压力管道材料第四章-3演示教学.ppt

机械行业压力管道设计审核人员培训合肥通用机械研究院蔡善祥第四章管道材料*目录第一节金属材料的基本知识第二节压力管道器材选用第三节材料使用限制和材料代用第四节温度对材料选用的影响第五节管道焊接材料第六节GB713—2008《锅炉和压力容器钢板》*第四章管道材料第一节金属材料基本知识1、金属材料的性能,包括使用性能和加工工艺性能。——金属材料在使用条件下所表现的性能。它包括材料的物理、化学和力学性能。(1)物理、化学性能:金属材料的物理性能是金属固有的属性,包括密度、熔点、导热性、导电性、热膨胀性、磁性等。金属材料的化学性能是金属在化学介质作用下所表现出来的性能,包括耐腐蚀性、抗氧化性和化学稳定性等。(2)力学性能:是指金属材料在一定温度条件和外力作用下,抵抗变形和断裂的能力,也称材料的机械性能。常规力学性能指标主要包括强度、塑性、韧性、硬度等。*2、影响金属材料性能的因素:化学成分、组织结构及加工工艺等的影响。⑴含碳量增加,则强度、硬度提高,而塑性、韧性下降,可焊性变差。%碳钢管。⑵合金元素的作用:Mn:具有一定的脱氧能力,能清除钢中的氧化铁(FeO),能与硫化合成硫化锰(MnS),减轻硫的有害作用。含锰量适当(<1。9%),能提高钢的强度和硬度,增加钢的耐磨性,减少气孔,提高焊缝的抗裂性能,但塑性和冲击值降低。锰对碳钢的性能是一种有益元素。%~%之间。V、Ti、Nb等元素可以细化晶粒,提高韧性及材料致密度。Mo提高钢的热强性能、在高温时保持足够强度、细化晶粒,防止钢的过热倾向。Cr、Ni提高钢的热强性能、高温氧化性和耐腐蚀性。*Si:硅是脱氧剂,能消除氧化铁(FeO)对钢的不良影响,硅能溶入铁素体中提高钢的强度,能使焊缝致密均匀,但含量过大时易使焊缝形成夹渣,同时降低钢的塑性、韧性、延展性和可焊性,并易导致冷脆。%~%之间。⑶有害元素:P、S形成低熔点化学物,导致热脆性和冷脆性,使塑性、韧性下降。%以下,%以下;%以下。⑷微量元素Re、稀土元素,提高材料综合力学性能。、晶粒度及供货状态等。(1)常见的显微组织:*奥氏体(A)——强度硬度不高,塑性韧性很好,无磁性。铁素体(F)——强度硬度低,塑性韧性好。渗碳体(Fe3C)——硬而脆,随C%增加,强度硬度提高,而塑性韧性下降。珠光体(P)——性能介于F与Fe3C之间。马氏体(M)——具有很高的强度和硬度,但很脆;延展性差,易导致裂纹。魏氏组织——粗大的过热组织,塑性韧性下降,使钢变脆。带状组织——双相共存的金属材料在热变形时沿主伸长方向呈带状或层状分布的组织。(2)晶粒度:常见1~8级。8级细小而均匀、综合力学性能好。(3)热轧、调质、正火状态供货,以正火状态组织性能最好。、加工硬化及残余内应力。热变形会提高材料塑性变形能力及降低变形抗力。**3、:指金属材料在外力作用下抵抗变形和断裂的能力。常用的强度判据:抗拉强度、屈服强度。(1)抗拉强度(Rm):指拉伸应力应变曲线上的最大应力点。(2)屈服强度(Re):材料的拉伸应力超过弹性范围,开始发生塑性变形瞬时的应力。有些金属或合金材料的拉伸曲线并不出现明显的屈服现象、不能明确地确定其屈服点,在工程上规定,%残余变形的应力值作为条件屈服极限,单位为MPa。上屈服强度ReH、下屈服强度ReL。:断裂前材料发生不可逆永久变形能力。常用的塑性判据是延伸率A和断面收缩率Z。(1)延伸率:表明试样在拉伸试验破坏时,产生了百分之几的塑性伸长量。它是衡量钢材塑性的一个指标。试样长度一般选择为其直径的5倍或10倍,因此,有A5(短试样)和A10(长试样)两种指标,单位为%A=〔(L1-L0)/L0〕×100式中:L1----试样拉断后的标距(mm);L0------试样的原始标距(mm)。*(2)断面收缩率:断面收缩率表明试样在拉伸试验发生破坏时,缩颈处产生的塑性变形率,单位为%。Z=〔(S0-S1)/S0〕×100%式中:S0------试样原始横截面积(mm2);S1------试样拉断处的最小横截面积(mm2)。金属材料的A和Z数值越大,表示材料的塑性越好。:用于衡量材料在室温时的塑性。是焊接接头常用的一种工艺性能试验方法,它不仅可以考核焊接接头的塑性,还可以检查受拉面的缺陷。冷弯分:面弯、背弯、侧弯三种。:指金属