深度好文，球罐选材基本原则！(一）

球罐是压力容器的一种结构形式，因而在选材的基本要求方面与压力容器相同。球罐与其他压力容器相比有其特殊性：首先球罐容积较大，应尽可能减少焊缝长度，要求铜板具有足够的宽度、长度和厚度；其次球罐的安全性要求更高， 一旦发生安全失效，影响和危害极大，要求材料要有更高的塑性和韧性储备；第三球罐是现场组焊，焊缝多、局部应力高，对焊材的可焊性要求高。

因为球罐固有的特点，就必定会对材料提出特殊的要求，球罐的选材主要应考虑球罐的使用条件（如设计温度、设计压力、结构特性等）、材料的焊接性能、球罐的制造工艺和组焊要求以及经济合理性。球罐用钢应是镇静钢，绝不允许使用沸腾钢。具体应解决好如下问题。

强度主要指材料的屈服强度ReL 及抗拉强度Rm，目前国际上有以屈服强度作为材料级别的分类依据，也有以抗拉强度作为材料级别的分类依据，如Q 345R 、Q370R 以屈服强度分类， CF62 、610U2、 610F 以抗拉强度分类等。

相同规格的球罐，选用较高级别的材料，球壳板厚度就较薄，球罐重量就较轻，但较高级别的材料单价高，成形、组焊难度也较高，焊接性能较差，故选用何种级别的材料应从球罐的容积大小、储存物料的性质、球壳板的厚度等几方面综合考虑。

韧性是保证材料避免产生裂纹，防止快速断裂的重要指标，对球罐来说，显得尤为重要。韧性指标很多，有考虑"转折温度"的V 形缺口冲击试验、落锤试验(NDT 温度)、宽板拉伸试验，有考虑"断裂韧性"的COD 及K1C 等。由于韧性指标繁多，相互因试验方法不同而不能统一， 但世界上各国从实用上将各种韧性指标与V 形缺口冲击试验的吸收能量相联系， 以期达到简单方便的目的。球罐从安全性考虑，应有较高的韧性储备。

球罐在成形加工进程中必须经受各种变形，钢材良好的塑性是保证球壳板制造的前提条件，应具有一定的塑性，即要求有一定的伸长率(δ) 和断面收缩率(ψ) 。

钢材的可焊性指标有以下几种。

①碳当量CE 国际焊接学会(IIW) 推荐用于低合金钢的碳当量计算公式为

一般要求抗拉强度为610MPa 级的低合金高强度钢的CE 控制在小于或等于0.40。

②裂纹敏感性指数Pc 碳当量与焊接热影响区硬度有一定关系，但大量研究结果指出，以此来判断裂纹出现的可能性不够全面，因而采用考虑拘束度(材料厚度)和开裂性(焊缝中H含量)的裂纹敏感性指数Pc。 Pc 的计算式如下：

式中 δ ——钢板厚度， mm；

        H一一 焊缝中H 含量，mL/ 100g 。

式(7-2) 的适用范围为：wc=0.07%~0.22% ，ωMn=0.40%~ 1.40% ， ωSi=0~

0.6 %， ωCu=0~0.5% ， ωCr=0~ 1.2 % ，ωv= 0~0.12%，ωNi =0~0.05% ， ωB=0~0.005 %，δ=19~50mm ， H =1.0~50mL /100g 。大量试验结果表明在PC > 0.35 的情况下裂纹发生概率很大，而PC < 0.30 则裂纹发生概率较小(当然还应考虑预热的影响) 。由PC也可得出防止裂纹产生的预热温度及其经验关系为

式中 T一一为防止Y 形坡口拘束试验产生裂纹的预热温度， ℃ 。

③ 裂纹敏感性系数Pcm   裂纹敏感性指数Pc 包括了板厚与焊缝金属中扩散氢量两项，与材料的关系不大，因而在考虑板材焊接裂纹时略去了该两项，该两项取消后引出了裂纹敏感性系数Pcm。 Pcm 实质上也是一种碳当量计算式，特别适用于屈服强度大于390 MPa 级的高强度钢。

日本对裂纹敏感性系数研究很深入，按Pcm ≤ 0.20的要求研究了低裂纹敏感性钢，已大量地应用于球罐。

对球罐用钢提出了各种特殊要求，必将会在经济上增加成本。球罐用钢材的价格在整个球罐投资上所占比例较大，故在球罐选材上， 经济性是必须重点考虑的问题。

储存物料对球罐造成的腐蚀破坏是非常严重的，腐蚀会使球罐表面受到破坏，产生腐蚀坑，沟槽甚至裂纹，有的甚至侵蚀到金属内部并改变其组织，使钢材的力学性能恶化，严重的可能使球罐因腐蚀而失效，甚至酿成重大事故。

造成腐蚀的原因有多种，因而腐蚀类型也多种多样，如一般腐蚀、晶间腐蚀、点蚀、碱脆、氢脆、应力腐蚀、腐蚀疲劳等。应当注意， 近年来H2S 应力腐蚀已成为球罐腐蚀破坏的主要形式，所以从选材上一定要考虑耐腐蚀的问题，物料中如含有H2S，应尽可能选择强度级别较低的钢材。

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