0.70%以上時就算“錳鋼”，較一般鋼量的鋼不但有足夠的韌性，且有較高的強度和硬度，提高鋼的淬性，改善鋼的熱加工性能，如16Mn鋼比A3屈服點高40%。錳量增高，減弱鋼的抗腐蝕能力，降低焊接性能。

34鉻（Cr）：在結構鋼和工具鋼中，鉻能顯著提高強度、硬度和耐磨性，但同時降低塑性和韌性。鉻又能提高鋼的抗氧化性和耐腐蝕性，因而是不銹鋼，耐熱鋼的重要合金元素。

鉻（Cr）：在結構鋼和工具鋼中，鉻能顯著提高強度、硬度和耐磨35硅（Si）：在煉鋼過程中加硅作為還原劑和脫氧劑。如果鋼中含硅量超過0.50-0.60%，硅就算合金元素。硅能顯著提高鋼的彈性極限，屈服點和抗拉強度，故廣泛用于作彈簧鋼。硅和鉬、鎢、鉻等結合，有提高抗腐蝕性和抗氧化的作用，可制造耐熱鋼。含硅1－4%的低碳鋼，具有極高的導磁率，用于電器工業做矽鋼片。硅量增加，會降低鋼的焊接性能。

硅（Si）：在煉鋼過程中加硅作為還原劑和脫氧劑。如果鋼中含硅36

Q345R是鋼板中的一大類－－容器中板

牌號表示方法：Q345R16MnR16MnG。

例如：Q345R。Q—“屈”漢語拼音首位字母。345—屈服強度值。R：“容”漢語拼音首位字母。

Q345R是鋼板中的一大類－－容器中板37

Q345R鋼是屈服強度為340MPa級的壓力容器專用板，它具有良好的綜合力學性能和工藝性能。磷、硫含量略低于低合金高強度鋼板Q345(16Mn)鋼，除抗拉強度、延伸率要求比Q345(16Mn)鋼有所提高外，還要求保證沖擊韌性。它是目前我國用途最廣、用量最大的壓力容器專用鋼板。

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39另外，化學成分對熱處理也有決定性的影響，如果對成分控制不嚴格，就達不到處理效果。

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力學性能

強度抗拉強度屈服強度持久極限蠕變極限疲勞極限塑性

斷后伸長率斷面收縮率韌性沖擊吸收功韌脆轉變溫度斷裂韌性

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壓力容器用鋼設計理念

壓力容器用鋼需要在滿足韌性的前提下，提高強度、提高塑性儲備量。而機械產品通常希望提高材料的屈強比，壓力容器對材料力學性能的要求重視鋼材的韌性，重視鋼材的塑性儲備量。

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韌性是材料在斷裂前吸收變性能量的能力，是衡量材料對缺口敏感性的力學性能指標，尤其能反映材料在低溫或有沖擊功作用是對缺口的敏感性。韌性是材料在斷裂前吸收變性能量的能力，是衡量材43夏比V型缺口沖擊吸收功AKV，與斷裂韌性有較好的數值聯系，能較好地反映材料的韌性，鋼制壓力容器一般采用焊接制造，設計時應當要求焊接接頭在低溫沖擊試驗時的沖擊功不低于其母材在規定的相應設計值，否則容器的最低使用溫度應高于低溫沖擊試驗溫度。

壓力容器用鋼要求課件44

制造工藝性

冷加工

焊接

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冷加工壓力容器在制造過程中進行冷卷、冷沖壓加工的零部件要求鋼材有良好的冷加工成型性能和塑性，其斷后伸長率δ5應在15～20%以上。為檢驗鋼板承受彎曲變形能力，可根據鋼板的厚度，選用合適的彎心直徑，在常溫下做彎曲角度為180o的彎曲實驗。試樣外表面無裂紋的鋼材方可用于壓力容器制造。

冷加工