北京化工大学：《过程设备设计》课程教学资源（课件讲稿）第三章 压力容器材料以及环境和时间对其性能的影响 3.1 压力容器材料

过程设备设计 外在因素：载荷、时间和环境 条件 决定压力容器 安全性 内在因素：结构和材料性能 (充分考虑) 制造工艺、时间效应、环境作用 2

过程设备设计 决定压力容器 安全性 外在因素：载荷、时间和环境 条件 内在因素：结构和材料性能 2 内在因素：结构和材料性能 制造工艺、时间效应、环境作用 （充分考虑）

过程设备设计 3.1压力容器材料 教学重点： 压力容器常用钢材。 教学难点： 高合金钢。 5

教学重点： 压力容器常用钢材。 3.1 压力容器材料 过程设备设计 5 压力容器常用钢材。 教学难点： 高合金钢

过程设备设计 3.1 压力容器材料 3.1.1压力容器常用钢材 3.1.2有色金属和非金属

3.1 压力容器材料 3.1.1 压力容器常用钢材 3.1.2 有色金属和非金属 过程设备设计 6 3.1.2

3.1.1压力容器常用钢材 过程设备设计 3.1.1压力容器常用钢材 钢材分类 钢材的形状包括板、管、棒、丝、锻件、 铸件等。压力容器本体主要采用板材、管 材和锻件，其紧固件采用棒材。 主要用途壳体、封头、板状构件等 (1)钢板 加工过程下料、卷板、焊接、 热处理等 性能要求 较高的强度、良好的塑性、韧性、 冷弯性能和焊接性能 7

过程设备设计 3.1.1 压力容器常用钢材 一、钢材分类 钢材的形状包括板、管、棒、丝、锻件、 铸件等。压力容器本体主要采用板材 。压力容器本体主要采用板材、管 材和锻件，其紧固件采用棒材 ，其紧固件采用棒材。 主要用途 壳体、封头、板状构件等 3.1.1 压力容器常用钢材 7 （1）钢板 下料、卷板、焊接、热处理等 较高的强度、良好的塑性、韧性、 冷弯性能和焊接性能 加工过程 性能要求

3.1.1压力容器常用钢材 过程设备设计 3.1.1压力容器常用钢材 主要用途 接管、换热管等 主要来源 无缝钢管 (2)￥ 钢管 加工过程 下料、焊接、热处理 性能要求 较高的强度、塑性和良好的 焊接性能 8

过程设备设计 （2）钢管 接管、换热管等 无缝钢管 下料、焊接、热处理 主要用途 主要来源 加工过程 3.1.1 压力容器常用钢材 3.1.1 压力容器常用钢材 8 下料、焊接、热处理 较高的强度、塑性和良好的 、塑性和良好的 焊接性能 加工过程 性能要求

3.1.1压力容器常用钢材 过程设备设计 3.1.1压力容器常用钢材 主要用途 高压容器的平盖、端部法兰、中 (低)压设备法兰、接管法兰等 (3)锻件 分 级 I、Ⅱ、Ⅲ、V四个级别。级别越 高，要求检验项目越多，例如，I 级锻件只需逐件检验硬度，而V级 锻件却要逐件进行超声检测，并进 行拉伸和冲击试验。 9

过程设备设计 （3）锻件 高压容器的平盖、端部法兰、中 （低）压设备法兰、接管法兰等 Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ四个级别。级别越 主要用途 分 级 3.1.1 压力容器常用钢材 3.1.1 压力容器常用钢材 9 Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ四个级别。级别越 高， 要求检验项目越多 要求检验项目越多，例如，Ⅰ 级锻件只需逐件检验硬度，而Ⅳ级 锻件却要逐件进行超声检测，并进 行拉伸和冲击试验。 分 级

3.1.1压力容器常用钢材 过程设备设计 3.1.1压力容器常用钢材 二、钢材类型 碳素钢 按化学成分分类 低合金钢 高合金钢 10

过程设备设计 二、钢材类型 碳素钢 按化学成分分类 低合金钢 3.1.1 压力容器常用钢材 3.1.1 压力容器常用钢材 10 高合金钢

3.1.1压力容器常用钢材 过程设备设计 3.1.1压力容器常用钢材 1、碳素钢 含碳量0.02%2.11%（一般低于1.35%）的铁碳合金。 碳素结构钢 Q235-B和Q235-C钢板。 压力容器 碳素钢 优质碳素结构钢 10、 20钢钢管； 20、35钢锻件。 压力容器专用钢板 Q245R,20G R--压力 容器专用 强度低，塑性和可焊性较好，价格低廉； 钢板 常用于常压或中、低压容器； G-高压 无缝钢管 也做垫板、支座等零部件材料

过程设备设计 1、碳素钢 含碳量0.02%~2.11%(一般低于1.35%)的铁碳合金。 压力容器 碳素钢 碳素结构钢 Q235-B和Q235-C钢板。 3.1.1 压力容器常用钢材 3.1.1 压力容器常用钢材 优质碳素结构钢 10、20钢钢管； 11 压力容器专用钢板 Q245R，20G 强度低，塑性和可焊性较好 ，塑性和可焊性较好，价格低廉； 常用于常压或中、低压容器； 也做垫板、支座等零部件材料 、支座等零部件材料。 强度低，塑性和可焊性较好 ，塑性和可焊性较好，价格低廉； 常用于常压或中、低压容器； 也做垫板、支座等零部件材料 、支座等零部件材料。 R----压力 容器专用 钢板 G----高压 无缝钢管 优质碳素结构钢 10、20钢钢管； 20、35钢锻件

3.1.1压力容器常用钢材 过程设备设计 3.1.1压力容器常用钢材 2、低合金钢 特点及优点 ◆是一种低碳低合金钢，合金元素含量较少（总量一般不超 过3%)，具有优良的综合力学性能，其强度、韧性、耐 腐蚀性、低温和高温性能等均优于相同含碳量的碳素钢。 ◆采用低合金钢，不仅可以减薄容器的壁厚，减轻重量， 节约钢材，而且能解决大型压力容器在制造、检验、运 输、安装中因壁厚太厚所带来的各种困难。 12

过程设备设计 2、低合金钢 ◆是一种低碳低合金钢，合金元素含量较少 ，合金元素含量较少（总量一般不超 （总量一般不超 过3%），具有优良的综合力学性能，其强度、韧性、耐 腐蚀性、低温和高温性能等均优于相同含碳量的碳素钢。 特点及优点 3.1.1 压力容器常用钢材 3.1.1 压力容器常用钢材 12 腐蚀性、低温和高温性能等均优于相同含碳量的碳素钢。 ◆采用低合金钢，不仅可以减薄容器的壁厚 ，不仅可以减薄容器的壁厚，减轻重量， 节约钢材，而且能解决大型压力容器在制造 ，而且能解决大型压力容器在制造、检验、运 输、安装中因壁厚太厚所带来的各种困难 安装中因壁厚太厚所带来的各种困难

3.1.1压力容器常用钢材 过程设备设计 3.1.1压力容器常用钢材 压力容器常用低合金钢： D--低温 用钢 钢板 Q345R、15 CrMoR、16MnDR、15 MnNiDR、 09MnNiDR 钢管 07MNCrMoNbR,07MnCrMoNbDR; 16Mn、09MnD 锻件 16Mn、20MnMo、16MnD、09 MnNiD、 12Cr1MoV 13

过程设备设计 Q345R、15CrMoR、16MnDR、15MnNiDR、 09MnNiDR 07MNCrMoNbR、07MnCrMoNbDR; 压力容器常用低合金钢： 钢板 钢管 3.1.1 压力容器常用钢材 D----低温 用钢 3.1.1 压力容器常用钢材 13 07MNCrMoNbR、07MnCrMoNbDR; 16Mn、09MnD 16Mn、20MnMo、16MnD、09MnNiD、 12Cr1MoV 钢管 锻件