壓(ya)力(li)(li)容器中最常用(yong)的鋼種(zhong)為低合(he)金(jin)鋼強(qiang)度鋼Q345(16MnR),它比普通(tong)低合(he)金(jin)高強(qiang)度結構鋼Q345(16Mn)具有更高的強(qiang)韌性(xing)(xing),且化學成分和力(li)(li)學性(xing)(xing)能穩定性(xing)(xing)高,可(ke)焊性(xing)(xing)強(qiang)。
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S(硫)、P(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FeS夾雜的形式存于固態鋼種。硫(liu)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(liu)、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(li)容器(qi)(qi)事故的(de)危害性(xing)很大,因此必須保證(zheng)壓力(li)容器(qi)(qi)用鋼(gang)(gang)Q345(16MnR)不(bu)能有(you)缺陷(xian),質量要穩(wen)定。為(wei)了保證(zheng)Q345(16MnR)鋼(gang)(gang)的(de)化學(xue)(xue)成(cheng)分(fen)和力(li)學(xue)(xue)性(xing)能的(de)穩(wen)定性(xing),對生產出(chu)的(de)Q345(16MnR)鋼(gang)(gang)材的(de)檢驗(yan)批(pi)量要求更高。
在較低的溫度下,常選用(yong)(yong)C-Mn、調質高強度及Ni(鎳)系(xi)低溫鋼(gang)(gang)作為壓(ya)力容器(qi)用(yong)(yong)鋼(gang)(gang),如表1.1~表1.3所列。
304不銹鋼作為應用最為廣泛的一種Cr-Ni(鉻-鎳)不銹鋼,也是壓力容器常用鋼,具有良好的耐蝕性、耐熱性、低溫強度和力學特性,沖壓、彎曲等熱加工性好,無熱處理硬化現象(使用溫度-196~800℃),在大氣中耐腐蝕等。符合GB 24511-2009《承壓設備用不銹鋼鋼板及鋼帶》標準要求的304不銹鋼板,可以制造壓力容器。
根(gen)據特(te)種設(she)備安全(quan)技(ji)術規范,壓(ya)(ya)力容器(qi)需要定(ding)期檢驗(yan),一般壓(ya)(ya)力容器(qi)應(ying)用3年后應(ying)該(gai)進行首次(ci)定(ding)期檢驗(yan)。這對于(yu)壓(ya)(ya)力容器(qi)的(de)安全(quan)使用起到(dao)了(le)很好的(de)保障,但(dan)是(shi)(shi)對于(yu)用戶(hu)而言(yan),檢驗(yan)時需停工(gong)停產,給(gei)用戶(hu)帶來了(le)較大的(de)經濟損失,特(te)別是(shi)(shi)對于(yu)石(shi)油化(hua)工(gong)企業。
近年來,雙相不銹鋼成為一些石油化工企業壓力容器用鋼的首選,雙相不銹鋼其組織構成為鐵素體(α相)和奧氏體(γ相)兩相,通過正確控制化學成分和熱處理工藝,可使雙相不銹鋼兼有鐵素體不銹鋼和奧氏體不銹鋼的優點。與鐵素體相比,雙相不銹鋼塑性、韌性更高,無室溫脆性、耐晶間腐蝕性能和焊接性能均顯著提高,同時還保持有鐵素體不銹鋼的475℃脆性以及導熱系數高、超塑性等特點。與奧氏體不銹鋼相比,雙相不銹鋼強度高且耐晶間腐蝕和耐氯化物應力腐蝕有明顯提高。雙相不銹鋼將奧氏體不銹鋼所具有的優良韌性和焊接性,與鐵素體不銹鋼所具有的較高強度和耐氯化物應力腐蝕性能結合在一起,在動載或靜載條件下,均比奧氏體不銹鋼具有更高的能量吸收能力。這對于結構件應付突發事故(如沖撞、爆炸等)具有實際應用價值,正是這些優越的性能使雙相不銹鋼作為可焊接的結構材料發展迅速,在石油、化工以及軍事領域都得到了廣泛的應用,也引起了科研工作者對雙相不銹鋼應力腐蝕敏感性的關注。
近十幾(ji)年來(lai),由于現(xian)代(dai)工(gong)(gong)(gong)業(ye)技術的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)飛躍發展,雙相(xiang)(xiang)(xiang)不(bu)銹(xiu)鋼(gang)(gang)(gang)越(yue)來(lai)越(yue)被人們所重視,特(te)(te)別在(zai)化(hua)(hua)工(gong)(gong)(gong)、石(shi)油、煤(mei)氣(qi)、煤(mei)油、釀酒、造紙、核電、火電等(deng)(deng)行(xing)業(ye)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)應用日益(yi)廣(guang)泛。主要原因:首先,傳統的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)奧氏體(ti)(ti)不(bu)銹(xiu)鋼(gang)(gang)(gang)經常遭到(dao)晶間腐(fu)蝕(shi)、應力(li)腐(fu)蝕(shi)、點(dian)(dian)蝕(shi)、縫隙腐(fu)蝕(shi)等(deng)(deng)各種腐(fu)蝕(shi)和(he)破(po)壞(huai),而在(zai)這(zhe)方面人們對(dui)雙相(xiang)(xiang)(xiang)不(bu)銹(xiu)鋼(gang)(gang)(gang)又有(you)了新的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)認識,雙相(xiang)(xiang)(xiang)不(bu)銹(xiu)鋼(gang)(gang)(gang)在(zai)上述各腐(fu)蝕(shi)類型中表現(xian)出極強(qiang)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)抗(kang)腐(fu)蝕(shi)能(neng)力(li);其次,雙相(xiang)(xiang)(xiang)不(bu)銹(xiu)鋼(gang)(gang)(gang)有(you)極好(hao)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)力(li)學性(xing)能(neng),其強(qiang)度(du)(du)為一(yi)般(ban)奧氏體(ti)(ti)不(bu)銹(xiu)鋼(gang)(gang)(gang)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)2倍,且(qie)有(you)良好(hao)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)韌性(xing),根(gen)據其強(qiang)度(du)(du)高的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)優(you)點(dian)(dian),可(ke)通(tong)過(guo)降(jiang)(jiang)(jiang)低產品厚度(du)(du)來(lai)降(jiang)(jiang)(jiang)低產品成本,實現(xian)經濟性(xing)。因工(gong)(gong)(gong)作(zuo)關系,筆者參(can)與了數(shu)臺雙相(xiang)(xiang)(xiang)不(bu)銹(xiu)鋼(gang)(gang)(gang)壓力(li)容(rong)器的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)設計、制(zhi)(zhi)造工(gong)(gong)(gong)作(zuo),對(dui)雙相(xiang)(xiang)(xiang)不(bu)銹(xiu)鋼(gang)(gang)(gang)壓力(li)容(rong)器制(zhi)(zhi)造有(you)一(yi)點(dian)(dian)粗(cu)淺的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)認識:雙相(xiang)(xiang)(xiang)不(bu)銹(xiu)鋼(gang)(gang)(gang)在(zai)化(hua)(hua)工(gong)(gong)(gong)、煤(mei)氣(qi)化(hua)(hua)、石(shi)油工(gong)(gong)(gong)業(ye)和(he)海洋領域中得(de)到(dao)日益(yi)廣(guang)泛的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)應用,原因在(zai)于其顯著的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)抗(kang)孔蝕(shi)、抗(kang)應力(li)腐(fu)蝕(shi)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)能(neng)力(li),較(jiao)高的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)屈服強(qiang)度(du)(du),良好(hao)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)塑性(xing),良好(hao)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)低溫沖(chong)擊性(xing)能(neng),導熱系數(shu)大、線膨脹系數(shu)小(xiao)、可(ke)焊性(xing)好(hao)、熱裂(lie)傾(qing)向小(xiao)等(deng)(deng)特(te)(te)點(dian)(dian)。本書(shu)是(shi)在(zai)針對(dui)數(shu)臺雙相(xiang)(xiang)(xiang)不(bu)銹(xiu)鋼(gang)(gang)(gang)制(zhi)(zhi)壓力(li)容(rong)器的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)制(zhi)(zhi)造過(guo)程(cheng)進(jin)行(xing)監督檢驗(yan)后,對(dui)材(cai)料特(te)(te)性(xing)和(he)制(zhi)(zhi)造工(gong)(gong)(gong)藝特(te)(te)點(dian)(dian)進(jin)行(xing)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)總(zong)結。應用雙相(xiang)(xiang)(xiang)不(bu)銹(xiu)鋼(gang)(gang)(gang)制(zhi)(zhi)備(bei)壓力(li)容(rong)器時,其超強(qiang)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)抗(kang)腐(fu)蝕(shi)能(neng)力(li)是(shi)最大特(te)(te)點(dian)(dian),其好(hao)處在(zai)于:由于其強(qiang)度(du)(du)一(yi)般(ban)是(shi)奧氏體(ti)(ti)不(bu)銹(xiu)鋼(gang)(gang)(gang)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)2倍,其產品厚度(du)(du)可(ke)以大幅(fu)度(du)(du)降(jiang)(jiang)(jiang)低,可(ke)降(jiang)(jiang)(jiang)低成本,同時還可(ke)以減少焊接工(gong)(gong)(gong)作(zuo)量和(he)焊接材(cai)料的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)消耗,減少探(tan)傷時長,減輕設備(bei)重量,對(dui)于大型設備(bei)而言可(ke)以降(jiang)(jiang)(jiang)低運送(song)及安裝的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)成本,有(you)很好(hao)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)經濟效益(yi)。