压力容器所用的钢材

1.碳素钢和低合金高强钢

换热器、反应器、贮罐等化工设备都有容纳工作物料与操作内件的工作空间，这些工作空间由承载外壳形成并限定大小，承载外壳即压力容器。压力容器不仅承受工作压力，同时还要承受温度、介质腐蚀和流体冲刷等作用。压力容器用钢要求具有较高的强度，足够的塑性和韧性，良好的加工工艺性能和焊接性能，较低的缺口敏感性。

压力容器常用碳素钢和低合金高强钢。对于中低压的薄壁容器，常用低碳钢作结构材料，虽然强度低些，但仍能满足一般压力容器要求，而且价格低廉，因此得到广泛应用。常用低碳钢牌号为Q235AF、Q235A、Q235B、Q235C及Q245R。

低合金高强钢钢板常用牌号为Q345R、14Cr1MoR、12Cr2Mo1R、18MnMoNbR、13MnNiMoNbR、07MnCrMoVR等。Q345R（屈服强度为350MPa）是我国压力容器专用钢板中使用量最大的一个牌号，主要用于制造20～400℃的中低压压力容器壳体及承压构件、液化石油气瓶及中小型球罐；14Cr1MoR主要用于制造承受较高压力的大型贮罐、高压容器内筒及层板、锅炉汽包等；12Cr2Mo1R大多用于制造氧气球罐；18MnMoNbR主要用于制造高压容器承压壳体，如氨合成塔、尿素合成塔等；13MnNiMoNbR是目前单层卷焊厚壁压力容器的一个较理想的牌号；07MnCrMoVR是制造大型球罐的主要钢种。

2.耐蚀钢

化工设备往往在酸、碱、盐及各种活动性气体等介质中使用，约60%的过程装备失效都与腐蚀有关，因此化工设备对材料的耐蚀性能有较高的要求。

（1）铬不锈钢

铬马氏体不锈钢如12Cr13、20Cr13、30Cr13、40Cr13等，在大气中有优良的耐均匀腐蚀性能，在室温下，对弱的腐蚀性介质也有较好的耐腐蚀性。因此，在化工设备中可用作耐弱蚀介质零件，如水压机阀、螺栓、活塞杆、热油泵轴等。

铬铁素体不锈钢如06Cr13、10Cr17Ti等，耐稀硝酸和硫化氢气体腐蚀，常用来代替铬镍不锈钢，如用于维纶生产中耐冷醋酸和防铁锈污染产品的耐蚀设备上。

（2）铬镍不锈钢

铬镍奥氏体不锈钢经固溶处理后具有单一奥氏体组织，具有优良的耐蚀性能，较好的高温及低温强度、韧性，焊接性能较好，是耐蚀钢材中综合性能最好的一类，因此得到广泛使用。12Cr18Ni9、06Cr19Ni10、022Cr19Ni10等18-8型是这类钢的基础钢种，在其基础上通过添加Mo、Ti、Nb、Cu等元素发展了06Cr17Ni12Mo2、022Cr17Ni12Mo2、06Cr19Ni13Mo3、022Cr19Ni13Mo3、06Cr18Ni11Ti、06Cr18Ni11Nb、06Cr17Ni13Mo3Cu2等钢种。只含Cr、Ni的奥氏体不锈钢在氧化性腐蚀介质（如硝酸）中具有很高的耐蚀性，添加Mo的钢对氯离子有较强的抵抗力，同时添加Mo、Cu的铬镍奥氏体不锈钢在稀硫酸中具有较高的化学稳定性。

（3）耐氢、氮、氨腐蚀用钢

氢在常温下对钢没有明显的腐蚀，但在氨合成、炼油厂催化重整和加氢工艺中，在铁的催化作用下，中温的氢、氮、氨分子能分解成氢原子和氮原子，它们在高压作用下能够渗入钢中。氢原子与钢中的碳反应生成甲烷，使钢脱碳并产生大量的晶界裂纹和鼓泡，使钢的强度和塑性显著降低，导致钢严重脆化，发生氢腐蚀；氮原子与钢中金属元素化合成氮化物，这种氮化物很脆，当腐蚀严重时，钢材极易发生脆裂。而且氮化对氢腐蚀有促进作用，使氢腐蚀进一步加速。

目前氢、氮、氨同时存在的工艺环境主要是合成氨，一般在220℃温度以下可以不考虑氢腐蚀和氮化的问题；350℃温度以下可以不考虑氮化的问题，采用低铬、钼抗氢钢，如15CrMo、20CrMo等；在350℃温度以上使用应同时考虑氢腐蚀和氮化的问题，10MoWVNb、10MoVNbTi、14MnMoVBRE等钢种对抗氢、氮、氨腐蚀性能较好。

3.耐热钢

耐热钢往往应用于高温。所谓高温，常指高于450℃的工作温度，450℃温度以下一般使用碳钢（常用钢号Q245R），450～800℃温度范围内常使用耐热钢，在高温下能保持热稳定性和热强性。

（1）珠光体耐热钢

这类钢膨胀系数小，导热性能好，具有良好的冷、热加工性能和焊接性能，广泛用于制造工作温度小于600℃的锅炉及管道、压力容器、汽轮机转子等，常用钢号有15CrMo、12CrlMoV等。

（2）马氏体耐热钢

低碳高铬型马氏体耐热钢，如14Cr11MoV、15Cr12WMoV等，在500℃温度以下具有良好的蠕变抗力和消振性，适宜制造汽轮机叶片，又称叶片钢。中碳铬硅型马氏体耐热钢如42Cr9Si2、40Cr10Si2Mo等，主要用于制造使用温度低于750℃的发动机排气阀，又称气阀钢。

（3）铁素体耐热钢

这类钢抗氧化性强，使用温度可超过800℃，但高温强度低，焊接性能差，脆性大，多用于受力不大的加热锅炉构件。常用牌号有10Cr17、06Cr13Al等。

（4）奥氏体耐热钢

这类钢具有高的热强性和抗氧化性，高的塑性和韧性，良好的焊接性和冷成型性，主要用于制造使用温度在600～850℃的高压锅炉过热器、承压反应管、发动机气阀、汽轮机叶片、叶轮等。常用牌号有06Cr19Ni10、06Cr18Ni11Ti、06Cr17Ni12Mo2、06Cr25Ni20等。奥氏体耐热钢一般采用固溶处理。

4.低温用钢

一般使用温度在0℃以下称为低温。在化工生产中，深冷分离、空气分离、润滑油脱脂、液化石油气贮运等设备常处于低温状态，寒冷地区的过程装备及构件也常在低温下使用，导致设备易发生脆性断裂，因此对低温材料的强韧性要求较高。低温材料普遍使用低合金低温用钢、镍钢、奥氏体钢铬镍奥氏体不锈钢，也有使用钛合金、铝合金等有色金属。

（1）低合金低温用钢

低合金低温用钢常用16MnDR、09Mn2VDR等。16MnDR钢板在-40℃温度下使用，09Mn2VDR钢板在-70℃温度使用时具有良好的低温韧性。

（2）镍钢(www.xing528.com)

镍的质量分数通常有2.25%、3.5%和9%等3种，目前没有国内牌号。在-60℃温度下使用2.25%的镍钢最为经济，在温度为-100℃时通常使用3.5%的镍钢，常用作低温热交换器的钢管。9%的镍钢可在-200℃的低温下使用。

（3）奥氏体钢

Fe-Mn-Al型奥氏体钢在低温下有良好的塑性和韧性，加工工艺性能较好，基本与18-8型奥氏体不锈钢相似。20Mn23Al可在-196℃低温下使用，15Mn26Al4可在-253℃低温下使用。

（4）铬镍奥氏体不锈钢

铬镍奥氏体不锈钢在深冷条件下被广泛采用，常用的06Cr19Ni10、12Cr18Ni9等可在-200℃以下的低温使用。

5.有色金属

应用于化工设备的有色金属主要有铜、铝、镍等金属及其合金。

（1）铜及铜合金

纯铜耐不浓的盐酸、醋酸等非氧化性酸及不浓的硫酸、亚硫酸，对碱类溶液的耐腐蚀能力也很强，主要用于制造有机合成和有机酸工业上的蒸发器、蛇管等。纯铜不耐各种浓度的硝酸、氨和铵盐溶液。

黄铜价格较低，加工性能良好，耐蚀性与纯铜相似，在化工设备上应用较广。H85、H80塑性较好，可用于制造蛇形管、冷凝和散热管、波纹管等；H68是黄铜中用途最广泛的一种，可在常温下冲压成型，可用于制造复杂冷冲压件和深冲件、散热器外壳、导管等。

化工设备常用锡青铜，其铸造性能好，强度、硬度高，在稀硫酸、稀盐酸、氢氧化钠等溶液中具有很好的耐蚀性，主要用来制造耐蚀和耐磨件，如轴瓦、蜗轮、阀门、泵外壳等。

（2）铝及铝合金

在化工设备中主要应用的是纯铝、防锈铝合金、铸造铝合金，一般用于硝酸、醋酸、碳酸氢铵、尿素、甲醇和乙醛生产的部分设备及深冷设备，最低使用温度可达-273℃。工业纯铝1060（L2）、1050A（L3）、1035（L4）可用作贮槽、塔器、热交换器、防止污染及深冷设备；防锈铝合金可用作热交换器、蒸馏塔、防锈蒙皮、深冷容器等；铸造铝合金可用于铸造形状复杂的耐蚀零件，如化工仪表零件、气缸、活塞等。

（3）镍及镍合金

镍是比较贵重的金属，在许多介质中具有很好的耐蚀性，尤其是在碱类介质中。纯镍用于制碱工业的高温设备及与烧碱溶液接触的化工设备中，如碱液蒸发器；或用于铁离子在反应过程中会发生催化作用而不能采用不锈钢的设备，如有机合成设备等。

镍基耐蚀合金主要用于条件苛刻的腐蚀环境，如Ni28Cu28Fe、0Cr15Ni75Fe等可用于制造加热器、换热器、反应釜、塔等。

6.非金属材料

非金属材料具有优良的耐腐蚀性能，主要用作设备的密封材料、保温材料、金属设备保护衬里、涂层等。

（1）工程塑料

工程塑料品种聚多，聚氯乙烯（PVC）、聚四氟乙烯（PTEF，F4）、聚丙烯（PP）、聚氯醚（PENTON）、酚醛树脂（PF）、呋喃塑料等在化工生产上得到广泛应用。

硬聚氯乙烯可用作贮槽、塔、管道、阀门等，特别是大型的全塑结构防腐设备；工程上常用聚四氟乙烯作摩擦件和无油润滑密封件，特别适用于高温、强腐蚀环境，广泛用于化工容器和设备上的各种配件，如阀门、泵、膨胀节、多孔板材、热交换器等，还可用作强腐蚀介质的过滤材料及设备的衬里和涂层；呋喃树脂能耐强酸、强碱和有机溶剂，可用其制作管道、贮槽、洗涤器等设备，特别适用于有机氯化合物、农药、有机溶剂回收及废水处理系统等工程中。

（2）化工陶瓷

化工陶瓷的主要成分为SiO2和Al2O3，具有很高的化学稳定性，除了氢氟酸、氟硅酸及热或浓的碱液外，几乎能耐包括硝酸、硫酸、盐酸、王水、盐溶液、有机溶剂在内的大多数介质的腐蚀，可用于制造接触强腐蚀介质的塔、反应釜、泵、容器、管道及衬里砖、板等。

（3）化工玻璃

化工玻璃包括石英玻璃、硼硅酸盐玻璃、高硅氧玻璃等，常用来制造管道、蒸馏塔、换热器、泵等设备或机器。

（4）天然耐酸材料

花岗石耐酸性高，可代替不锈钢来砌制硝酸和盐酸吸收塔；中性长石热稳定性好，耐酸性高，可用来砌衬里设备；石棉可用作保温和耐火材料，也用于设备密封衬垫和填料。