第二节 化工设备常用材料
材料是构成化工设备的物质基础,化工生产工艺的复杂性决定了化工设备选材的广泛性,但使用最多的还是各种钢材。
一、对压力容器用钢的基本要求
压力容器用钢首先应有足够的强度以满足压力载荷的需要,若强度过低会使容器壁过厚而显得粗笨且使制造安装不便;其次,容器在制造中是用冷卷、热冲压成型工艺和焊接连接的,要求材料应有良好的塑性和焊接性;为防止因缺陷形成应力集中,要求材料有良好的韧性;在交变载荷作用下具有抗疲劳破坏的能力,并能抵抗化工生产介质的腐蚀。
综上所述,对压力容器用钢的基本要求是:较高的强度,良好的塑性、韧性,良好的焊接性、抗疲劳能力和耐腐蚀性。
二、常用钢材的基本介绍
(一)钢材种类
压力容器用钢数量最多的是钢板,现就GB 150—2011《钢制压力容器》中允许选用的钢板简要介绍如下。
1.碳素结构钢钢板
在压力容器中可供选用的碳素结构钢钢板的牌号有Q235-A·F、Q235-A、Q235-B、Q235-C。这属于一般用途的碳素结构钢而并非压力容器专用钢,但由于其轧制技术成熟,质量稳定,价格较低,在限定的条件下是可靠的,所以在规定的条件下可用于压力容器。
2.压力容器用碳素钢和低合金钢钢板
压力容器常用的低碳钢,包括专用钢Q345R、15CrMoR、16MnR、15MnNiR、09MnNiR、07MnCrMoNiR等,与普通碳素钢比,具有高强度、高韧度和良好的可焊性,广泛用于各种塔器、换热器、容器、贮槽和管道等。
3.低温压力容器用低合金钢钢板
低温容器的壳体应选用耐低温的钢板,如16MnDR、15MnNiDR、09Mn2DR、09MnNiDR等。具有足够的强度、韧性指标和低温力学性能,主要用于制冷、空分和加氢设备等。
4.不锈钢钢板
这类钢板在空气、酸、水及其他强腐蚀性的介质中耐腐蚀或者在高温时抗氧化抗蠕变。其价格约为碳钢的10倍,一般不宜采用。不锈钢大部分用作设备衬里和内件或者与碳钢组成复合钢板制作容器。
(二)常用钢板名义厚度
碳素钢和低合金钢钢板有:3,4,5,6,8,10,…,(以2递进)…,60(单位为mm)。厚度60mm以上依据钢板需要和供货情况而定。
高合金钢钢板有:2,3,4,…,(以1递进)…,20(单位为mm)。厚度20mm以上钢板依据需要和供货情况而定。