压力容器用材料培训讲义课件.ppt

压力容器材料的选用 压力容器材料选用须满足压力容器操作条件要求，具有良好的加工工艺性，符合有关设计与材料，标准的规定，并应在经济上合理。同时须考虑容器的具体操作条件，如设计温度、设计压力、介质情况及容器的使用环境，使所选择材料的力学性能、物理性能和耐腐蚀性能等与之相适。 用于制造压力容器的材料，既要求有良好的加工工艺性，以便于制造成形，更要考虑制造加工后，材料性能仍能满足操作条件的要求。 选择压力容器用钢材还应注意不仅要选择其主要合金元素含量，还要提出对钢材中杂质元素的限制；提出热处理要求，保证钢材的金相组织结构。只有这样才能使钢材达到所要求的性能。 前言 材料是压力容器的物质基础，正确选用压力容器材料是保证压力容器长期安全使用的一个基本条件。压力容器应用很广泛；备行备业都有，工作条件多种多样，加上近年来石油化工、核能、宇航等工业的不断发展，工艺过程向高压、超高压、高温、低温和超低温开拓，由此对构成压力容器的材料提出了更高的要求。如何正确选用结构材料，保证压力容器长期安全远行，这是一个很重要的问题。 一. 压力容器的失效与材料的关系 1.压力容器的失效形式 压力容器常见有韧性断裂、脆性断裂、疲劳、蠕变、腐蚀等失效形式： 韧性断裂： 压力容器在压力的作用下，当器壁应力超过材料屈服点后，器壁材料会发生塑性变形。随着应力的本断增加，当器壁上的应力超过材料的抗拉强度后，容器合产生明显的宏观塑性变形而至断裂失效。这种失效形式就是韧性断裂。 在韧性断裂失效的容器上，如果材料本身没有宏观的缺陷，内部裂纹很小，一船失效容器的圆周伸长率和容积增大率高达百分之十以上，容器断裂后没有碎片或偶然有少量碎片。断裂断口的宏现形貌可为剪切唇或纤维状。 如果材料没有宏观缺 陷和内部小裂纹，正确 设计和合理使用的压力容 器一般是不会发生韧性 断裂的。但如果容器超压 使用，维护不良等造成器 壁减薄，会导致韧性断裂。 脆性断裂:压力容器在压力的作用下，器壁材料没有发生宏观的塑性变形，其应力远远没有达到材料的抗拉强度，有的甚至还低于屈服点而产生突然断裂的失效形式是脆性断裂。 脆性断裂时，容器的周长、体积没有变化或变化甚微，材料还处于弹性阶段，容器壁厚一般没有减薄。容器断裂后往往产生很多碎片，把碎片拼接起来，可恢 复原来容器的形状。断裂断口 呈金属光泽的结晶状，断口平 整，断裂的宏观表面与主应力 方向垂直。在器壁很厚的容器 脆断口上，常可看见人字形纹 路或放射花样，人字形纹路尖 端或放射点总是指向裂纹源的， 始裂点往往是在有缺陷或几何 形状突变而应力和应变集中处。 疲劳: 压力容器长期受到交变裁荷作用而出现的一种失效形式，且多为低周期高应力的疲劳，即局部应力接近或高于材料的屈服点，但载荷的交变次数却比较低，常为105以下的次数。 容器发生低周疲劳断裂时，不管材料处于韧性状态还是脆性状抵一般都不产生明显的塑性交形。疲劳断裂时，容器直径不会明显增大，壁厚不会明显减薄，断裂 状态往往是先开裂一个断口， 使容器泄漏。疲劳断裂断口 与脆性断裂断口明显不同， 其断口一般都存在比较明显 的两个区域：一个是较平滑 的疲劳裂纹萌生及扩展区， 另一个是凹凸不平的最后断 裂区。在低周废劳的裂纹萌 生及扩展区比较难发现其宏 观形貌特征，而断口的微观 特征——疲劳辉纹却比较明 显，电子金相中常可见到象 贝壳一样的花纹，即裂纹扩 展的弧形纹路，又称“年轮” 条纹。在断裂区，若为韧性 断裂，断口里暗灰色纤维状，若为脆性断裂，断口为租粒结晶状。 d. 蠕变: 压力容器长期在恒温、桓应力作用下工作(即使应力低于屈服点)，由于材料产生缓慢而连续的塑性变形，使容器几何尺寸逐渐增大，从出现滑移带和扭挤带至形成微裂纹，最后导致断裂的一种失效形式。蠕变在低温下也会产生，但只有当温度高于