沒有幻燈片標題-廣東石油化工學院

1、第三章 壓力容器材料以及環(huán)境和時間對其性能的影響,,MATERIALS FOR PRESSURE VESSELS AND INFLUENCES OF ENVIRORMENT AND TIME ON PROPERTIES OF THESE MATERIALS,過程設備設計,壓力容器設計,,正確的應力分析和強度計算,合理的材料選擇,時間效應、環(huán)境作用,,（充分考慮）,教學重點： 壓力容器常用鋼材。 教學難點

2、： 高合金鋼。,3.1 壓力容器材料,過程設備設計,過程設備設計,3.1.1 壓力容器常用鋼材,一、鋼材形狀,鋼材的形狀包括板、管、棒、鍛件、鑄件等。壓力容器用鋼主要是板、管材和鍛件,（1）鋼板,殼體、封頭、板狀構件等,下料、卷板、焊接、熱處理,較高的強度、良好的塑性、韌性、冷彎性能和焊接性能,,主要用途,加工要求,性能要求,3.1.1 壓力容器常用鋼材,過程設備設計,（2）鋼管,接管、換熱管等,無縫鋼管,下料、焊接、熱處理

3、,較高的強度、塑性和良好的焊接性能,,主要用途,主要來源,加工要求,性能要求,3.1.1 壓力容器常用鋼材,3.1.1 壓力容器常用鋼材,過程設備設計,3.1.1 壓力容器常用鋼材,3.1.1 壓力容器常用鋼材,過程設備設計,二、鋼材類型,,碳素鋼,低合金鋼,高合金鋼,按化學成分分類,3.1.1 壓力容器常用鋼材,3.1.1 壓力容器常用鋼材,過程設備設計,1. 碳素鋼,含碳量小于2.06％的鐵碳合金。并含少量的硫、磷、硅、氧、氮等元

4、素。,碳素鋼,碳素結構鋼,壓力容器專用鋼板,Q235系列鋼板；,Q245R（原20R,20g）20G、Q345R,,3.1.1 壓力容器常用鋼材,R----壓力容器專用鋼板,3.1.1 壓力容器常用鋼材,優(yōu)質碳素結構鋼,10、20鋼鋼管； 20、35鋼鍛件。,G----高壓無縫鋼管,Q245R的特點和應用場合,強度低，塑性和可焊性較好價格低廉；常用于常壓或中、低壓容器；也做墊板、支座等零部件材料。,過程設備設計,2. 低合金鋼,

5、◆是一種低碳低合金鋼，合金元素含量較少（總量一般不超 過3%），具有優(yōu)良的綜合力學性能，其強度、韌性、耐 腐蝕性、低溫和高溫性能等均優(yōu)于相同含碳量的碳素鋼。,特點及優(yōu)點,◆采用低合金鋼，不僅可以減薄容器的壁厚，減輕重量， 節(jié)約鋼材，而且能解決大型壓力容器在制造、檢驗、運 輸、安裝中因壁厚太厚所帶來的各種困難。,3.1.1 壓力容器常用鋼材,,3.1.1 壓力容器常用鋼材,過程設備設計,Q345R(16MnR)、1

6、5CrMoR、Q345DR(16MnDR)、15MnNiDR、09MnNiDR,壓力容器常用低合金鋼：,16Mn、09MnD；,16Mn、20MnMo、16MnD、09MnNiD、12Cr1MoV。,鋼板,鋼管,鍛件,3.1.1 壓力容器常用鋼材,D----低溫用鋼,3.1.1 壓力容器常用鋼材,,過程設備設計,應用介紹,1. Q345R (16MnR),◆屈服點 為340MPa 級的壓力容器專用鋼板,◆我國壓力容器行業(yè)使用量

7、最大的鋼板,◆具有良好的綜合力學性能、制造工藝性能,◆主要用于制造中低壓壓力容器和多層高壓容器,3.1.1 壓力容器常用鋼材,3.1.1 壓力容器常用鋼材,過程設備設計,應用介紹,2. Q345DR(16MnDR)、15MnNiDR、 09MnNiDR,◆低溫壓力容器用鋼，工作在-20℃及更低溫度的壓力容器專用鋼板,Q345DR,,可用于-40 ℃的鋼種,,液氨儲罐等設備,,（降低碳含量，并加鎳和微量釩）,15MnNiDR,,提高了低溫

8、韌性,,-40 ℃級低溫球形容器,09MnNiDR,,-70 ℃級低溫壓力容器用鋼,用于制造液丙烯（-47.7 ℃）、液硫化氫（-61 ）℃等設備,,3.1.1 壓力容器常用鋼材,3.1.1 壓力容器常用鋼材,過程設備設計,應用介紹,3. 15CrMoR,◆低合金珠光體熱強鋼,◆中溫抗氫鋼板,◆用于制造壁溫不超過560 ℃的壓力容器,3.1.1 壓力容器常用鋼材,3.1.1 壓力容器常用鋼材,過程設備設計,應用介紹,4、20MnMo、

9、09MnNiD,20MnMo,,常制造使用溫度為-40～470 ℃的重要大中型鍛件,,良好的熱加工和焊接工藝性能,09MnNiD,良好的低溫韌性,,,常制造使用溫度為-60～-45 ℃的低溫容器,3.1.1 壓力容器常用鋼材,3.1.1 壓力容器常用鋼材,過程設備設計,3、高合金鋼,壓力容器中采用的低碳或超低碳高合金鋼大多是:耐腐蝕、耐高溫鋼,,鉻鋼,鉻鎳鋼,鉻鎳鉬鋼,3.1.1 壓力容器常用鋼材,3.1.1 壓力容器常用鋼材,過程

10、設備設計,（1）鉻鋼,但不耐硫酸、鹽酸、熱磷酸等介質的腐蝕,0Cr13,是常用的鐵素體不銹鋼,有較高的強度、塑性、韌性和良好的切削加工性能,在室溫的稀硝酸以及弱有機酸中有一定的耐腐蝕性,,,,,3.1.1 壓力容器常用鋼材,3.1.1 壓力容器常用鋼材,過程設備設計,（2）鉻鎳鋼,0Cr18Ni9、0Cr18Ni10Ti、00Cr19Ni10三種鋼均屬于奧氏體不銹鋼。,但長期在水及蒸汽中工作時，0Cr18Ni9有晶間腐蝕傾向，并且在氯

11、化物溶液中易發(fā)生應力腐蝕開裂。,具有較高的抗晶間腐蝕能力，可在-196℃～600℃溫度范圍內(nèi)長期使用。,為超低碳不銹鋼，具有更好的耐蝕性。,0Cr18Ni9,在固溶態(tài)，具有良好的塑性、韌性、冷加工性，在氧化性酸和大氣、水、蒸汽等介質中耐腐蝕性亦佳,,,0Cr18Ni10Ti,,00Cr19Ni10,,3.1.1 壓力容器常用鋼材,3.1.1 壓力容器常用鋼材,過程設備設計,（3）鉻鎳鉬鋼,耐應力腐蝕、小孔腐蝕的性能良好，適用于制造介質中

12、含氯離子的設備。,00Cr18Ni5Mo3Si2,奧氏體-鐵素體雙相不銹鋼,,,3.1.1 壓力容器常用鋼材,3.1.1 壓力容器常用鋼材,過程設備設計,復合板,,基層：與介質不接觸，主要起承載作用， 通常為碳素鋼和低合金鋼。,復層：與介質直接接觸，要求與介質有良好的相容性， 通常為不銹鋼、鈦等耐腐蝕材料，其厚度一般 為基層厚度的1/10~1/3。,復合板應用

13、特點,①用復合板制造耐腐蝕壓力容器，可大量節(jié)省昂貴的耐腐蝕材料，從而降低壓力容器的制造成本。,②復合板的焊接比一般鋼板復雜，焊接接頭往往是耐腐蝕的薄弱環(huán)節(jié)，因此壁厚較薄、直徑小的壓力容器最好不用復合板。,,3.1.1 壓力容器常用鋼材,3.1.1 壓力容器常用鋼材,教學重點： 鋼材的焊接。 教學難點： 無。,3.2 壓力容器制造工藝對鋼材性能的影響,過程設備設計,壓力容器制造,,冷、熱加工,焊接,熱處理（必要時）,過程設備設

14、計,過程設備設計,3.2.1 塑性變形,材料在載荷作用下的變形,,彈性變形:卸載后變形消失,塑性變形或永久變形,3.2 壓力容器制造工藝對鋼材性能的影響,,過程設備設計,一、應變硬化,見應力-應變曲線圖,,卸載后，在短時間內(nèi)再次加載，應力應變關系按照dd′變化，到了d 以后，按照de f 變化。d以前材料是彈性的，以后才出現(xiàn)塑性變形。相當于形成了新的材料曲線?？梢姷?次加載時，比例極限提高，塑性變形和延伸率有所減低。在常溫下把材料

15、拉伸到塑性變形，然后卸載，當再次加載時，將使材料的比例極限提高，而塑性減低。這種現(xiàn)象叫做加工硬化或應變硬化冷做硬化經(jīng)退火，可消失。,加工硬化可提高材料的抗變形能力，但塑性降低,,3.2 壓力容器制造工藝對鋼材性能的影響,熱加工或熱變形:,凡是在再結晶溫度以上進行的塑性變形,在再結晶溫度以下進行的塑性變形,冷加工或冷變形:,熱變形時加工硬化和再結晶現(xiàn)象同時出現(xiàn)，但加工硬化被再結晶消除，變形后具有再結晶組織，因而無加工硬化現(xiàn)象。,特點,

16、特點,冷變形中無再結晶出現(xiàn)，因而有加工硬化現(xiàn)象。由于冷變形時有加工硬化現(xiàn)象，塑性降低，每次的冷變形程度不宜過大，否則，變形金屬將產(chǎn)生斷裂破壞。,二、冷加工和熱加工,從金屬學的觀點來區(qū)分，冷、熱加工的分界線是金屬的再結晶溫度。,3.2 壓力容器制造工藝對鋼材性能的影響,過程設備設計,3.2.1 塑性變形,過程設備設計,▲鋼板沖壓成各種封頭后，由于塑性變形，厚度會發(fā)生變化。 例如，鋼板沖壓成半球形封頭后，底部變薄，邊緣增厚。

17、 在壓力容器設計時，應注意這種厚度的變化。,3.2 壓力容器制造工藝對鋼材性能的影響,3.2.1 塑性變形,,過程設備設計,三、各向異性,非金屬夾雜物,,熱加工,纖維組織,呈纖維狀,,金屬再結晶,帶狀組織,,,金屬材料力學性能產(chǎn)生方向性,a、平行纖維組織方向的強度 塑性和韌性提高，b、垂直方向的塑性和韌性降低c、變形越大，性能差異越明顯,因勢利導：纖維組織的穩(wěn)定性高，不能用熱處理方法加以消除。

18、 壓力容器設計時，應盡可能使零件在工作時產(chǎn)生的 最大正應力與纖維方向重合，最大切應力方向與纖 維方向垂直。,第二項合金,,3.2 壓力容器制造工藝對鋼材性能的影響,3.2.1 塑性變形,過程設備設計,四、應變時效,冷加工應用舉例：,,筒節(jié)冷卷,封頭冷旋壓,應變時效,經(jīng)冷加工塑性變形的碳素鋼、低合金鋼，在室溫下停留較長時間，或在較高溫度下停留一定

19、時間后，會出現(xiàn)屈服點和抗拉強度提高，塑性和韌性降低的現(xiàn)象，稱為應變時效。,3.2 壓力容器制造工藝對鋼材性能的影響,3.2.1 塑性變形,過程設備設計,發(fā)生應變時效的鋼材，不但沖擊吸收功大幅度下降，而且韌脆轉變溫度大幅度上升，表現(xiàn)出常溫下的脆化。,應變時效危害,降低應變時效的措施,一般認為，合金元素中，碳、氮增加鋼的應變時效敏感性。減少碳、氮含量，加入鋁、鈦、釩等元素，使它們與碳、氮形成穩(wěn)定化合物，可顯著減弱鋼的應變時效敏感性。,3.2

20、 壓力容器制造工藝對鋼材性能的影響,3.2.1 塑性變形,過程設備設計,3.3 環(huán)境對壓力容器用鋼性能的影響,3.3.1 溫度,3.3.2 介質,3.3.3 加載速率,3.3 環(huán)境對壓力容器用鋼性能的影響,過程設備設計,3.3 環(huán)境對壓力容器用鋼性能的影響,教學重點： 溫度對鋼材性能的影響。 教學難點： 高溫下鋼材的性能和性能劣化。,3.3 環(huán)境對壓力容器用鋼性能的影響,過程設備設計,3.3.1 溫度,不同用途的壓力容

21、器的工作溫度不同。,鋼材在,,低溫,中溫,高溫,,下，性能不同,高溫下，鋼材性能往往與作用時間有關,介紹幾種情況的影響,,一、短期靜載下溫度對鋼材力學性能的影響,二、高溫、長期靜載下鋼材力學性能,三、高溫下材料性能的劣化,3.3 環(huán)境對壓力容器用鋼性能的影響,過程設備設計,一、短期靜載下溫度對鋼材力學性能的影響,1、高溫下,圖3-3 溫度對低碳鋼力學性能的影響,溫度較高時，僅僅根據(jù)常溫下材料抗拉強度和屈服點來決定許用應力是不夠的，一般還

22、應考慮設計溫度下材料的屈服點。,3.3 環(huán)境對壓力容器用鋼性能的影響,,過程設備設計,2、低溫下,隨著溫度降低，碳素鋼和低合金鋼的強度提高，而韌性降低。當溫度低于20℃時，鋼材可采用20℃時的許用應力。,韌脆性轉變溫度——（或脆性轉變溫度）,當溫度低于某一界限時，鋼的沖擊吸收功大幅度地下降，從韌性狀態(tài)變?yōu)榇嘈誀顟B(tài)。這一溫度常被稱為韌脆性轉變溫度或脆性轉變溫度。,3.3 環(huán)境對壓力容器用鋼性能的影響,概念,3.3.1 溫度,圖3-4 低碳

23、鋼沖擊吸收功和溫度的關系曲線,3.3 環(huán)境對壓力容器用鋼性能的影響,過程設備設計,3.3.1 溫度,過程設備設計,低溫變脆的金屬：,具有體心立方晶格的金屬如碳素鋼和低合金鋼,低溫仍有很高韌性的金屬：,面心立方晶格材料如銅、鋁和奧氏體不銹鋼，沖擊吸收功隨溫度的變化很小，在很低的溫度下仍具有高的韌性。,,3.3 環(huán)境對壓力容器用鋼性能的影響,3.3.1 溫度,過程設備設計,二、高溫、長期靜載下鋼材性能,蠕變現(xiàn)象：,在高溫和恒定載荷的作用下

24、，金屬材料會產(chǎn)生隨時間而發(fā)展的塑性變形，這種現(xiàn)象被稱為蠕變現(xiàn)象。,碳素鋼,>420℃,>400-500oC,低合金鋼,,,一定的應力作用,,,發(fā)生蠕變,,,蠕變的結果是使壓力容器材料產(chǎn)生蠕變脆化、應力松弛、蠕變變形和蠕變斷裂。因此,高溫壓力容器設計時應采取措施防止蠕變破壞發(fā)生。,蠕變的危害,3.3 環(huán)境對壓力容器用鋼性能的影響,過程設備設計,1. 蠕變曲線,蠕變曲線三階段,,1. 減速蠕變,2. 恒速蠕變,3. 加速蠕變,

25、,圖3-5 蠕變應變與時間的關系,3.3 環(huán)境對壓力容器用鋼性能的影響,3.3.1 溫度,,,一定壓力和一定溫度下,溫度,過程設備設計,cd為蠕變的第三階段,ab為蠕變的第一階段,即蠕變的不穩(wěn)定階段，蠕變速率隨時間的增長而逐漸降低，因此也稱為蠕變的減速階段.,bc為蠕變的第二階段,在此階段，材料以接近恒定蠕變速率進行變形，故也稱為蠕變的恒速階段.,在這階段里蠕變速度不斷增加，直至斷裂。,oa線段——試樣加載后的瞬時應變。,a點以后的線

26、段——從a點開始隨時間增長而產(chǎn)生的應變才屬于蠕變。蠕變曲線上任一點的斜率表示該點的蠕變速率。,3.3 環(huán)境對壓力容器用鋼性能的影響,3.3.1 溫度,對于同一材料，給定溫度改變應力或給定應力改變溫度時，蠕變曲線形狀不同。,▲當應力較小或溫度很低時，第二階段的持續(xù)時間長， 甚至無第三階段；相反，當應力較大或溫度較高時， 第二階段持續(xù)時間短，甚至完全消失。,3.3 環(huán)境對壓力容器用鋼性能的影響,過程設備設計,3.3.1 溫度

27、,過程設備設計,2. 蠕變極限與持久強度,a、蠕變極限·——高溫長期載荷作用下，材料對變形的抗力,蠕變極限表示法Rnt,★在給定溫度下，使試樣產(chǎn)生規(guī)定的第 二階段蠕變速率的應力值,★在給定溫度和規(guī)定時間內(nèi)，使試樣產(chǎn)生 一定量的蠕變總伸長率的應力值（常用）,,b、持久強度——在給定的溫度下，經(jīng)過一定時間后發(fā)生斷裂RDt 時構件所能承受的最大應力。,3

28、.3 環(huán)境對壓力容器用鋼性能的影響,3.3.1 溫度,過程設備設計,◇考慮蠕變極限和持久強度的場合：,蠕變極限適用于在高溫運行中要嚴格控制變形的零件的設計，如渦輪葉片,高溫壓力容器設計中，不僅要防止過大的變形，而且要確保在規(guī)定條件下不會蠕變斷裂，往往同時用蠕變極限和持久強度來確定許用應力。（蠕變極限常用第二種表示法，且一般規(guī)定時間為105h，總伸長率為1%；確定持久強度的時間為105h。）,,◎在高應力、較低的溫度時，斷裂前有大量的塑性

29、變形，斷 裂后伸長率較高，斷口呈韌性形態(tài)；◎而在應力低、溫度高時，斷裂前塑性變形小，斷裂呈脆 性，斷裂后伸長率較低，縮頸很小， 在晶體內(nèi)部常發(fā)現(xiàn) 大量的細小裂紋。,溫度和應力對蠕變斷裂形式有顯著的影響,3.3 環(huán)境對壓力容器用鋼性能的影響,3.3.1 溫度,過程設備設計,松弛,在常溫下工作的零件，在發(fā)生彈性變形后，如果變形總量保持不變，則零件內(nèi)的應力將保持不變。但在高溫和應力作用下，隨著時間的增長，如果變形總量

30、保持不變，因蠕變而逐漸增加的塑性變形將逐步代替原來的彈性變形，從而使零件內(nèi)的應力逐漸降低，這種現(xiàn)象稱為松馳。如高溫壓力容器中的連接螺栓，可能因松弛而引起容器泄漏。,3.3 環(huán)境對壓力容器用鋼性能的影響,3.3.1 溫度,過程設備設計,三、高溫下材料性能的劣化,在高溫下長期工作的鋼材性能的劣化主要有：,,蠕變脆化（前面已經(jīng)講了）,珠光體球化,石墨化,高溫回火脆化,氫腐蝕和氫脆,3.3 環(huán)境對壓力容器用鋼性能的影響,3.3.1 溫度,過

31、程設備設計,a. 珠光體球化,危害：使材料的屈服點、抗拉強度、沖擊韌性、蠕變極限和持久極限下降例如：Q345鋼的?245×26蒸汽管道在9.8MPa、510oC條件下，運行約八萬小時后，珠光體嚴重球化，碳化物積聚在晶界上，使其力學性能明顯下降。補救：已發(fā)生球化的鋼材可采用熱處理的方法使之恢復原來的組織。如將上述管道加熱至920oC，停留lh，然后打開爐門冷卻，力學性能則有所提高。,3.3 環(huán)境對壓力容器用鋼性能的影響

32、,3.3.1 溫度,過程設備設計,b. 石墨化,危害：使金屬發(fā)生脆化，強度和塑性降低，沖擊值降低得更多。產(chǎn)生環(huán)境：石墨化現(xiàn)象只出現(xiàn)在高溫下。對碳素鋼和碳錳鋼，當在溫度425oC以上長期工作時都有可能發(fā)生石墨化。溫度升高，使石墨化加劇，但溫度過高，非但不出現(xiàn)石墨化現(xiàn)象，反而使己生成的石墨與鐵化合成滲碳體預防：要阻止石墨化現(xiàn)象，可在鋼中加入與碳結合能力強的合金元素，如鉻、鈦、釩等，但硅、鋁、鎳等卻起促進石墨化的作用。,3.3 環(huán)境

33、對壓力容器用鋼性能的影響,3.3.1 溫度,鋼在高溫長期作用下，珠光體內(nèi)滲碳體自行分解出石墨的現(xiàn)象，稱為石墨化,過程設備設計,c. 回火脆化,鉻鉬鋼，長期在300-600oC下使用，或者從此溫度范圍緩慢冷卻，脆性轉變溫度會升高，沖擊韌性降低，這種現(xiàn)象稱為回火脆化。研究表明：影響Cr-Mo鋼回火脆化的主要因素為化學成分和熱處理條件。P、Sb、Sn、As等微量雜質元素的含量越多，奧氏體化溫度越高， 2.25Cr-1Mo 鋼對回火脆化越

34、敏感。,3.3 環(huán)境對壓力容器用鋼性能的影響,3.3.1 溫度,過程設備設計,d. 氫腐蝕和氫脆,氫能引起材料多種類型的性質劣化，但加氫反應器等壓力容器中常見的是氫腐蝕和氫脆。,3.3 環(huán)境對壓力容器用鋼性能的影響,3.3.1 溫度,過程設備設計,d-1. 氫腐蝕,高溫、高壓下氫與鋼中的碳形成甲烷的化學反應，又稱為氫蝕。,氫腐蝕有兩種形式,,◆1. 和鋼表面的碳化合生成甲烷，引起鋼表 面脫碳， 使力學性能惡化；,◆2. 滲透到鋼內(nèi)部

35、，與滲碳體反應生成甲烷，聚集在晶界上，形成壓力很高的氣泡，造成內(nèi)部脫碳或微裂紋。,,,裂紋,3.3 環(huán)境對壓力容器用鋼性能的影響,3.3.1 溫度,過程設備設計,●一般情況下，碳素鋼在200℃以上的高壓氫環(huán)境中才會發(fā)生氫腐蝕。鋼中加入鉻、釩、鈦、鎢等能形成穩(wěn)定碳化物的元素含量，可提高鋼抗氫腐蝕的能力。奧氏體不銹鋼可以很好地抵抗氫腐蝕?！衲壳?，一般按照Neson曲線選用抗氫用鋼。根據(jù)該曲線，碳素鋼在氫分壓小于3.45MPa時，允許的使用

36、溫度約為250℃; 1.25Cr-0.5Mo鋼在氫分壓小于6.9MPa時的允許使用溫度大約為520℃。,3.3 環(huán)境對壓力容器用鋼性能的影響,過程設備設計,在高溫、高氫分壓環(huán)境下工作的壓力容器，在停車時，應先降壓，保溫消氫（200℃以上）后，再降至常溫。切不可先降溫后降壓。為什么不能先降溫再降壓？,d-2.氫脆,指鋼因吸收氫而導致韌性下降的現(xiàn)象。,內(nèi)部氫——鋼在冶煉、焊接、酸洗等過程中吸收的氫外部氫——指鋼在氫環(huán)境中使用時所吸收的氫。

37、,氫的來源,,3.3 環(huán)境對壓力容器用鋼性能的影響,3.3.1 溫度,,過程設備設計,◆鋼材長時間在高溫下，還會發(fā)生合金元素在固溶體和碳化 物相之間的重新分配，那些對固溶體起強化作用的合金元 素，如鉻、鉬、錳等，都會不斷脫溶，從而使材料高溫 強度下降?！舫蜏?、高溫外，中子輻照也會引起材料輻照脆化?！粼谠O計階段，預測材料性能是否會在使用中劣化，并采 取有效的防范措施，對提高壓力容器的安全性具有重要 意義。

38、,除以上4種劣化外，還要注意：,3.3 環(huán)境對壓力容器用鋼性能的影響,3.3.1 溫度,,過程設備設計,3.3.2 介質,一、腐蝕概述,1. 按腐蝕的機理來分,金屬腐蝕分類：,,電化學腐蝕,化學腐蝕,2. 按金屬腐蝕的形式來分,,全面腐蝕,局部腐蝕,,晶間腐蝕,小孔腐蝕,縫隙腐蝕,應力腐蝕,3.3 環(huán)境對壓力容器用鋼性能的影響,過程設備設計,二、應力腐蝕,1、應力腐蝕的特征,三個階段,,孕育階段——,是逐步形成應力腐蝕裂紋時期；,裂

39、紋穩(wěn)定擴展階段——,在應力和腐蝕介質作用下，裂紋緩慢擴展；,裂紋失穩(wěn)階段——,最終發(fā)生的突然斷裂。,斷裂前往往沒有明顯塑性變形，是突發(fā)性的，因而很難預防，是一種危險性很大的破壞形式。,◆值得注意的是第三階段不一定總會發(fā)生，因為在第二階段形成的裂紋有可能使壓力容器泄漏，導致壓力（應力）下降，而不出現(xiàn)第三階段，即發(fā)生未爆先漏（Leak Before Break）。,3.3 環(huán)境對壓力容器用鋼性能的影響,3.3.2 介質,,,過程設備設計,

40、3.3 環(huán)境對壓力容器用鋼性能的影響,3.3.2 介質,過程設備設計,2. 常見的應力腐蝕,a. 堿溶液,b. 濕硫化氫,c. 液氨,d. 硝酸鹽溶液,3.3 環(huán)境對壓力容器用鋼性能的影響,3.3.2 介質,過程設備設計,3. 應力腐蝕的預防措施,一般從選材、設計、改善介質條件和防護等幾個方面采取措施，預防應力腐蝕引起的壓力容器失效。,a. 合理選擇材料,b. 減少或消除殘余拉應力,c. 改善介質條件,d. 涂層保護,e. 合理設計

41、,3.3 環(huán)境對壓力容器用鋼性能的影響,3.3.2 介質,過程設備設計,3.3.3 加載速率,加載速率的表示——應力速率（Pa/s）或應變速率（1/s）,◇通常，應變速率在10 –4～10-1s-1范圍內(nèi)，金屬材料的力學性 能沒有明顯變化。,◇當應變速率在10-1s-1以上時，它對鋼材力學性能有顯著的影 響。,3.3 環(huán)境對壓力容器用鋼性能的影響,過程設備設計,加載速率較高時，材料沒有充分的時間產(chǎn)生正常的滑移變形，從而

42、使材料繼續(xù)處于一種彈性狀態(tài)，使屈服點隨應變速率的增大而增大，但一般塑性材料的塑性及韌性下降，即脆性斷裂的傾向增加。如果材料中有缺口或裂紋等缺陷，還會加速這種脆性斷裂的發(fā)生。,◇加載速率對鋼的韌性影響還與鋼的強度水平有關。,通常，在一定的加載速率范圍內(nèi)，隨著鋼材強度水平的提高，韌性的降低減弱。也就是說，在一定的加載速率范圍內(nèi)，加載速率的大小對某些高強度鋼和超高強度鋼的韌性影響是很小的，但對中、低強度鋼的韌性影響則很明顯。,3.3 環(huán)境對壓