Принципы выбора стали для сосудов высокого давления

Что такое сталь для сосудов высокого давления?

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.

1. Сталь, широко используемая на химических и нефтехимических предприятиях

Сталь, обычно используемая на химических и нефтехимических предприятиях, классифицируется и определяется на основе ее химического состава и металлургической структуры следующим образом:

1. Углеродистая сталь

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.

2. Низколегированная сталь

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.

3. Перлитная жаропрочная сталь

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.

4. Аустенитная нержавеющая сталь

Нержавеющая сталь - это тип стали которая имеет аустенитную металлургическую структуру при комнатной температуре. Примерами такой стали являются Cr18Ni9 и Cr17Ni12Mo2.

5. Ферритная нержавеющая сталь

Ферритная нержавеющая сталь это тип нержавеющей стали, имеющий ферритную микроструктуру при комнатной температуре. Примером такой стали является Cr13Al.

6. Мартенситная нержавеющая сталь

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.

2. Общие принципы выбора различных сталей:

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

Не забывайте, что делиться - значит заботиться! : )
Шейн
Автор

Шейн

Основатель MachineMFG

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.

Далее

Освоение CAD/CAM: Основные технологии с пояснениями

Основные концепции автоматизированного проектирования и автоматизированного производства Автоматизированное проектирование и автоматизированное производство (CAD/CAM) - это комплексная и технически сложная дисциплина системного инжиниринга, которая включает в себя такие различные области, как компьютерная [...]...

Виртуальное производство: Концепции и принципы

Концепция виртуального производства Виртуальное производство (ВП) - это фундаментальная реализация реального производственного процесса на компьютере. В нем используются технологии компьютерного моделирования и виртуальной реальности, поддерживаемые высокопроизводительными [...]...

Понимание гибких производственных систем: Руководство

Гибкая производственная система (FMS) обычно использует принципы системной инженерии и групповой технологии. Она объединяет станки с числовым программным управлением (ЧПУ) (обрабатывающие центры), координатно-измерительные машины, системы транспортировки материалов, [...]...

Изучение 4 передовых методов нанофабрикации

Подобно тому, как производственные технологии играют важнейшую роль в различных областях, технология нанофабрикации занимает ключевое место в сфере нанотехнологий. Технология нанофабрикации включает в себя множество методов, в том числе механические [...].

Сверхточная обработка: Виды и технологии

Сверхточная обработка относится к прецизионным производственным процессам, в которых достигаются чрезвычайно высокие уровни точности и качества поверхности. Ее определение относительно и меняется по мере развития технологий. В настоящее время эта технология позволяет достичь [...].

Выбор правильного приспособления для ЧПУ: Типы и советы

В настоящее время механическую обработку можно разделить на две группы в зависимости от серийности производства: Среди этих двух категорий, первая составляет около 70-80% от общей стоимости продукции механической обработки [...]...

Топ-4 метода специальной обработки в современном машиностроении

В этой статье в основном представлены несколько зрелых методов специальной обработки. I. Обработка электрическим разрядом (EDM) EDM - это метод обработки токопроводящих материалов, использующий явление электрической коррозии во время [...]...

Что такое обработка с ЧПУ? Виды, преимущества, недостатки и этапы обработки

Что такое обработка с ЧПУ? Числовое программное управление (ЧПУ) - это метод управления движением и операциями обработки на станках с помощью оцифрованной информации. Станки с числовым программным управлением, часто сокращенно называемые [...]...

Изучение высокоскоростной резки: Обзор технологий и применение

Обработка резанием остается наиболее распространенным методом механической обработки, играющим важную роль в механическом производстве. С развитием производственных технологий технология обработки резанием претерпела значительный прогресс в [...].

Топ-7 новых инженерных материалов: Что нужно знать

Под передовыми материалами понимаются недавно исследованные или находящиеся в стадии разработки материалы, обладающие исключительными характеристиками и особыми функциональными свойствами. Эти материалы имеют огромное значение для развития науки и техники, [...]...

Методы расширения металла: Исчерпывающее руководство

Формирование выпуклости подходит для различных типов заготовок, таких как чашки глубокой вытяжки, разрезанные трубы и прокатные конические сварные изделия. Классификация по средствам формования выпуклости Методы формования выпуклости можно разделить [...].
MachineMFG
Поднимите свой бизнес на новый уровень
Подпишитесь на нашу рассылку
Последние новости, статьи и ресурсы, еженедельно отправляемые в ваш почтовый ящик.

Свяжитесь с нами

Вы получите наш ответ в течение 24 часов.