压力容器用钢的种类与要求

 压力容器事故类型可分为爆炸与泄漏两大类。爆炸按原因来分又可分为化学性爆炸和物理性爆炸两种。容器内部介质因剧烈化学反应（包括燃烧）控引起容器爆炸的事故称为化学性爆炸事故；容器内部因介质压力作用使容受压部件的应力达到材料强度的极限值所引起的爆炸事故称为物理性爆炸故。压力容器在运行中由于超压、过热，或腐蚀、磨损，易使受压元件难以承受发生爆炸、撕裂等事故。压力容器发生爆炸事故后，不但会造成设备损坏，而还会波及周围的设备、建筑和人群。爆炸直接产生的碎片能飞出数百米远，能产生巨大的冲击波，破坏力与杀伤力极大。压力容器发生爆炸、撕裂等重事故后，有毒物质的大量外溢会造成人畜中毒的恶性事故。而可燃性物质的大量泄漏，还会引起重大火灾和二次爆炸事故，后果也十分严重。浙江至德钢业有限公司从圧力容器常用钢材出发，详细论述组织结构与氢脆之间的关系，希望能对生产生活中的压力容器生产和相关科研起到一定的借鉴作用。

 由于压力容器是一种特殊的设备，因此用于制造压力容器的材料主要为钢材。压力容器选材是一个复杂的问题，钢材的种类会对压力容器的安全性、寿命和设备价格有直接的影响。

  1. 压力容器用钢要求

     压力容器对钢材有如下三项基本要求：

    a. 高强度   材料强度是保证压力容器安全、可靠使用的基本条件。高强度可以减少材料用量，这在经济上也比较合理。

    b. 良好的焊接性  压力容器的特点决定了焊接是压力容器制造中主要的连接方法。这使得良好的焊接性对保证压力容器的安全性有重要的意义。

    c.良好的冲击韧性   通过对压力容器事故的分析发现，大多数的事故原因是材料发生脆性断裂。而良好的韧性是防止压力容器发生脆性破坏的重要因素。

  2. 压力容器用钢种类

  压力容器中最常用的钢种为低合金钢强度钢Q345(16MnR),它比普通低合金高强度结构钢Q345(16Mn)具有更高的强韧性，且化学成分和力学性能稳定性高，可焊性强。

  由于Q345(16MnR)钢具有较高的强韧性，因此，对钢种的元素含量有不同的要求，尤其是(硫）、(磷）含量，硫是钢中的有害元素，它是在炼钢时由矿石和燃料带进钢种的杂质。硫只能溶于钢液中，在固态铁中几乎不能溶解，而是以硫化铁夹杂的形式存于固态钢种。硫的最大危害是导致钢在热加工时开裂，这种现象称为热脆。磷同样是钢中的有害元素，它也是在炼钢时由矿石和生铁等炼钢原料带入的。无论在高温还是在低温，磷在铁中具有较大的溶解度，所以钢中的磷一般都固溶于铁中，磷有很强的固溶强化作用，它使钢的强度、硬度显著提高。但它会导致钢材塑性和韧性下降，使钢材在低温或常温时出现“冷脆”现象。硫、磷等杂质还会提高钢材的回火脆性倾向。因此，Q345(16MnR)钢中硫、磷元素的含量较低，这样不仅增加了Q345(16MnR)钢延性断裂的能量，降低了回火脆性，而且提高了其洁净程度，降低了脆性转变温度。

 由于压力容器事故的危害性很大，因此必须保证压力容器用钢Q345（16MnR)不能有缺陷，质量要稳定。为了保证Q345(16MnR)钢的化学成分和力学性能的稳定性，对生产出的Q345(16MnR)钢材的检验批量要求更高。

在较低的温度下，常选用C-Mn、调质高强度及Ni(镍）系低温钢作为压力容器用钢，如表1.1~表1.3所列。