Как специальное оборудование, выдерживающее внутреннее или внешнее давление, сосуды под давлением широко применяются в химической, нефтеперерабатывающей, медицинской, энергетической, пищевой промышленности, а также в космической отрасли и других сферах. Поскольку они часто сталкиваются с экстремальными условиями работы, такими как высокая температура, высокое давление и коррозия во время эксплуатации, это предъявляет чрезвычайно высокие требования к выбору материалов. Выбор материалов связан не только с безопасностью и надежностью сосудов под давлением, но и непосредственно влияет на стоимость производства и срок службы. В данной статье будет подробно рассмотрен вопрос об идеальных материалах для изготовления сосудов под давлением.
Основные требования к материалам для сосудов под давлением
Как долгосрочное оборудование для работы под давлением, материал сосуда под давлением должен иметь отличные механические свойства. Это включает высокую предел прочности на растяжение, хорошую пластичность, ударную вязкость и усталостную прочность. Материал не должен трескаться при высоком давлении и должен поглощать энергию вместо того, чтобы ломаться под воздействием внешней силы. Кроме того, термическая стабильность и сопротивляемость высоким температурам также являются важными показателями для оценки материалов, особенно в высокотемпературных реакторах и теплообменном оборудовании, где материал должен сохранять стабильную структуру и механические свойства.
Сопротивление коррозии является еще одним ключевым требованием. Многие емкости под давлением используются для хранения или реакции коррозионно-активных сред, таких как сильные кислоты, сильные щелочи, солевые растворы, органические растворители и т.д. Коррозионная стойкость материала напрямую определяет срок службы и коэффициент безопасности оборудования. Материал должен также обладать хорошими свариваемыми характеристиками, а также возможностями обработки и формирования для удовлетворения потребностей в производстве сложных конструкций.
Из каких материалов можно изготавливать емкости под давлением?
Углеродистая сталь:
Углеродистая сталь является наиболее часто используемым материалом в емкостях под давлением. Он выбирается за счет хороших механических свойств, высокой свариваемости, хороших технологических свойств и низкой стоимости. Общие углеродистые стали включают Q235, Q345, A516Gr.70 и т.д.
Предел текучести углеродистой стали умеренный, что подходит для изготовления большинства деталей, работающих под давлением, особенно в условиях нормальной температуры и отсутствия сильных коррозионно-активных сред. Хорошая пластичность позволяет легко формовать и сваривать материал в процессе производства, что значительно упрощает технологический процесс. Кроме того, у углеродистых сталей есть хорошо разработанные стандарты и системы поставок как внутри страны, так и за рубежом, что облегчает контроль качества.
Однако недостатки углеродистой стали также очевидны. Её коррозионная стойкость плохая, и она легко ржавеет в кислых, щелочных или солевых средах. Если не принимать адекватных антикоррозийных мер, возможны прорывы и утечки. Кроме того, её вязкость резко падает при низких температурах, существует риск хрупкого разрушения, что ограничивает использование в низкотемпературных условиях.
Таким образом, углеродистая сталь主要用于 в следующих случаях:
- Резервуары для сжатого воздуха;
- Системы очистки воды;
- Котлы;
- Резервуары для хранения нефти и т.д.
Чтобы повысить коррозионную стойкость углеродистой стали, её часто защищают облицовкой, напылением и т.д. Несмотря на недостатки, отличное соотношение цены и качества делает её незаменимым базовым материалом при производстве сосудов под давлением.
Сплавная сталь:
Сплавленная сталь — это материал, который улучшает свои характеристики за счёт добавления легирующих элементов, таких как хром, никель и молибден к углеродистой стали. Её основное преимущество — высокая механическая прочность, хорошая тепловая прочность и определённая коррозионная стойкость. Распространённые виды сплавленной стали включают 15CrMoR, 12Cr1MoV, SA387Gr.11, Gr.22 и др., которые широко применяются в высокотемпературных и высокодавленных сосудах, таких как паровые котлы, реакторы и т.д.
После добавления хрома и молибдена сопротивление окислению и предел ползучести легированной стали значительно улучшаются, что позволяет ей сохранять хорошую стабильность даже в условиях высокой температуры и давления. Некоторые виды легированных сталей также могут обеспечивать коррозионную стойкость к определенным средам, например, 12Cr1MoV показывает хорошие результаты в условиях высокотемпературного сероводорода.
Несмотря на отличные характеристики легированной стали, её стоимость производства значительно выше, чем у обычной углеродистой стали, а сложность обработки также больше. При сварке необходимо строго контролировать параметры процесса и проводить термическую обработку для предотвращения тепловых трещин и коррозионных трещин под действием напряжений. Кроме того, некоторые легированные стали чувствительны к водородному хрупкому разрушению и должны использоваться с осторожностью в оборудовании для хранения водорода.
Из нержавеющей стали:
Stainless Steel также может использоваться для производства сосудов под давлением, особенно в химической, фармацевтической и пищевой промышленности, а его отличная коррозионная стойкость делает его первым выбором. Нержавеющая сталь главным образом делится на аустенитную, ферритную, мартенситную и двойную нержавеющую сталь. Наиболее часто используемые аустенитные нержавеющие стали, такие как 304, 316L и др., получили широкое распространение благодаря своей хорошей свариваемости, вязкости и коррозионной стойкости.
нержавеющая сталь 316L обладает хорошей устойчивостью к хлоридным средам благодаря высокому содержанию молибдена и особенно подходит для сосудов под давлением в солевых или морских водных средах. Дуплексная нержавеющая сталь (например, 2205, 2507) объединяет преимущества аустенитной и ферритной структур, имеет более высокую прочность и сопротивление точечной коррозии, постепенно заменяя свою позицию в некоторых традиционных областях применения аустенитной нержавеющей стали.
Основным недостатком нержавеющей стали является ее высокая цена, особенно для моделей с высоким содержанием никеля и молибдена. Кроме того, при сварке легко образуется межкристаллическая коррозия, и требуется обработка в твердом растворе или модели с низким содержанием углерода (например, 316L). В сильной восстановительной среде нержавеющая сталь может подвергаться риску напряженной коррозии, и выбор материала должен быть целенаправленным.
Поэтому нержавеющая сталь主要用于 в следующих случаях:
- Реактор;
- Фармацевтический резервуар;
- Резервуар для хранения высокоочищенных газов и т.д.
Титан и титановые сплавы:
Титановый металл стал популярным материалом для производства высококлассных давления емкостей благодаря своей низкой плотности, высокой удельной прочности и отличной коррозионной стойкости. Титан имеет превосходную устойчивость к различным агрессивным средам, таким как азотная кислота, органические кислоты, влажный хлор, морская вода и др., и особенно подходит для длительного использования в окислительных и нейтральных средах.
Обычные титановые материалы включают чистый титан (например, TA1, TA2) и титановые сплавы (например, TC4). Чистый титан обладает отличной свариваемостью и формовочными свойствами и широко применяется в емкостях с низкой прочностью, но высокими требованиями к коррозионной стойкости, таких как резервуары для хранения соленой воды, гальванические ванны, химические реакторы и т.д. Титановые сплавы сочетают в себе прочность и коррозионную стойкость, что делает их подходящими для деталей, работающих под давлением или в условиях высоких механических нагрузок.
Титановые материалы дорогие, труднообрабатываемые и требуют экстремально высоких условий при сварке (требуется защита инертным газом), поэтому они主要用于 в высокотехнологичных и высокоценных продуктах. В областях космонавтики, авиации, глубоководного строительства, оборудования для десalinизации морской воды, медицинского оборудования и т.д., титановые материалы все больше играют незаменимую роль.
Как выбрать?
В реальной инженерии выбор материала различается при разных рабочих условиях. Возьмем в качестве примера десульфуризационную башню нефтеперерабатывающего завода, где среда содержит высокоагрессивные компоненты, такие как сероводород, аммиак и хлориды. Более подходящим будет выбор 316L из нержавеющей стали или двойничной нержавеющей стали 2205. В паровых котлах электростанций высокотемпературный и высокодавленный пар предъявляет крайне высокие требования к жаропрочным сплавам, поэтому часто используется легированная сталь 12Cr1MoV или SA387.
В удобрительной промышленности высоконапорные реакторы, используемые в установках синтеза аммиака, часто изготавливаются из специальных материалов, таких как титановые композитные пластины и Hastelloy композитные пластины; в пищевой промышленности для обеспечения гигиены и чистоты используются аустенитные нержавеющие материалы, такие как 304L и 316L.
Поэтому, в инженерных приложениях выбор материала должен сочетаться с рабочим давлением оборудования, температурой, типом среды, циклом работы, экономической эффективностью и применимостью стандартов. Необходимо учитывать различные факторы для выбора материалов, которые будут одновременно безопасными, надежными и экономически обоснованными.
HNJBL — это профессиональный производитель и поставщик стали. Основные продукты нашей компании включают углеродистую сталь, нержавеющую сталь, износостойкую сталь, стальные профили, оцинкованную сталь и т.д. Полный ассортимент, стабильное качество и достаточное количество.
+86 17611015797 (WhatsApp )
info@steelgroups.com
RU
Горячие новости
