壓力容器設(shè)計(jì)過程中選材主要遵循哪些原則？

　　決定壓力容器安全性的內(nèi)在因素是結(jié)構(gòu)和材料性能，外在因素是載荷、時(shí)間和環(huán)境條件。材料是構(gòu)成設(shè)備的物質(zhì)基礎(chǔ)。材料性能對(duì)壓力容器運(yùn)行的安全性影響有顯著影響。合理選材是壓力容器設(shè)計(jì)的基本任務(wù)之一。為使壓力容器在壽命周期內(nèi)安全可靠的運(yùn)行，設(shè)計(jì)師不但要了解原材料的性能，而且要了解制造工藝、使用環(huán)境和時(shí)間對(duì)材料性能的影響規(guī)律。影響材料性能的因素很多，合理選材更依賴于定性分析和經(jīng)驗(yàn)積累。壓力容器材料費(fèi)用占總成本的比例很大，一般超過30%。選材不當(dāng)，不僅會(huì)增加總成本，而且有可能導(dǎo)致壓力容器破壞事故。過程生產(chǎn)的多樣性和過程設(shè)備的多功能性，給選材帶來了一定的復(fù)雜性；制造科學(xué)所具有的半科學(xué)半經(jīng)驗(yàn)(技藝)性質(zhì)給選材帶來了難度；材料在過程設(shè)備設(shè)計(jì)、制造、檢驗(yàn)各環(huán)節(jié)處于比較落后的狀態(tài)。合理的選材是壓力容器設(shè)計(jì)的難點(diǎn)和重點(diǎn)之一。

選材主要有以下幾項(xiàng)原則：

1) 設(shè)備的使用及操作條件，例如溫度，壓力，介質(zhì)特性和工作特點(diǎn)等；

2) 材料的力學(xué)性能，壓力容器用鋼尤其是承壓組件用鋼要求具有較大的塑性儲(chǔ)備和較高的韌性；

3) 材料的焊接及冷熱加工性能；

4) 設(shè)備結(jié)構(gòu)及制造工藝；

5) 材料的來源，采購周期及經(jīng)濟(jì)合理性等；優(yōu)先選用壓力容規(guī)范推薦的材料及國內(nèi)材料標(biāo)準(zhǔn)中已有的材料，盡量采用國產(chǎn)材料；

6) 同一工程設(shè)計(jì)中盡量注意用材的統(tǒng)一性。

在滿足以上前提下，通常認(rèn)為以下的規(guī)定是經(jīng)濟(jì)合理的：

1) 所需鋼板厚度小于8mm時(shí)，在碳素鋼與低合金高強(qiáng)度鋼之間，應(yīng)盡量采用碳素鋼鋼板（多層容器用材除外）。―HG/T20581（P52）5.0.2

2) 在剛度或結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)為主的場合，宜選用普通碳素鋼。在強(qiáng)度設(shè)計(jì)為主的場合，應(yīng)根據(jù)壓力、溫度、介質(zhì)等使用限制，依次選用Q235A、Q235B、Q235C、Q245R、Q345R等鋼板,受壓元件依次選用Q235B、Q235C、Q245R、Q345R等鋼板。―HG/T20581（P52）5.0.2

3) 所需不銹鋼厚大于12mm時(shí)，應(yīng)采用襯里、復(fù)合、堆焊等結(jié)構(gòu)形式；―HG/T20581（P52）5.0.2

4) 不銹鋼應(yīng)盡量不用作設(shè)計(jì)溫度小于或等于500℃的耐熱用鋼；―HG/T20581（P52）5.0.2

5) 珠光體耐熱鋼應(yīng)盡量不用作設(shè)計(jì)溫度小于或等于350℃的耐熱用鋼。在應(yīng)使用珠光體耐熱鋼作耐熱或抗氫用途時(shí)，應(yīng)盡量減少、合并鋼材的品種、規(guī)格；―HG/T20581（P52）5.0.2

以下鋼材的選用原則是設(shè)計(jì)的指導(dǎo)準(zhǔn)則，通常應(yīng)按下列條件選用：

1) 碳素鋼用于介質(zhì)腐蝕性不強(qiáng)的常壓、低壓容器，壁厚不大的中壓容器，鍛件、承壓鋼管、非受壓組件以及其它由剛性或結(jié)構(gòu)因素決定壁厚的場合；―HG/T20581（P52）5.0.3

2) 低合金高強(qiáng)度鋼用于介質(zhì)腐蝕性不強(qiáng)、壁厚較大（≥8mm）的受壓容器；―HG/T20581（P52）5.0.3

3) 珠光體耐熱鋼用作抗高溫氫或硫化氫腐蝕，或設(shè)計(jì)溫度350～575℃的壓力容器用耐熱鋼；―HG/T20581（P52）5.0.3

4) 不銹鋼用于介質(zhì)腐蝕性較強(qiáng)環(huán)境、防鐵離子污染或設(shè)計(jì)溫度大于500℃或設(shè)計(jì)溫度小于-70℃的耐熱或低溫用鋼；―HG/T20581（P52）5.0.3

5) 不含鈦、鈮穩(wěn)定化學(xué)元素且含碳量大于0.03%的奧氏體不銹鋼需經(jīng)焊接或400℃以上熱加工時(shí)，不應(yīng)使用于可能引起不銹鋼晶間腐蝕的環(huán)境。―HG/T20581（P52）5.0.3

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