西安石油大学：《过程设备设计基础 Basic Theory and Design of Process Equipments》课程教学资源（电子课件）第三章 压力容器用材以及环境和时间对其材料性能的影响 3.3 环境对压力容器用钢性能的影响

第三章 压力容器用材以及环境和时间 对其材料性能的影响三 MATERIALS FOR PRESSURE VESSELS AND INFLUENCES OF ENVIRORMENT AND TIME ON PROPERTIES OF THESE MATERIALS 第三节环境对压力容器 用钢性能的影响

1
  
     MATERIALS FOR PRESSURE VESSELS AND INFLUENCES OF ENVIRORMENT AND TIME ON PROPERTIES OF THESE MATERIALS MATERIALS FOR PRESSURE VESSELS AND INFLUENCES OF ENVIRORMENT AND TIME ON PROPERTIES OF THESE MATERIALS

3.3环境对压力容器用钢性能的影响 过程设备设计 3.3环境对压力容器用钢性能的影响 3.3.1温度 3.3.2介质 3.3.3加载速率 2

2
 3.3
   3.3.1  3.3.2  3.3.3  3.3
  

3.3环境对压力容器用钢性能的影响 过程设备设计 33环境对压力容器用钢性能的影响 教学重点: 温度对钢材性能的影响。 教学难点: 高温下钢材的性能和性能劣化 3

3
 3.3           ! "# 3.3
  

3.3环境对压力容器用钢性能的影响 过程设备设计 331温度 不同用途的压力容器所在的工作温度不同。 低温 钢材在中温}下,性能不同 高温 〈高温下,刚才性能往往与作用时间有关 、短期静载下温度对钢材力学性能的影响」 介绍几种情 况的影响 二、高温、长期静载下钢材力学性能 三、高温下材料性能的劣化 4

4
 3.3.1 
  
     
  ! "#$%& '() * +,-./01() 2++3-./1 4+567 3.3
  

3.3环境对压力容器用钢性能的影响 过程设备设计 短期静载下温度对钢材力学性能的影响 216 0 1、高温下 177 90 80 在温度较高时,仅仅根据 TD 常温下材料抗拉强度和屈6c 61 服点来决定许用应力是不§50g 5日 够的,一般还应考虑设计 400 温度下材料的屈服点。 300 3 200 20 10 00z00306 40050 度/t 图3-3温度对低碳钢力学性能的影响

5
 * * + +,-./01() 1+ 83-3 091() :;;5?@ABC DEFGHIJK
L*MNJOPQR 5CDE 3.3
  

3.3环境对压力容器用钢性能的影响 过程设备设计 2、低温下 随着温度降低,碳素钢和低合金钢的强度提高, 而韧性降低。当温度低于20℃时,钢材可采用20℃ 时的许用应力。 韧脆性转变温度—(或脆性转变温度) 当温度低于某一界限时,钢的冲击吸收功大幅度地 下降,从韧性状态变为脆性状态。这一温度常被称 为韧脆性转变温度或脆性转变温度

6
 2+ STU9VBWXAY Z[U\]20^_`20^ IJ STU9VBWXAY Z[U\]20^_`20^ IJ [abc——d eabcf \]g*hijklmnopq Ur[stcuastv*>wx u[abceabc \]g*hijklmnopq Ur[stcuastv*>wx u[abceabc 3.3
  

3.3环境对压力容器用钢性能的影响 过程设备设计 韧脆转变温廛范题 云曾 沮庄 图34低碳钢冲击吸收功和温度的关系曲线

7 83-4 9jklmnB!yz{ 3.3
  


3.3环境对压力容器用钢性能的影响 过程设备设计 低温变脆的金属:具有体心立方晶格的金属 如碳素钢和低合金钢 低温仍有很高韧性的金属: 面心立方晶格材料如铜、铝和奥氏体不锈 钢,冲击吸收功随温度的变化很小,在很 低的温度下仍具有高的韧性。 8

8
 caX|}~ €‚ƒ„X| …9VBWX ~ €‚ƒ„X| …9VBWX † ‡[X|} ˆ€‚ƒ„5…‰+ŠB‹Œ
 jklmnSc7‡Ž‡ †~ [ ˆ€‚ƒ„5…‰+ŠB‹Œ
 jklmnSc7‡Ž‡ †~ [ 3.3
  

3.3环境对压力容器用钢性能的影响 过程设备设计 体结构 体心立方结构 面心立方结构 密排六方结构 捐滑 移移 面方 及向 情移桑 6X2=12 4x3=12 1×3=3 数目

9 3.3
       
 

3.3环境对压力容器用钢性能的影响 过程设备设计 髙温、长期静载下钢材性能 蠕变现象:在高温和恒定载荷的作用下,金属材料会产生 随时间而发展的塑性变形,这种现象被称为蠕 变现象。 >420° x碳素钢 一定的应力作用 发生蠕变 合金钢 >400-5000C 蠕变的危害蠕变的结果是使压力容器材料产生蠕变脆化、应 力松弛、蠕变变形和蠕变断裂。 因此,高温压力容器设计时应采取措施防止蠕变破 坏发生

10
 2++3-./ c‘}B’H/ X|5• SZ™cšv%‘wxu c‘ 9V >420^ >400-500oC WX *HJ c c›œK 5•ca7+J žŸ+ccšBc ¡ ¢£, QRJ`¤¥¦§¨c© ª c«¬ 3.3