压力容器用钢的主要品种分析

制造压力容器的材料中应用较多的品种为钢板和钢管，此外还有锻件和紧固件等。

1.钢板

钢板按厚度分为薄钢板<4mm（最薄0.2mm）、厚钢板4～60mm、特厚钢板60～400mm。钢板按轧制分为热轧钢板和冷轧钢板，宽度为600～4800mm。钢板的最大长度随板厚和宽度而变化，板越厚、越宽，其最大长度越短，长度范围为2000～20000mm。

钢板主要用于制造容器壳体和封头，厚板可用来切割法兰毛坯、制作换热器管板等。常用的压力容器专用钢板有Q245R、Q345R、Q370R、18MnMoNbR、13MnNiMoR、15CrMoR、14Cr1MoR、16MnDR、15MnNiDR、09MnNiDR、S11306、S11348、S30408等。非压力容器专用碳素钢板Q235B和Q235C在达到GB150.1～150.4—2011要求时，亦可用于低参数压力容器用钢。

2.钢管

钢管按其制造方法分焊接钢管（有缝管）和无缝钢管两大类。按断面形状又可分为圆管和异形管，广泛使用的是圆形钢管，但也有一些方形、矩形、半圆形、六角形、等边三角形、八角形等异形钢管。

焊接钢管是由卷成管形的钢板以对缝或螺旋缝焊接而成，在制造方法上，又分为低压流体输送用焊接钢管、螺旋缝电焊钢管、直接卷焊钢管、电焊管等。焊接钢管可用于输水管道、煤气管道、暖气管道等较低压力的流体，允许使用压力不超过0.6MPa。

无缝钢管是用钢锭或实心管坯经穿孔制成毛管，然后经热轧、冷轧或冷拔制成，广泛使用于压力容器和化工设备中。无缝钢管分热轧和冷轧（拔）无缝钢管两类。冷拔一般用于对管材精度要求高的场合，如换热器的换热管。冷轧（拔）无缝钢管除分为一般钢管、低中压锅炉钢管、高压锅炉钢管、合金钢管、不锈钢管、石油裂化管、其他钢管外，还包括碳素薄壁钢管、合金薄壁钢管、不锈薄壁钢管、异形钢管。热轧无缝钢管一般用于对管材精度要求不高的场合，如通用流体输送管。热轧无缝钢管分为一般钢管、低或中压锅炉钢管、高压锅炉钢管、合金钢管、不锈钢管、石油裂化管、地质钢管和其他钢管等。

热轧无缝钢管外径一般大于32mm，壁厚2.5～75mm，冷轧无缝钢管外径和壁厚较热轧钢管小，冷轧钢管比热轧钢管尺寸精度高。

一般来说，管子的直径可分为外径、内径、公称直径。工程中，管子、管件、阀门、管法兰等零部件需要连接使用。为了使这些零部件连接尺寸统一，采用DN表示其公称直径（也称公称口径、公称通径）。公称直径不是指管子、阀门等零部件的具体某个尺寸，而是指具有相同公称直径的管子、管件、阀门、法兰等零部件能够实现连接配合使用。管子的公称直径不是外径，也不是内径，而是近似钢管内径的一个名义尺寸。每一管子公称直径，对应一个管外径值，其内径值随厚度不同而不同。如某无缝钢管，其公称直径为DN40，外径为45mm，内径有多个尺寸，与壁厚有关。无缝钢管的规格用ϕ外径×壁厚（mm）数表示，如ϕ45×3。

3.锻件

锻件在石油化工设备中有着广泛的应用。如球形储罐的人孔、法兰，换热器所需的各种管板、对焊法兰，催化裂化反应器的整锻筒体（压力容器），加氢反应器所用的筒节，化肥设备所需的顶盖、底盖、封头等，一般均是锻件。承压设备用锻件的技术要求见NB/T47008～47010—2010。

锻件级别分Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ级，设计时按GB150.1～150.4—2011的要求，由设计单位确定，并应在图样上注明（在牌号后附上级别符号，如16MnⅡ、09MnNiDⅢ、S30408Ⅱ）。锻件级别的确定可按以下原则：(www.xing528.com)

1）Ⅰ级锻件仅适用于厚度小于等于100mm的20、30和16Mn钢锻件。一般来讲，非承压元件可选用Ⅰ级或Ⅱ级锻件，一般承压元件采用Ⅱ级锻件。

2）下列钢锻件应选用Ⅲ级或Ⅳ级：

①用作容器筒体、封头的筒形、环形、碗形锻件。

②公称厚度大于300mm的低合金钢锻件。

③标准抗拉强度下限值等于或大于540MPa且公称厚度大于200mm的低合金钢锻件。

④使用温度低于-20℃且公称厚度大于200mm的低温用钢锻件。

4.紧固件

压力容器紧固件主要指螺栓、螺柱和螺母，常用于法兰连接中。法兰连接有容器法兰连接和管法兰连接标准。这两个标准对紧固件的形式、材料及选用都做了规定。

紧固件分为商品级和专用级两类。

专用级紧固件是由专用的材料制造的螺栓、螺柱和螺母，这些材料有指定的钢牌号，必须保证其化学成分和力学性能以及热处理的规定。GB150.1～150.4—2011给出了11个钢牌号的压力容器专用级紧固件，如35CrMoA、30CrMoA、40MnB等，其中有7个纳入了压力容器法兰紧固件标准（JB/T4707—2000）中。

商品级紧固件不同于专用级紧固件，它不借助于紧固件所用材料来规范其力学性能，而是用紧固件制造好以后所具备的力学性能来标记紧固件的性能等级，如8.8、4.8等。螺栓（包括螺钉、螺柱等）的性能等级是用由“.”隔开的两组数字组成的。第一组数字表示的是螺栓公称抗拉强度（MPa）的1/100，连同小数点的第二组数表示螺栓公称屈服强度和公称抗拉强度的比值（简称屈强比）。如商品级8.8的螺栓，公称抗拉强度（MPa）800，屈强比0.8。商品级的螺栓共有10个性能等级：3.6、4.6、5.6、4.8、5.8、6.8、8.8、9.8、10.9、12.9。用06Cr19Ni10（0Cr18Ni9）或022Cr19Ni10（00Cr19Ni10）等不锈钢制造的商品级螺栓，其性能等级有A2-50和A2-70。第一部分“A2”，是材料分类代号，“A”表示的是材料组别，数字“2”表示该类钢的化学成分范围；第二部分50、70表示产品的性能等级，其数字表示螺栓公称抗拉强度（MPa）的1/10。管法兰连接中，商品级紧固件的性能等级为8.8、A2-50或A2-70。

公称高度≥0.8d（螺纹有效长度≥0.6d，其中d为螺纹公称直径）的螺母，用与其相配的螺栓性能等级的第一部分数字表示。例如与8.8级螺栓相配的螺母其性能等级为8。