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【摘 要】压力容器服役条件有高温和低温，承受内压和外压，压力容器用钢要求具有优良的综合力学性能，即要求强度高、塑性和韧性好，较低的冷脆倾向，较低的缺口和时效敏感性等，所以在刚选择及加工工艺中，都要有严格的要求。
【关键词】压力容器；钢材选择；加工工艺
一、压力容器用钢的服役条件
压力容器服役条件有高温和低温，承受内压和外压，内盛入介质有强腐蚀、强辐射等对压力容器用钢的要求是具有足够强度、韧性和塑形，有良好的冷热加工性能和焊接性能；对于在腐蚀介质条件下工作的压力容器，必须具有相应的耐蚀性和抗氢能力；在高温条件下工作的容器必须保证组织在工作温度下具有稳定；在低温下工作的容器要保证在工作温度下有足够的韧性。
二、压力容器用钢的技术要求
压力容器用钢要求具有优良的综合力学性能，即要求强度高、塑性和韧性好，较低的冷脆倾向，较低的缺口和时效敏感性等；压力容器经常与酸、碱、盐等各种各样的介质接触，壳体材料被腐蚀后，会导致壁厚减薄，而且有可能改变其组织和性能，并导致容器破坏。因此，材料必须与介质相适应。加工工艺的影响，包括是否便于加工、经济合理性及来源；良好的焊接性能等。
三、压力容器用钢的成分特点
为了提高钢的力学性能，必须在钢中添加一些合金元素，其中最主要的有锰、硅、铬、镍、钼、钛、铌、钒、铝和铜等。
锰是炼钢时用锰铁脱氧而残留在钢中的。作为合金元素加入钢中的锰，能够提高钢的强度性能和奥式体钢的组织稳定性，截面较大的工件可以获得较均匀的细化组织。
硅能提高钢的强度、耐腐蚀性和耐热性。硅含量高达15%～20%时，即高硅铸铁，具有特别好的耐酸腐蚀性能。
铬能提高钢的强度、硬度、耐磨性和耐腐蚀性，铬钢具有良好的综合力学性能，经淬火回火处理的铬钢，铬元素一般不降低其韧性。
镍能使钢具有很高的强度、塑性和韧性。当镍含量少于20%时，其强度随镍含量增高而增加，塑性随镍含量增高而降低。
钼主要使钢具有耐热性和很高的高温力学性能。在结构钢中，钼的作用是消除回火脆性、细化晶粒，同时强烈提高钢的淬透性，使截面厚度较大的部件可以淬透、淬深。
钛能改善钢的热强性。在碳素钢和低合金钢中加入钛，能提高持久极限和蠕变极限。含铬量在4%～6%的铬钢中加入钛后，能提高高温时的抗氧化性能。
钒在钢中的主要作用是细化晶粒，提高晶粒粗化温度，降低钢的过热敏感性，提高钢的强度和韧性。
钨能增加钢的回火稳定性、红硬性和热强性。
Q345R
具有良好的综合力学性能、制造工艺性能，主要用于制造中低压压力容器和多层高压容器
合金化原理
随铬含量的增加，耐热钢的淬透性、氧化及腐蚀抗性逐渐增加，通常9%-12%Cr时为最佳。V、Nb均能在铁素体基体中形成细小、共格的强碳化物、氮化物或碳氮化物析出相。在低温短时间下Nb的效果显著，而在高温长时间下V的作用更明显。这是由于奥氏体化时NbC、NbN 并未完全溶解， 导致蠕变过程中析出相聚合、粗化，加速回复，所以仅提高短期蠕变断裂强度，而V能进入沉淀相中，阻止沉淀相粗化，回复较慢，从而提高高温长期蠕变强度。NbV的复合添加，各自强化作用叠加，是耐热钢的主要强化手段之一。Nb、V最佳含量随温度的变化而变化， B不仅可改善淬透性，还可提高晶界强度。Ni、Cu和Co均为奥氏体形成元素，可以削减铬当量Cr以抑制铁素体的形成。由于Ni使A1转变温度的降低程度较大，因此添加Cu、Co既可抑制铁素体的形成，也可确保在较高的温度下回火。Co还能强化基体，提高细小析出物的稳定性。Si为铁素体形成元素，易使韧性降低。
四、压力容器的工艺规范
钢板轧制、锻造是在钢坯上进行的。目前压力容器用锻件主要有两种，一种是芯棒锻造，另一种是环形轧制。芯棒锻造是使锻件逐渐拔长和扩孔的加工过程；环形轧制如普通轧制一样，是连续加工的过程。环形轧制钢材其組织更为均匀，质量更好。
热处理方面，正火主要用于改善母材的综合力学性能，提高塑形和韧性；改善电渣焊焊缝组织，提高综合力学性能；用于必须在正火状态使用的钢材如15MnTi。在厚壁压力容器中，目前已开始使用调质工艺来提高壳体材料的强度和韧性。调质的淬火加热温度和保温时间与正火相同。去应力退火消去焊接接头中的内应力和冷作硬化，提高接头处抗脆断能力；提高低合金钢接头的韧性，促进耐热钢焊接焊缝及热影响区的碳化物稳定性，提高接头的高温持久强度；稳定结构形状，减少畸变；促进焊接金属中氢的向外扩散，提高焊接的韧性。
参考文献：
[1]欧继权.低温钢制压力容器施工工艺质量控制要点[J].石油化工建设，2004，（5）.
[2]刘卫平.以Q235-B、16MnR、16MnDR为例浅析压力容器中的选材[J].化学工程师，2005，（7）.
[3]李盼，李芳，.含H2S和CO2油气环境中压力容器选材研究[J].油气田地面工程，2010，（4）.
[4]工程材料学.哈尔滨工业大学出版社.
【关键词】压力容器；钢材选择；加工工艺
一、压力容器用钢的服役条件
压力容器服役条件有高温和低温，承受内压和外压，内盛入介质有强腐蚀、强辐射等对压力容器用钢的要求是具有足够强度、韧性和塑形，有良好的冷热加工性能和焊接性能；对于在腐蚀介质条件下工作的压力容器，必须具有相应的耐蚀性和抗氢能力；在高温条件下工作的容器必须保证组织在工作温度下具有稳定；在低温下工作的容器要保证在工作温度下有足够的韧性。
二、压力容器用钢的技术要求
压力容器用钢要求具有优良的综合力学性能，即要求强度高、塑性和韧性好，较低的冷脆倾向，较低的缺口和时效敏感性等；压力容器经常与酸、碱、盐等各种各样的介质接触，壳体材料被腐蚀后，会导致壁厚减薄，而且有可能改变其组织和性能，并导致容器破坏。因此，材料必须与介质相适应。加工工艺的影响，包括是否便于加工、经济合理性及来源；良好的焊接性能等。
三、压力容器用钢的成分特点
为了提高钢的力学性能，必须在钢中添加一些合金元素，其中最主要的有锰、硅、铬、镍、钼、钛、铌、钒、铝和铜等。
锰是炼钢时用锰铁脱氧而残留在钢中的。作为合金元素加入钢中的锰，能够提高钢的强度性能和奥式体钢的组织稳定性，截面较大的工件可以获得较均匀的细化组织。
硅能提高钢的强度、耐腐蚀性和耐热性。硅含量高达15%～20%时，即高硅铸铁，具有特别好的耐酸腐蚀性能。
铬能提高钢的强度、硬度、耐磨性和耐腐蚀性，铬钢具有良好的综合力学性能，经淬火回火处理的铬钢，铬元素一般不降低其韧性。
镍能使钢具有很高的强度、塑性和韧性。当镍含量少于20%时，其强度随镍含量增高而增加，塑性随镍含量增高而降低。
钼主要使钢具有耐热性和很高的高温力学性能。在结构钢中，钼的作用是消除回火脆性、细化晶粒，同时强烈提高钢的淬透性，使截面厚度较大的部件可以淬透、淬深。
钛能改善钢的热强性。在碳素钢和低合金钢中加入钛，能提高持久极限和蠕变极限。含铬量在4%～6%的铬钢中加入钛后，能提高高温时的抗氧化性能。
钒在钢中的主要作用是细化晶粒，提高晶粒粗化温度，降低钢的过热敏感性，提高钢的强度和韧性。
钨能增加钢的回火稳定性、红硬性和热强性。
Q345R
具有良好的综合力学性能、制造工艺性能，主要用于制造中低压压力容器和多层高压容器
合金化原理
随铬含量的增加，耐热钢的淬透性、氧化及腐蚀抗性逐渐增加，通常9%-12%Cr时为最佳。V、Nb均能在铁素体基体中形成细小、共格的强碳化物、氮化物或碳氮化物析出相。在低温短时间下Nb的效果显著，而在高温长时间下V的作用更明显。这是由于奥氏体化时NbC、NbN 并未完全溶解， 导致蠕变过程中析出相聚合、粗化，加速回复，所以仅提高短期蠕变断裂强度，而V能进入沉淀相中，阻止沉淀相粗化，回复较慢，从而提高高温长期蠕变强度。NbV的复合添加，各自强化作用叠加，是耐热钢的主要强化手段之一。Nb、V最佳含量随温度的变化而变化， B不仅可改善淬透性，还可提高晶界强度。Ni、Cu和Co均为奥氏体形成元素，可以削减铬当量Cr以抑制铁素体的形成。由于Ni使A1转变温度的降低程度较大，因此添加Cu、Co既可抑制铁素体的形成，也可确保在较高的温度下回火。Co还能强化基体，提高细小析出物的稳定性。Si为铁素体形成元素，易使韧性降低。
四、压力容器的工艺规范
钢板轧制、锻造是在钢坯上进行的。目前压力容器用锻件主要有两种，一种是芯棒锻造，另一种是环形轧制。芯棒锻造是使锻件逐渐拔长和扩孔的加工过程；环形轧制如普通轧制一样，是连续加工的过程。环形轧制钢材其組织更为均匀，质量更好。
热处理方面，正火主要用于改善母材的综合力学性能，提高塑形和韧性；改善电渣焊焊缝组织，提高综合力学性能；用于必须在正火状态使用的钢材如15MnTi。在厚壁压力容器中，目前已开始使用调质工艺来提高壳体材料的强度和韧性。调质的淬火加热温度和保温时间与正火相同。去应力退火消去焊接接头中的内应力和冷作硬化，提高接头处抗脆断能力；提高低合金钢接头的韧性，促进耐热钢焊接焊缝及热影响区的碳化物稳定性，提高接头的高温持久强度；稳定结构形状，减少畸变；促进焊接金属中氢的向外扩散，提高焊接的韧性。
参考文献：
[1]欧继权.低温钢制压力容器施工工艺质量控制要点[J].石油化工建设，2004，（5）.
[2]刘卫平.以Q235-B、16MnR、16MnDR为例浅析压力容器中的选材[J].化学工程师，2005，（7）.
[3]李盼，李芳，.含H2S和CO2油气环境中压力容器选材研究[J].油气田地面工程，2010，（4）.
[4]工程材料学.哈尔滨工业大学出版社.