壓力容器用鋼的種類與要求

 壓力容器事故類型可分為爆炸與泄漏兩大類。爆炸按原因來分又可分為化學性爆炸和物理性爆炸兩種。容器內部介質因劇烈化學反應（包括燃燒）控引起容器爆炸的事故稱為化學性爆炸事故；容器內部因介質壓力作用使容受壓部件的應力達到材料強度的極限值所引起的爆炸事故稱為物理性爆炸故。壓力容器在運行中由于超壓、過熱，或腐蝕、磨損，易使受壓元件難以承受發生爆炸、撕裂等事故。壓力容器發生爆炸事故后，不但會造成設備損壞，而還會波及周圍的設備、建筑和人群。爆炸直接產生的碎片能飛出數百米遠，能產生巨大的沖擊波，破壞力與殺傷力極大。壓力容器發生爆炸、撕裂等重事故后，有毒物質的大量外溢會造成人畜中毒的惡性事故。而可燃性物質的大量泄漏，還會引起重大火災和二次爆炸事故，后果也十分嚴重。浙江至德鋼業有限公司從圧力容器常用鋼材出發，詳細論述組織結構與氫脆之間的關系，希望能對生產生活中的壓力容器生產和相關科研起到一定的借鑒作用。

 由于壓力容器是一種特殊的設備，因此用于制造壓力容器的材料主要為鋼材。壓力容器選材是一個復雜的問題，鋼材的種類會對壓力容器的安全性、壽命和設備價格有直接的影響。

  1. 壓力容器用鋼要求

     壓力容器對鋼材有如下三項基本要求：

    a. 高強度   材料強度是保證壓力容器安全、可靠使用的基本條件。高強度可以減少材料用量，這在經濟上也比較合理。

    b. 良好的焊接性  壓力容器的特點決定了焊接是壓力容器制造中主要的連接方法。這使得良好的焊接性對保證壓力容器的安全性有重要的意義。

    c.良好的沖擊韌性   通過對壓力容器事故的分析發現，大多數的事故原因是材料發生脆性斷裂。而良好的韌性是防止壓力容器發生脆性破壞的重要因素。

  2. 壓力容器用鋼種類

  壓力容器中最常用的鋼種為低合金鋼強度鋼Q345(16MnR),它比普通低合金高強度結構鋼Q345(16Mn)具有更高的強韌性，且化學成分和力學性能穩定性高，可焊性強。

  由于Q345(16MnR)鋼具有較高的強韌性，因此，對鋼種的元素含量有不同的要求，尤其是(硫）、(磷）含量，硫是鋼中的有害元素，它是在煉鋼時由礦石和燃料帶進鋼種的雜質。硫只能溶于鋼液中，在固態鐵中幾乎不能溶解，而是以硫化鐵夾雜的形式存于固態鋼種。硫的最大危害是導致鋼在熱加工時開裂，這種現象稱為熱脆。磷同樣是鋼中的有害元素，它也是在煉鋼時由礦石和生鐵等煉鋼原料帶入的。無論在高溫還是在低溫，磷在鐵中具有較大的溶解度，所以鋼中的磷一般都固溶于鐵中，磷有很強的固溶強化作用，它使鋼的強度、硬度顯著提高。但它會導致鋼材塑性和韌性下降，使鋼材在低溫或常溫時出現“冷脆”現象。硫、磷等雜質還會提高鋼材的回火脆性傾向。因此，Q345(16MnR)鋼中硫、磷元素的含量較低，這樣不僅增加了Q345(16MnR)鋼延性斷裂的能量，降低了回火脆性，而且提高了其潔凈程度，降低了脆性轉變溫度。

 由于壓力容器事故的危害性很大，因此必須保證壓力容器用鋼Q345（16MnR)不能有缺陷，質量要穩定。為了保證Q345(16MnR)鋼的化學成分和力學性能的穩定性，對生產出的Q345(16MnR)鋼材的檢驗批量要求更高。

在較低的溫度下，常選用C-Mn、調質高強度及Ni(鎳）系低溫鋼作為壓力容器用鋼，如表1.1~表1.3所列。