第一節(jié) 材料的選用
壓力容器的用途極廣，工作條件也千差萬別，因此在容器的設計過程中正確地選擇材料是一件極為復雜而又特別重要的工作。很多壓力容器造成事故的重要原因之一就是選用材料不當。例如，采用焊接性差的鋼材焊制壓力容器時，就容易在焊接接頭中產(chǎn)生裂縫；有些鎳鉻不銹鋼的壓力容器，常因鋼號或成分選用不當，在使用中發(fā)生晶間腐蝕、應力腐蝕等形式的破壞；選用鐵素體鋼制造低溫壓力容器時，如鋼的轉(zhuǎn)變溫度高于容器的工作溫度，則容器工作時就容易發(fā)生脆性破壞。所以，在選擇壓力容器用鋼時，必須根據(jù)容器的工作條件(如壁溫、壓力、介質(zhì)腐蝕性、介質(zhì)對材料的脆化作用及其是否易燃、易爆、有毒等)選擇具有合適力學性能、物理性能和耐腐蝕性能的材料，所選用的材料還必須考慮加工工藝的影響(可焊性、是否便于加工)，并考慮其經(jīng)濟合理性及來源等情況。
對于壓力容器的設計者，充分了解各種材料的性能(物理性能、力學性能等)以及影響材料性能的各種因素是十分必要的。
一、材料的性能
1．力學性能
材料在一定溫度條件和外力作用下，抵抗變形和斷裂的能力稱為材料的力學性能。壓力容器用材料的常規(guī)力學性能指標主要包括強度、硬度、塑性和韌性等。
(1)強度
是指金屬材料在外力作用下對變形或斷裂的抗力。強度指標是設計中決定許用應力的重要依據(jù)，是材料抵抗外力作用能力的標志。常用的強度指標有屈服強度σs或σ0．2和抗拉強度σb，高溫下工作時，還要考慮蠕變極限σn和持久強度σD，設計中許用應力都是根據(jù)這些數(shù)值決定的。另外，材料的屈強比(σs／σb)也是反映材料承載能力的一個指標，不同材料具有不同的屈強比，即使是同一種材料，其屈強比也隨著材料熱處理情況及工作溫度的不同而有所變化。
(2)塑性
是指金屬材料在斷裂前發(fā)生塑性變形的能力。塑性指標主要有伸長率δ、斷面收縮率φ、沖擊韌性ak等。用塑性好的材料制造容器，可以緩和局部應力的不良影響，有利于壓力加工，不易產(chǎn)生脆性斷裂，對缺口、傷痕不敏感，并且在發(fā)生爆炸時不易產(chǎn)生碎片。作為化工容器用的鋼，要求伸長率δ不低于14％，沖擊韌性ak在使用溫度下不低于35J／cm2。
(3)韌性
是指金屬材料抵抗沖擊負荷的能力。韌性常用沖擊功Ak和沖擊韌性值ak表示。Ak值或ak值除反映材料的抗沖擊性能外，還對材料的一些缺陷很敏感，能靈敏地反映出材料品質(zhì)、宏觀缺陷和顯微組織方面的微小變化。而且Ak對材料的脆性轉(zhuǎn)化情況十分敏感，低溫沖擊試驗能檢驗鋼的冷脆性。
表示材料韌性的一個新的指標是斷裂韌性，它是反映材料對裂紋擴展的抵抗能力。
(4)硬度
是衡量材料軟硬程度的一個性能指標。硬度試驗的方法較多，原理也不相同，測得的硬度值和含義也不完全一樣。最常用的是靜負荷壓入法硬度試驗，即布氏硬度(HB)、洛氏硬度(HRA，HRB，HRC)、維氏硬度(HV)，其值表示材料表面抵抗堅硬物體壓入的能力。而肖氏硬度(HS)則屬于回跳法硬度試驗，其值代表金屬彈性變形功的大小。因此，硬度不是一個單純的物理量，而是反映材料的彈性、塑性、強度和韌性等的一種綜合性能指標。
材料力學性能的各因素之間是相互聯(lián)系又相互制約的。有些材料強度較高，但它的伸長率及沖擊韌性卻很低。因此，選材時不能只看其單一的性能指標，而應對材料力學性能的諸因素作全面分析。
2．物理性能
在容器設計中，應注意到材料的物理性能。例如，在計算容器的溫差應力時，就要用到材料的線脹系數(shù)α；在設計換熱器及計算容器外殼熱損失時，還要用到材料的熱導率入等。因此，材料的使用場合不同，對材料物理性能亦有不同的要求。主要的物理性能指標有密度ρ，熱導率λ，比熱容c，熔點tm，線脹系數(shù)α，電阻率ρr，彈性模量E等。常用鋼材的物理性能見表2—1。
3．耐腐蝕性能
化工廠中經(jīng)常處理有腐蝕性的介質(zhì)，故設計化工容器時，在很多場合下，耐腐蝕性對材料的選擇起決定性的作用。材料的耐蝕程度會影響設備使用壽命、產(chǎn)品的質(zhì)量，有時甚至影響化學反應的進行。因此，考慮材料的耐蝕性是化工容器材料選擇中的一個重要問題。
材料的腐蝕速度在工程上常用Ka(mm／a)來表示，材料腐蝕速度在1mm／a以下的，可認為能用于化工容器。有關材料的耐蝕性可在材料腐蝕和防腐手冊中查得。
4．制造工藝性能
材料的制造工藝性能包括可鍛性、可焊性、切削加工性及研磨、沖壓性能、熱處理性能等。對制造化工容器的鋼材來說，焊接性能和壓力加工性能就顯得更為重要。
(1)可焊性
是指金屬材料在一定的焊接工藝條件下能否獲得優(yōu)良焊接接頭的性能。一種金屬，如果能用較普通又簡便的焊接工藝獲得優(yōu)質(zhì)接頭，則認為這種金屬具有良好的可焊性；反之，如果要用很復雜或特殊的焊接工藝才能獲得優(yōu)質(zhì)接頭，則認為它的可焊性差。通常，把金屬材料在焊接時產(chǎn)生裂紋的敏感性及焊接接頭區(qū)力學性能的變化作為評價材料可焊性的主要指標。鋼材焊接性能的好壞主要取決于它的化學組成。而其中影響最大的是碳元素，也就是說金屬含碳量的多少決定了它的可焊性。鋼中的其他合金元素大部分也不利于焊接，但其影響程度一般都比碳小得多。鋼中含碳量增加，淬硬傾向就增大，塑性則下降，容易產(chǎn)生焊接裂紋。所以含碳量越高，可焊性越差。所以，常把鋼中含碳量的多少作為判別鋼材可焊性的主要標志。含碳量小于0．25％的碳鋼和低合金鋼，一般都具有良好的可焊性。含碳量增加，大大增加焊接的裂紋傾向，所以，含碳量大于0．25％的鋼材不應用于制造鍋爐、壓力容器。在特殊條件下，如選用含碳量超過0．25％的材料(有些低合金鋼可焊性較差，必須采取特殊的焊接工藝)，必須得到設計單位總技術負責人批準。制造單位應對這類材料進行焊接性能試驗和焊接工藝評定，合格后，報省級以上鍋爐壓力容器安全監(jiān)察機構(gòu)備案。制造一般受壓容器所用鋼材的含碳量最好不大于0．25％。
(2)其他
材料成型的主要方法是滾卷與沖壓。材料中的夾渣、氣孔等缺陷易在加工過程中形成裂紋或微裂紋。材料的冷作硬化性會降低塑性指標，而且會在受熱時出現(xiàn)結(jié)晶粗化，降低強度。一般材料的殘余變形超過3％時，需經(jīng)退火處理。
5．價格與采源
設備成本的很大一部分決定于材料的價格。因此，在選用材料時，應了解它們的價格。如果將碳素鋼板Q235-A的價格定為1，其余的板材相對價格大致有如下關系，16MnR為1．4、20R(20g)為1．8、鉻鋼(1Cr13，2Cr13)為5．1、高合金鋼0Cr18Ni10為14．1。
當然，采用價廉的材料不一定在經(jīng)濟上就是合理的，因為價貴的材料可能具有較好的性能，用它可以制成器壁較薄而輕的容器，而且使用年限也比較長，經(jīng)濟效果更好。
分析材料的經(jīng)濟性不能僅看它們的價格，同時要看國家的資源情況。應多用普通易取的材料，少用昂貴稀缺的材料；多用國產(chǎn)材料，少用或不用進口材料。
二、影響材料性能的因素
影響材料性能的因素主要有冶煉方法、合金元素、制造工藝、操作溫度、介質(zhì)的腐蝕性等。
1．冶煉方法
煉鋼過程是把生鐵中含有的大量有害雜質(zhì)元素，在氧化反應作用下轉(zhuǎn)變成氧化物進入爐氣和爐渣中排除生產(chǎn)較純金屬的過程，所以煉鋼過程也是氧化過程。根據(jù)冶煉方法和使用設備不同，可分平爐鋼、轉(zhuǎn)爐鋼、電爐鋼和坩堝鋼。按煉鋼爐爐襯不同，還可分為酸性鋼和堿性鋼。根據(jù)鋼錠型式和脫氧情況，又可分鎮(zhèn)靜鋼、半鎮(zhèn)靜鋼和沸騰鋼。
目前，壓力容器主要用堿性平爐鋼和堿性電爐鋼。由于堿性爐熔煉去磷能力很好，因此厚截面鋼板一般都采用這種方法冶煉，使鋼中磷含量降至最低。另外，電爐操作時，可以傾倒放渣，不斷地調(diào)整爐渣量，使易氧化的元素，如鉻和錳等具有較高的回收率，可以獲得硫化物和氧化物夾雜很低的高純凈鋼。其次，由于壓力容器的操作壓力和容器容積不斷增加，特大型鍛件的需要量也隨之增多，這種鍛件的壓縮變形較小，熱處理后不易獲得此鋼種應能達到的力學性能，因此提高鋼的純度是特別重要的。
為了提高低合金鋼的可焊性，消除白點和開裂，必須降低鋼錠(尤其是大型鍛件的鋼錠)中的氫含量。目前，一般采用真空除氣技術降低氫含量，改善鍛件(尤其是特大型鍛件)的純度。除此而外，真空除氣還能減少鋼中的氧和氮含量。減少含氧量也就是減少了脫氧劑的用量，使鋼更加純凈。經(jīng)真空去氣處理的鋼，因非金屬夾雜物減少，改善了鋼的疲勞特性。
2．合金元素
為了提高鋼的力學性能，必須在鋼中添加一些合金元素，其中最主要的有錳、硅、鉻、鎳、鉬、鈦、鈮、釩、鋁和銅等。這些元素添加在鋼中后，對鋼的物理性能和力學性能影響很大。根據(jù)元素加入量多少和搭配關系，可以產(chǎn)生下述三種情況。
?、購姸扰c碳鋼相同時，韌性大大提高。
②強度提高，韌性仍不低于碳鋼。
?、蹚姸群晚g性都提高。
(1)錳
是煉鋼時用錳鐵脫氧而殘留在鋼中的。作為合金元素加入鋼中的錳，能夠提高鋼的強度性能和奧式體鋼的組織穩(wěn)定性，截面較大的工件可以獲得較均勻的細化組織。如錳含量增加到10％～15％時，可獲得韌性和強度都好的奧式體鋼，耐腐蝕性也很好，因此壓力容器用碳素鋼錳含量都很高。錳的不利影響是增加鋼的過熱敏感性和回火脆性。
錳是最便宜的合金元素，資源豐富，我國常用錳鋼代替鎳鉻鋼。
(2)硅
通常鋼中硅含量在0．2％～0．3％范圍內(nèi)。如鋼中硅的含量超過0．5％時，則認為硅是作為特殊的合金元素加人的。硅能提高鋼的強度、耐腐蝕性和耐熱性。硅含量高達15％～20％時，即高硅鑄鐵，具有特別好的耐酸腐蝕性能。含硅鋼在氧化氣氛中加熱時，表面形成一層SiO2，從而提高鋼在高溫時的抗氧化能力，因此在鉻、鉻鋁、鉻鎳鋼中加入一定量的合金元素硅，將增加這些鋼的高溫抗氧化能力。錳鋼加硅也能提高它的抗氧化性能，但含量過高時，鋼表面脫碳傾向加劇。硅易在鋼中產(chǎn)生帶狀組織，從而使鋼材橫向性能低于縱向性能，脆性轉(zhuǎn)變溫度升高，韌性和可焊性降低。
(3)鉻
能提高鋼的強度、硬度、耐磨性和耐腐蝕性，鉻鋼具有良好的綜合力學性能，經(jīng)淬火回火處理的鉻鋼，鉻元素一般不降低其韌性。鉻是決定不銹鋼耐腐蝕性能的主要元素，鋼中鉻含量越高，其抗腐蝕性能越好。通常，不銹鋼的鉻含量高于13％。
由于鉻能提高鉻鎳調(diào)質(zhì)鋼和高鉻高碳鋼的淬透性，因此冷卻時要防止由組織應力而產(chǎn)生裂紋。高鉻鋼(含鉻量超過12％～14％時)的導熱性能很差，在熱加工加熱時應注意緩慢地升溫，并有足夠的保溫勻熱時間。高鉻鋼在成型加工時，每次變形量要小些。
(4)鎳
能使鋼具有很高的強度、塑性和韌性。當鎳含量少于20％時，其強度隨鎳含量增高而增加，塑性隨鎳含量增高而降低。當鎳含量高于20％時，強度逐漸降低，但塑性提高。鎳能提高鋼的抗疲勞性能，減少鋼對缺口的敏感性，降低鋼的低溫脆性轉(zhuǎn)變溫度。鎳能夠提高鋼對大氣、海水、酸(當鎳含量超過15％～20％時，對硫酸、鹽酸均有很高的耐腐蝕能力)、堿、鹽等耐腐蝕性能。鎳對鋼的耐腐蝕性能的影響，通常是使它與鉻配合時才能充分地表現(xiàn)出來。因為鎳是形成奧氏體的合金元素，若在鋼中只加入鎳，而不加入鉻，要使低碳鎳鋼獲得純的奧式體組織，只有鎳含量超過24％時才能比較明顯地提高鋼的耐腐蝕性能。若鎳和鉻配合加入鋼中，如在鐵素體鉻不銹鋼中加入少量的鎳，使金相組織由單相鐵素體變?yōu)閵W氏體和鐵素體雙相組織，從而顯著地提高鋼的耐腐蝕性。若對此鋼進行熱處理，則可提高強度。鉻鋼中加人的鎳元素多一些，奧氏體和鐵素體雙相組織就變?yōu)閱蜗鄪W式體鋼(Cr18Ni9)。這種鋼具有特別好的耐腐蝕性能和良好的形變、焊接性能。
鎳雖然屬于稀貴金屬，但是它是煉制高級合金鋼的主要元素之一。在腐蝕條件下工作的壓力容器以及需要保持被處理物質(zhì)不變質(zhì)的儲槽或裝置(如食品工業(yè)用)，還應當用鉻鎳鋼制造。
(5)鉬
主要使鋼具有耐熱性和很高的高溫力學性能。在結(jié)構(gòu)鋼中，鉬的作用是消除回火脆性、細化晶粒，同時強烈提高鋼的淬透性，使截面厚度較大的部件可以淬透、淬深。在含有導致回火脆性的元素，如錳、鉻等鋼中加入鉬，能防止和減少鋼的回火脆性，提高沖擊韌性。在不銹鋼中，加入鉬后能進一步提高鋼對有機酸、過氧化氫、亞硫酸、硫酸、酸性染料、漂白粉等的耐腐蝕性能。
鉬是較貴重的元素，用途也很廣，因此鉬鋼(一般和鉻配合使用)只能用于高溫工作條件下的部件或重要的大截面構(gòu)件，如高溫高壓容器的受力部件。
(6)鈦 是最好的脫氧劑和除氣劑。若在鋼中加入0．1％～0．2％的鈦，可加強熔煉時鋼的精練作用，降低鋼熱處理的過熱趨勢。
鈦能改善鋼的熱強性。在碳素鋼和低合金鋼中加入鈦，能提高持久極限和蠕變極限。含鉻量在4％～6％的鉻鋼中加入鈦后，能提高高溫時的抗氧化性能。不銹耐酸鋼中加入鈦，能避免晶界貧鉻，減少晶間腐蝕傾向，提高鋼的耐腐蝕性能和韌性，抑制鋼在高溫時晶粒長大傾向，改善鋼的焊接性能。在錳鋼中，加入少量的鈦，能提高它的力學性能，特別是屈服極限；在鑄鋼中加入約0．2％的鈦，可以細化鑄態(tài)組織，提高鑄鋼的強度和韌性。
(7)釩
在鋼中的主要作用是細化晶粒，提高晶粒粗化溫度，降低鋼的過熱敏感性，提高鋼的強度和韌性。釩在高溫溶入奧氏體時，能提高鋼的淬透性。相反，若以碳化物形態(tài)存在時，將降低鋼的淬透性。其次釩能增加淬火鋼的回火穩(wěn)定性，并產(chǎn)生二次硬化效應。
(8)鎢
其硬度和熔點都高，一般用來制造合金工具鋼和高速鋼。鎢能增加鋼的回火穩(wěn)定性、紅硬性和熱強性，如在結(jié)構(gòu)鋼中加入0．2％～0．4％的鎢，便能防止熱處理時晶粒長大和粗化，降低回火脆化傾向，顯著地提高鋼的強度和韌性。在不銹鋼中，如15A13MoWTi(鎢含量為0．4％～0．6％)是一種不含鉻鎳的耐腐蝕鋼，用于常壓加熱爐、裂化加熱爐、減壓加熱爐、催化加熱爐輻射段爐管和裂化分餾塔、焦化分餾塔內(nèi)構(gòu)件等，耐腐蝕性能很好，優(yōu)于0Cr13鋼。
3．制造工藝
液化氣槽車用的鋼材，除極個別的采用鑄件外，絕大多數(shù)都是經(jīng)軋制、鍛造、成型、焊接和熱處理等加工后才投入使用的。因此，了解加工過程對鋼的綜合性能影響，對正確選用材料是必不缺少的。
(1)軋制、鍛造 鋼板軋制是在鋼坯上進行的。軋制鋼材越厚，鋼材(鋼坯或鋼錠)的壓縮變形量越小。
鍛造也是在鋼坯上進行的。目前壓力容器用鍛件主要有兩種，一種是芯棒鍛造，另一種是環(huán)形軋制。芯棒鍛造是使鍛件逐漸拔長和擴孔的加工過程；環(huán)形軋制如普通軋制一樣，是連續(xù)加工的過程。一般地說來，用環(huán)形軋制鋼材與用芯棒鍛造加工的鋼材相比，其組織更為均勻，質(zhì)量更好。這個影響，對于大型鍛件尤為突出。
(2)焊接
目前，絕大部分壓力容器都是由基本零件如圓筒、封頭、接管、支座等焊接而成，而基本零件也是由鋼板、鍛件等焊接制造的。選擇焊接容器材料時，可焊性是決定性的因素。
對于碳素鋼，當含碳量低于0．25％時，其焊接性能很好，可以用各種焊接方法和工藝獲得優(yōu)質(zhì)的焊縫接頭，能夠做到焊縫接頭的金屬性能與母材完全一樣。然而對于含碳量大于0．28％的碳素鋼和合金鋼，其焊接性能就差得很遠。通常會在焊縫中產(chǎn)生氣孔或在焊縫和熱影響區(qū)產(chǎn)生裂紋。冷裂是一種最危險的裂紋，能導致壓力容器在液壓試驗時產(chǎn)生突然性破壞。所以，必須采取一切可能的措施防止冷裂的產(chǎn)生。就材料選擇而言，首先應避免采用含碳量高于0．3％的碳鋼或碳鉬鋼，以及含碳量超過0．2％的合金鋼。
此外，由于應力松弛而產(chǎn)生的裂紋也是焊接過程中常見的缺陷。其產(chǎn)生的主要原因是焊接接頭設計不合理。
焊接對鋼的耐腐蝕性能起著不良的影響。一般有兩個問題，一個是不穩(wěn)定奧氏體鉻鎳鋼的“焊縫蛻變”，另一個是奧氏體鋼的應力腐蝕裂紋。焊縫蛻變主要是由于18-8不銹鋼熔化焊縫熱影響區(qū)中晶內(nèi)碳化物析出而引起的，此敏感區(qū)在酸性介質(zhì)中易被腐蝕。焊縫蛻變可以采用下述兩種辦法解決。第一，把碳含量降到0．03％以下；第二，在鋼中加入少量的鈦和鈮。前者稱超低碳鋼，后者稱穩(wěn)定鋼。防止奧氏體不銹鋼焊縫應力腐蝕裂紋的惟一方法是使這種材料不直接同含有氯化物或氫氧化鈉的水相接觸，或者在900～1000℃消除應力。消除應力對于管子是可行的，而對于容器來說困難很大，有的根本辦不到。因此，以防止與這些介質(zhì)接觸最為適宜。
4．腐蝕
有些壓力容器常常要同強烈的腐蝕介質(zhì)如酸、堿、鹽、有機質(zhì)溶液和腐蝕氣體相接觸，這些介質(zhì)強烈地腐蝕容器材料，使容器壽命縮短。同時，不少操作過程是在高溫、高壓和高流速下進行的，這就加快了金屬材料的腐蝕速率。因此，設計容器時，必須根據(jù)具體操作情況，參考國內(nèi)外同類型設備的使用經(jīng)驗和選材準則，合理地選擇材料。
除了介質(zhì)腐蝕以外，壓力容器經(jīng)常碰到的、危害特別大的兩種腐蝕分別為晶間腐蝕和應力腐蝕。
?、倬чg腐蝕主要出現(xiàn)在奧氏體不銹鋼中。防止其產(chǎn)生的措施有兩個，其一為降低鋼的含碳量，其二為添加能夠形成穩(wěn)定碳化物的元素，如鈦、鈮等。
②應力腐蝕的產(chǎn)生主要是由于容器制造過程中產(chǎn)生的殘余應力和工作應力。表2—2為產(chǎn)生應力腐蝕開裂的環(huán)境。解決的辦法有很多，可參看有關資料，此處不再贅述。
5．鋼的氫破壞(氫脆)
氫破壞主要有局部裂紋(或氫鼓泡)和氫脆化兩種形式。對金屬起破壞作用的主要是原子氫。在金屬材料中受原子氫侵入的條件很多，如酸腐蝕、陽極保護、與石油接觸、在潮濕天氣中焊接和電鍍等都能在金屬中產(chǎn)生原子氫，或者常受氫氣作用的設備在一定的條件(即一定的壓力和溫度)下，也會發(fā)生嚴重的氫破壞(腐蝕)。
提高鋼材抗氫脆能力的方法如下。
?、僭阡撝屑尤胍恍┖辖鹪?，如鉻、鉬、鎢、鈷、釩、鈮等，形成穩(wěn)定的碳化物，防止氫與鋼中的碳作用。
?、诮档弯撝械奶己?，以減輕氫對碳的作用。
?、劭刂迫萜鞅跍兀菇饘俚臏囟鹊陀跉浯嗟拈_始溫度。
6．溫度
溫度對鋼材性能的影響是非常復雜的。在選擇壓力容器用鋼材時，對溫度的考慮主要從高、常、低溫三個層次考慮。
①對于高溫容器，其材料的選擇主要考慮強度和金相組織穩(wěn)定性兩個問題。
②對于常溫容器，其材料的選擇主要考慮保證常溫使用壽命和避免產(chǎn)生脆性斷裂。
③對于低溫容器，主要考慮材料的低溫脆性斷裂。
三、材料的選用
1．一般原則
?、龠x擇液化氣儲罐用鋼材必須考慮設備的操作條件(如設計壓力、設計溫度、介質(zhì)的特性)、材料的焊接性能、冷熱加工性能、熱處理以及容器的結(jié)構(gòu)等。
?、谶x擇壓力容器用鋼材必須在滿足第①條的前提下，考慮經(jīng)濟合理性。一般情況下，下列規(guī)定是經(jīng)濟合理的。
a．所需鋼板厚度小于8mm時，在碳素鋼與低合金高強度鋼之間，應盡量采用碳素鋼鋼板(多層容器用材除外)。
b．在剛度或結(jié)構(gòu)設計為主的場合，應盡量選用普通碳素鋼。在強度設計為主的場合，應根據(jù)壓力、溫度、介質(zhì)等使用限制，依次選用Q235A、Q235B、20R(當20R供應有困難時，可采用20g)、16MnR等鋼板。
c．所需不銹鋼厚度大于12mm時，應盡量采用襯里、復合、堆焊等結(jié)構(gòu)形式。
d．不銹鋼應盡量不用作設計溫度小于等于500℃的耐熱用鋼。
e．珠光體耐熱鋼應盡量不用作設計溫度小于等于350℃的耐熱用鋼。在必須使用珠光體耐熱鋼作耐熱或抗氫用途時，應盡量減少、合并鋼材的品種、規(guī)格。
③本條所列的各類鋼材選用對象是設計的指導準則，通常情況下應予執(zhí)行。
a．碳素鋼用于介質(zhì)腐蝕性不強的常壓、低壓容器，壁厚不大的中壓容器，鍛件、承壓鋼管、非受壓元件以及其他由剛性或結(jié)構(gòu)因素決定壁厚的場合。
b．低合金高強度鋼用于介質(zhì)腐蝕性不強、壁厚較大(不小于8mm)的受壓容器。
c．珠光體耐熱鋼用作抗高溫氫或硫化氫腐蝕，或設計溫度在350～650℃的壓力容器用耐熱鋼。
d．不銹鋼用于介質(zhì)腐蝕性較高(電化學腐蝕、化學腐蝕)、防鐵離子污染、設計溫度大于500℃或設計溫度小于～100℃的耐熱或低溫用鋼。
e．不含穩(wěn)定化元素，且含碳量大于0．03％的奧氏體不銹鋼需經(jīng)焊接或400℃以上熱加工時，不應使用于可能引起不銹鋼晶間腐蝕的環(huán)境。
④鋼材應符合有關標準要求。
?、萦米髟O備法蘭、管法蘭、管件、人手孔、液面計等化工設備標準零部件的鋼材，應符合有關零部件的國家標準、行業(yè)標準對鋼材的技術要求。
2．碳素鋼
壓力容器用碳素鋼一般是含磷、硫雜質(zhì)少，塑性好，焊接性能優(yōu)異，抗冷脆性能高，時效傾向小的鎮(zhèn)靜鋼。碳素鋼是壓力容器常用的材料，供應方便，價格低廉。
壓力容器用碳素鋼包括普通碳素鋼和優(yōu)質(zhì)碳素鋼，常用于制造壓力容器的普通碳素鋼鋼板有Q235-A·F、Q235-A、Q235-C、20R、20HP；優(yōu)質(zhì)普通碳素鋼板有10、20、25、35、45；制造鋼管的有10、20；用于鍛件的材料有20、25、35、45；碳鋼螺栓材料有Q235-A、35。
3．低合金鋼
低合金鋼具有較好的力學性能，強度高，塑性、韌性好，而且焊接性能及其他工藝性能也較好，由于鋼中含有一定量的合金元素，所以耐蝕性遠比碳素鋼強。由于低合金鋼的力學性能好，用它制造的壓力容器重量比碳鋼制造的輕20％～30％，成本也降低許多
常用的低合金鋼鋼板有16MnR、15MnVR、15MnVNR等；鋼管有16Mn、15MnV、09Mn2V、16Mo等；鍛件有16Mn、15MnV、10MnMo等；螺栓有16Mn、40MnB、40MnVB、40Cr等。
4．高合金鋼鋼板
高合金鋼鋼板在空氣、水、酸、堿及其他化學侵蝕性介質(zhì)中具有高度的穩(wěn)定性。
常用的高合金鋼鋼板有0Cr13、0Cr18Ni9、0Crl8Ni10Ti、0Cr17Ni12Mo2、OCr19Ni10等；鋼管有0Cr13、0Cr18Ni9、0Cr18Ni12Mo2Ti等；鍛件有0Cr13、1Cr18Ni9Ti等；螺栓有2Cr13、1Cr18Ni9Ti、0Crl8Ni12Mo2Ti等。
5．復合鋼板
復合鋼板是由碳鋼或普通低合金鋼為基層、不銹鋼為復層組成的鋼板。一般復層厚度為基層厚度的1／3～1／10?；鶎拥淖饔檬浅惺軓姸?，復層則用作防腐層，與介質(zhì)接觸。應用不銹鋼復合板，不僅節(jié)約了不銹鋼，而且其熱導率為單一不銹鋼的1．5～2倍。因此，它特別適用于制造既要耐腐蝕又要傳熱效率高的設備。
6．低溫容器與高溫容器用鋼
(1)低溫容器 我國將設計溫度小于或等于－20℃的壓力容器定為低溫容器。低溫容器破壞的主要原因是由于承壓部件在低溫和應力作用下發(fā)生脆性斷裂，所以，GB 150—1998《鋼制壓力容器》中規(guī)定“低溫容器受壓元件用鋼必須是鎮(zhèn)靜鋼”。
(2)高溫容器
在較高溫度下承受載荷的金屬材料，各種性能都與在常溫下的性能有明顯的區(qū)別。除了力學性能會隨著溫度的升高發(fā)生明顯變化(一般表現(xiàn)為強度降低而塑性升高)外，鋼材在高溫下還會出現(xiàn)蠕變、松弛(最主要的是會產(chǎn)生蠕變)等異?，F(xiàn)象。因此，對于高溫承壓部件材料的強度，不僅要考慮它的短期高溫強度指標，更主要是考慮它的抗蠕變性能，即蠕變極限和持久強度。蠕變極限是材料在一定溫度下，在規(guī)定的使用時間內(nèi)，使試件產(chǎn)生一定量總變形的應力值。持久強度是指在給定溫度下，使材料經(jīng)過規(guī)定時間發(fā)生斷裂的應力值。蠕變極限反映的是材料在高溫下工作的變形量，持久強度反映的是材料在高溫下長期工作的斷裂抗力，它更好地反映了高溫元件的失效特點，所以特別適用于高溫承壓部件。
用于制造高溫承壓部件的材料，應具有足夠高的強度和持久塑性、良好的組織穩(wěn)定性、高的松弛穩(wěn)定性、良好的抗氧化性等性能。目前，高壓鍋爐和高溫壓力容器所用的耐熱鋼一般都是低合金耐熱鋼，常用的有鉬鋼Mo、鉻鉬鋼Cr-Mo及鉻鉬釩鋼Cr-Mo-V三大類。它們的合金元素含量少、工藝性能好，廣泛用于制造使用溫度在600℃以下的承壓部件。
常用的高溫用鋼有16Mo、12CrMo、15CrMo、12Cr1MoV等。一些承壓部件工作溫度可能更高些，則采用高合金鎳鉻鋼，如0Cr18Ni9、0Cr18Ni9Ti、1Cr18Ni9Ti等。
7．有色金屬
(1)鋁和鋁合金
鋁能抵抗?jié)庀跛?、磷酸、醋酸、有機化合物、廠的氯和氯化氫、硫的化合物、硫蒸氣等的腐蝕，但不耐堿和鹽水的腐蝕。鋁及鋁合金常用于制造儲罐、塔、熱交換器、防污染設備及深冷設備。
《壓力容器安全技術監(jiān)察規(guī)程》中規(guī)定，鋁和鋁合金用于壓力容器受壓元件應符合下列要求。
①設計壓力不應大于8kPa，設計溫度為－269～200℃。
?、谠O計溫度大于75℃時，一般不選用含鎂量大于或等于3％的鋁合金。
(2)銅和銅合金
銅在堿類水溶液中有很高的耐蝕性；在醋酸和其他有機酸中，銅也是耐腐蝕的；在濃度小于50％、溫度小于60℃的硫酸中，銅能耐蝕。但在氨水及銨鹽中或有氧化劑存在時，則銅的腐蝕很強烈。
《壓力容器安全技術監(jiān)察規(guī)程》中規(guī)定，銅和銅合金用于壓力容器元件時，一般應為退火狀態(tài)。
(3)鈦和鈦合金
鈦和鈦合金在中性和堿性溶液中或在氧化性酸、含有氧化劑的非氧化性酸中均具有優(yōu)良的耐腐蝕性能，如在氯化物、硫酸鹽、氯酸鹽、濕氯氣和有機酸中就完全耐蝕。可用于制造反應器、合成塔襯里、熱交換器、蒸發(fā)器等壓力容器。
《壓力容器安全技術監(jiān)察規(guī)程》中規(guī)定，鈦和鈦合金用于壓力容器受壓元件應符合下列要求。
?、僭O計溫度，純鈦板不應高于230℃，鈦合金不應高于250℃，鈦復合板不應高于350℃。
?、谟糜谥圃靿毫θ萜鳉んw的鈦材應在退火狀態(tài)下使用。
8．緊固件
緊固件的使用溫度范圍及其他限制應符合表2—4的規(guī)定。螺栓的硬度應比螺母稍高(HB30)，可通過選用不同鋼材或不同熱處理工藝而獲得。
四、其他要求
1．質(zhì)量證明書和標記
(1)質(zhì)量證明書 材料質(zhì)量證明書上一般應有爐(罐)號、批號、規(guī)格；實測的化學成分和力學性能(包括σs、σb、φ、ak)；供貨熔煉熱處理狀態(tài)。
對于低溫(不高于－20℃)容器，應提供夏比V形缺口試樣的沖擊值和脆性轉(zhuǎn)變溫度。
(2)鋼板材料標記 材料標記一般應有鋼板入廠驗收的編號；材質(zhì)(鋼號)；規(guī)格(厚度)；檢驗確認印記；區(qū)別復驗或未經(jīng)復驗的標記；領出后由車間打生產(chǎn)制令號。
鋼板切割下料前，必須作標記移植，且便于識別。
2．材料代用
液化氣體罐式集裝箱承壓部件的代用材料，應與被代用的材料具有相同或相近的化學成分、交貨狀態(tài)、檢驗項目、性能指標和檢驗率以及尺寸公差、外形質(zhì)量等。最基本的代用原則是代用鋼材的技術要求不低于被代用的鋼材，個別在性能項目或檢驗率方面要求略低的代用鋼材，則通過增加檢驗來進行代用。
材料代用要履行下述手續(xù)。
?、俜矇毫θ萜鞒袎翰考牟牧洗?，必須經(jīng)材料代用單位的技術部門(包括設計和工藝部門)同意，并將代用材料的質(zhì)量證明書或復驗報告報主管負責人審核批準。
?、趬毫θ萜鞯牟牧洗帽仨氄鞯迷O計單位的同意并取得證明文件。
③壓力容器出廠質(zhì)量證明書和施工圖上應注明代用材料的材質(zhì)、規(guī)格和部位。
3．采用進口材料的要求
壓力容器受壓元件采用進口材料時，應符合下列要求。
?、賾x用國外壓力容器規(guī)范允許使用的材料，其使用范圍應符合相應規(guī)范的規(guī)定，并有該材料的質(zhì)量證明書。
②制造單位首次使用前，應進行有關試驗和驗證，滿足技術要求后，才能投料制造。