压力容器的主要受压元件有哪些 压力容器材料选用的基本要求

一、压力容器的主要受压元件有哪些

受压元件是指压力容器（包括承压锅炉）中按几何形状划分的基本承压单元。压力容器的主要受压部件包括筒体、封头（端盖）、人孔盖、人孔法兰、人孔接管、膨胀节、开孔补强圈、管板、球罐的球壳板、换热器的管板和换热管、设备法兰、M36以上的设备主螺栓及公称直径大于等于250mm的接管和管法兰等。

该类元件的强度直接关系到压力容器的安全性，一旦破坏或失效会造成很大危害，所以对它们的材料选用、设计、制造和检验等均有严格的要求，必须依据国家有关部门颁发的规范、标准进行。

二、压力容器材料选用的基本要求

1、压力容器用材料的质量及规格应符合TSG21-2016《固定式压力容器安全技术监察规程》材料的规定材料生产单位应按相应标准的规定向用户提供质量证明书（原件），并在材料上的明显部位做出清晰、牢固的钢印标志或其他标志，至少包括材料制造标准代号、材料牌号及规格、炉（批）号、国家安全监察机构认可标志、材料生产单位名称及检验印鉴标志。

2、压力容器选材除应考虑力学性能和弯曲性能外，还应考虑与介质的相容性。压力容器专用钢材磷的质量分数（熔炼分析，下同）不应大于0.030%，硫的质量分数不应大于0.020%。如选用碳素钢沸腾钢板和碳素钢镇静钢板制造压力容器（搪玻璃压力容器除外），应符合GB150.2-2011《压力容器第2部分：材料》的规定。碳素钢沸腾钢板和Q235A钢板不得用于制造直接受火焰加热的压力容器。

3、用于焊接结构压力容器主要受压元件的碳素钢和低合金钢，其碳的质量分数不应大于0.25%。

4、钢制压力容器用材料（钢板、锻件、钢管、螺柱等）的力学性能、弯曲性能和冲击试验要求，应符合国家的有关规定。

5、用于制造压力容器壳体的碳素钢和低合金钢钢板，按照TSG21-2016中《固定式压力容器安全技术监察规程》，2.2.1.4钢板超声检测的要求执行。凡符合下列条件之一的，应逐张进行超声检测：a.盛装介质毒性程度为极度、高度危害的压力容器；b.盛装介质为液化石油气且硫化氢含量大于100mg/L的压力容器；c.最高工作压力大于等于10MPa的压力容器；d.对GB151-2014《热换热器》、GB12337-2014《钢制球形储罐》及其他国家标准和行业标准中规定应逐张进行超声检测的钢板。

6、移动式压力容器。钢板的超声检测应按NB/T47013.3-2015《承压设备无损检测第3部分：超声检测》的规定进行。按照TSGR0005-2011《移动式压力容器安全监察规程》，对移动式压力容器罐体应每批抽2张钢板进行夏比（V型缺口）低温冲击试验，试验温度为-20℃或按图样规定，试件取样方向为横向。低温冲击吸收能量指标应符合有关规定。

7、压力容器用铸铁的要求。必须在相应的国家标准范围内选用，并应在产品质量证明书中注明铸造选用的材料牌号。设计压力和设计温度应符合下列规定：a.灰铸铁制压力容器的设计压力不得大于0.8MPa，设计温度为0～250℃；b.可锻铸铁和球墨铸铁制压力容器的设计压力不得大于1.6MPa，设计温度为零下10～350℃。

8、压力容器受压元件用铸钢材料应按照TSG21-2016选用，并应在产品质量证明书中注明铸造选用的材料牌号。压力容器筒体、封头不宜选用铸钢材料（压力容器制造单位已有使用经验并经省级或国家安全监察机构批准的除外）。

9、对压力容器用有色金属（指铝、钛、铜、镍及其合金）的要求如下：用于制造压力容器的有色金属，应按照TSG21-2016选用，对有色金属有特殊要求时，应在设计图样或相应的技术条件上注明。制造单位必须建立严格的材料保管制度，并设专门场所存放。有色金属制压力容器用材料的冲击试验要求，应符合相应标准的规定。有色金属制压力容器焊接接头的坡口应采用机械方法加工，其表面不得有裂纹、分层和夹渣等缺陷。

10、按照TSG21-2016的规定，铝和铝合金用于压力容器受压元件应符合下列要求：设计压力不应大于8MPa，设计温度范围为-269～200℃。设计温度大于65℃时，一般不选用镁的质量分数大于等于3%的铝合金。

11、按照TSG21-2016的规定，铜及铜合金用于压力容器受压元件时，一般应为退火状态。

12、按照TSG21-2016的规定，钛材（指工业纯钛、钛合金及其复合材料，下同）制造压力容器受压元件，应符合下列要求：a.设计温度。工业纯钛不应高于230℃，钛合金不应高于300℃，钛复合板不应高于350℃；b.用于制造压力容器壳体的钛材应在退火状态下使用；c.钛材压力容器封头成形应采用热成形或冷成形后热矫形，对成形的钛钢复合板封头，应做超声检测；d.钛材压力容器一般不要求进行热处理，对在应力腐蚀环境中使用的钛容器或使用中厚板制造的钛容器，焊后或热加工后应进行去应力退火；钛钢复合板爆炸复合后，应做去应力退火处理；e.钛材压力容器的焊缝应进行渗透检测。

13、按照TSG21-2016的规定，使用镍材（指镍和镍基合金及其复合材料，下同）制造压力容器受压元件，应符合下列要求：a.设计温度。退火状态的纯镍材料不应高于650℃，镍-铜合金不应高于480℃，镍-铬-铁合金不应高于650℃，镍-铁-铬合金不应高于900℃；b.用于制造压力容器主要受压元件的镍材应在退火状态下使用，换热器用纯镍管应在去应力退火状态下使用；c.镍材压力容器封头采用热成形时应严格控制加热温度；对成形的镍钢复合板封头，应做超声检测；d.镍材热成形的加热温度及加热炉气氛应严格控制，防止硫脆污染；e.镍材压力容器一般不要求进行焊后热处理，如有特殊要求，应在图样上规定进行焊后热处理；镍钢复合板爆炸复合后，应做去应力退火处理；f.镍材压力容器的焊缝应进行磁粉或渗透检测。

14、按照TSG21-2016的规定，压力容器受压元件采用国外材料应符合下列要求：a.应选用国外压力容器规范允许使用且国外已有使用实例的材料，其使用范围应符合材料生产国相应规范和标准的规定，并有该材料的质量证明书；b.制造单位首次使用前，应进行焊接工艺评定和焊工考试，并对化学成分、力学性能进行复验，满足使用要求后，才能投料制造；c.技术要求一般不得低于国内相应材料的技术指标；d.国内首次使用且标准中抗拉强度规定值下限大于等于540MPa的材料，应按规定办理批准手续。

15、按照TSG21-2016的规定，压力容器主要受压元件采用新研制的材料（包括国内外没有应用实例的进口材料）或未列入GB150-2011《压力容器》等标准的材料试制压力容器，材料的研制生产单位应将试验验证资料和第三方的检测报告提交全国压力容器标准化技术委员会进行技术评审并获得该委员会出具的准许试用的证明文件（应注明使用条件），并按规定办理批准手续。

16、按照TSG21-2016的规定，用于制造压力容器受压元件的焊接材料，应按相应标准制造、检验和选用。焊接材料必须有质量证明书和清晰、牢固的标志。

17、按照TSG21-2016的规定，制造压力容器的材料主要根据容器的工艺条件（压力、温度、介质特性）和容器制造方法来选用，总的要求是塑性好、韧性好和适当的强度极限，焊接容器要求材料焊接性好，其腐蚀性介质容器要求材料耐蚀性强。Q235AF沸腾钢碳的质量分数约为0.14%～0.22%，有良好的塑性，常温下抗拉强度大于380MPa，屈服强度大于240MPa，伸长率大于25%，但因为沸腾脱氧不完全，钢中夹带有氧化铁或气泡，因此组织疏松、质量较差。特别是焊后经一定时间可能出现自行脆裂，一般不宜用于制造焊接压力容器。