Вы когда-нибудь задумывались, как выбор стали влияет на безопасность и эффективность сосудов под давлением? Сталь для сосудов высокого давления должна выдерживать высокое давление и температуру, быть устойчивой к коррозии и механическим нагрузкам. В этой статье рассматриваются различные марки стали, их свойства и то, как выбрать подходящий вариант для различных применений, обеспечивая безопасность и экономическую эффективность. Независимо от того, работаете ли вы в химической или нефтехимической промышленности, понимание этих принципов имеет решающее значение для оптимального проектирования и эксплуатации судов. Окунитесь в эту тему, чтобы узнать об основных принципах выбора лучшей стали для ваших сосудов под давлением.
Сталь для сосудов под давлением относится к типу стали, используемой в конструкции сосудов под давлением. Как правило, к ним относятся высокопрочная сталь.
Для удовлетворения различных конструкторских и производственных требований выпускается несколько марок стали по уровню прочности, включая углеродистую и низколегированную высокопрочную.
В настоящее время в Китае доступны пять марок стали для сосудов высокого давления: 20R, 16MnR, 15MnVR, 15MnVNR и 18MnMoNbR.
При проектировании сосудов, работающих под давлением, очень важно правильно выбрать конструкционные материалы, чтобы обеспечить рациональную структуру, безопасную эксплуатацию и экономичность сосуда.
Выбор стали для сосудов высокого давления должен основываться на расчетном давлении, расчетной температуре и характеристиках среды, которая будет храниться в оборудовании.
Выбранная сталь должна обладать отличными механическими свойствами, устойчивостью к коррозии, хорошими сварочными характеристиками и способностью выдерживать холодную и горячую обработку в расчетных условиях.
Кроме того, важно выбрать наиболее экономичную сталь, чтобы минимизировать общую стоимость оборудования.
Сталь, обычно используемая на химических и нефтехимических предприятиях, классифицируется и определяется на основе ее химического состава и металлургической структуры следующим образом:
Железоуглеродистые сплавы с содержанием марганца менее или равным 1,2% и содержание углерода менее или равный 2,0% определяется как сталь, без преднамеренного добавления других легирующих элементов.
Низкоуглеродистая сталь - это сталь с содержанием углерода менее или равным 0,25%.
Для целей сварки содержание углерода в стали, используемой для изготовления деталей, работающих под давлением, не должно превышать 0,25%, чтобы обеспечить ее свариваемость.
Поэтому для сварки сосудов под давлением обычно используется низкоуглеродистая сталь.
Углеродистая сталь, упомянутая в этих выбор материала Руководящие принципы относятся к низкоуглеродистой стали.
Низкий легированная сталь Это термин, который охватывает как низколегированную высокопрочную сталь, так и перлитную жаропрочную сталь.
Низколегированная высокопрочная сталь - это сталь с содержанием легирующих элементов менее 3,0%, предназначенная для повышения прочности и улучшения общих свойств. Примерами такой стали являются 16MnR и 15MnV.
Перлитная жаропрочная сталь относится к низкоуглеродистой стали, предназначенной для улучшения ее жаро- и водородостойких свойств путем добавления элементы сплава такие как хром (Cr ≤ 10%) и молибден. Примерами такой стали являются 18MnMoNb и 15CrMo.
Нержавеющая сталь - это тип стали которая имеет аустенитную металлургическую структуру при комнатной температуре. Примерами такой стали являются Cr18Ni9 и Cr17Ni12Mo2.
Ферритная нержавеющая сталь это тип нержавеющей стали, имеющий ферритную микроструктуру при комнатной температуре. Примером такой стали является Cr13Al.
Мартенситная нержавеющая сталь это тип нержавеющей стали, которая имеет мартенситную микроструктуру при комнатной температуре. Примером такой стали является Cr13.
Материалы, используемые при изготовлении сосудов под давлением, должны соответствовать нормам, изложенным в GBT 150 для стальных сосудов под давлением.
Верхний предел температуры эксплуатации для конкретной марки стали - это максимальная температура, при которой может быть использовано конкретное значение допустимого напряжения, указанное в таблице допустимых напряжений.
Информацию о химическом составе, механических свойствах при нормальной температуре, наличии и других характеристиках отечественных марок стали, аналогичных указанным в ASME-II, можно найти в соответствующих стандартах.
С точки зрения закупок и производства желательно использовать для изготовления контейнеров сталь с широким диапазоном сортов и спецификаций.
(1) Углеродистая сталь:
Выбор Q235-A, F, марки стали Q235-A, Q235-B и Q235-C должны соответствовать специальным положениям GB150.
Для деталей под давлением с толщиной стенки менее 8 мм используется углерод стальная пластина предпочтительнее.
Когда толщина стенок деталей, работающих под давлением, влияет на жесткость, предпочтительным вариантом является углеродистая сталь.
(2) Низколегированная сталь:
Для деталей, работающих под давлением, где толщина стенки влияет на прочность, следует выбирать низкоуглеродистую и низколегированную сталь в последовательности, обеспечивающей их соответствие области применения.
К ним относятся стальные листы типа 20R, 16MnR, 15MnVR и другие.
Углеродистая и марганцовистая сталь не должна использоваться при температуре 425℃ в течение длительного периода времени, так как это может привести к разложению цементита в стали, что приведет к графитизации карбидной фазы. Это снижает прочность, пластичность и ударную вязкость материала, делая его хрупким и непригодным для использования.
Вместо нее следует использовать низкоуглеродистую перлитную жаропрочную сталь.
(3) Перлитная жаропрочная сталь:
Перлитная жаропрочная сталь обычно используется для жаропрочных или водородостойких изделий с расчетной температурой выше 350℃.
(4) Аустенитная нержавеющая сталь:
Аустенитная нержавеющая сталь в основном используется в условиях, требующих устойчивости к коррозии или необходимости использования чистых, незагрязненных материалов без ионов железа.
Аустенитная нержавеющая сталь не должна использоваться в качестве жаропрочной стали с расчетной температурой выше 500℃.
Аустенитная нержавеющая сталь обычно используется только в качестве низкотемпературной стали, когда низколегированная сталь не может быть выбрана для низкотемпературных применений.
При толщине более 12 мм предпочтение следует отдавать аустенитной композитной нержавеющей стали.
(5) Низкотемпературная сталь:
Низкотемпературная сталь обычно выбирается для применения в тех случаях, когда расчетная температура меньше или равна -20℃ (за исключением низких напряжений).
Если сталь используется ниже температуры ее хрупкого перехода и напряжение достигает определенного значения, может произойти хрупкое разрушение.
Чтобы избежать хрупкого разрушения, материал должен обладать определенным уровнем вязкости при температуре эксплуатации, который измеряется с помощью испытания на удар. Требования к ударной вязкости определяются на основе прочности материала на растяжение.
Помимо соответствия требованиям по прочности на разрыв и предел текучестиНизкотемпературная сталь также должна отвечать требованиям к ударной вязкости.
(6) Коррозионно-стойкая сталь:
Сталь, устойчивая к водородной коррозии - Когда перлитная жаропрочная сталь используется в качестве высокотемпературной водородостойкой стали, длительное использование при высоких температурах может привести к накоплению метана в результате химической реакции между водородом, растворенным в стали, и углеродом, что приведет к образованию внутренних трещин или даже растрескиванию (т.е. водородное охрупчивание).
Поэтому при работе с высокотемпературным водородом кривая Нельсона должна быть проверена в соответствии с парциальным давлением водорода в материале (расчетное давление, умноженное на объемный процент водорода) и расчетной температурой, чтобы определить подходящую марку стали.
Кривую Нельсона можно найти в HG20581.
(7) Сталь для компонентов, не работающих под давлением:
GB150 определяет сталь для сосудов, работающих под давлением, но не содержит положений для компонентов, не работающих под давлением.
HG20581 содержит следующие положения по выбору стали для компонентов, не находящихся под давлением:
Исходя из нижнего предела рабочей температуры, важности и давления компонентов, соответствующие коэффициенты K1, K2 и K3 выбираются следующим образом:
Высокотемпературный коэффициент K1:
T> 0℃, K1=1; 0℃≤T > -20℃, K1=2; -20℃≤T, K1=3.
Коэффициент важности K2:
Если произойдет повреждение, оно повлияет на оборудование только локально, K2=1;
Если произойдет повреждение, оно затронет все оборудование, K2=2.
Коэффициент уровня стресса K3:
Низкий уровень стресса, K3=1;
Уровень напряжения меньше или равен 2/3 допустимого напряжения, K3=2;
Уровень напряжения превышает 2/3 от допустимого, K3=3.
K= K1+ K2 + K3
Как основатель MachineMFG, я посвятил более десяти лет своей карьеры металлообрабатывающей промышленности. Мой обширный опыт позволил мне стать экспертом в области производства листового металла, механической обработки, машиностроения и станков для обработки металлов. Я постоянно думаю, читаю и пишу об этих предметах, постоянно стремясь оставаться на переднем крае своей области. Позвольте моим знаниям и опыту стать преимуществом для вашего бизнеса.
RU 
EN 
AR 
DE 
ES 
FR 
IT 
JA 
NL 
PT 
PT_BR 
KO