超高压容器的材料选用

选用原则

超高压容器工作条件比较苛刻，除了承受高压之外，还常常伴有交变载荷或冲击载荷，有时还伴有高温和介质腐蚀作用。

因此，为了确保超高压容器的安全，正确选用结构材料是非常重要的。超高压容器结构材料的选择，除应满足一般压力容器选材的要求外还应特别注意材料强度与塑性的合理匹配，断裂韧性。疲劳强度、可锻性、硫磷含量等。

超高压容器用钢的主要性能指标如下。

强度与塑性

选择超高压容器材料时，不能只从强度方面考虑，认为材料强度愈高愈好，材料强度提高后，往往会使塑性和韧性降低，导致产生脆断的危险。

因此，提高强度要有个极限，一般使屈服比在0.8~0.9的范围内，有时甚至要降低强度以满足塑性、韧性的要求，使材料有足够的韧性储备，以便于吸收局部的高峰值应力和抵抗冲击性载荷。

断裂韧性

超高压容器在制造加工和使用过程中，不可避免地会产生一些缺陷，由于缺陷的存在，难以预料的低应力脆断倾向便会增加，为了避免容器低应力脆断的发生，必须要求材料有较高的断裂韧性。

根据对强度及断裂韧性的试验，发现不同的冶炼方法对材料强度的影响较小。面对断裂韧性却有较大的影响。在空气中冶炼的钢，其断裂韧性最差，而真空冶炼加电渣重溶或真空自耗电极重溶的钢其断裂韧性最高，因此选择材料时必须注意钢材的冶炼方法。

疲劳强度

在超高压容器设计中，器壁应力水平较高，选择疲劳强度高的材料变得十分重要。钢材中非金属夹杂物以及磷、硫的存在，会大幅度地降低材料的疲劳强度。

据推断，当钢材所含的夹杂物缺陷大于壁厚的3%时，将使其疲劳强度下降33%，对于椭圆形或球形夹杂物尤其应加以注意，更不允许有延伸型的夹杂物。

因此，选择材料时，必须尽可能地减少夹杂物的含量，而采用真空冶炼则是减少夹杂物含量最有效的手段。

钢材中磷、硫含量对钢材的韧性及各向异性也有显著的影响。在高强度钢中，夹杂物的数量越多，各向异性程度亦越大。

此外，钢中存在的化学成分的偏析也是构成各向异性的一个因素。因此，超高压容器锻件中的磷、硫含量应严格控制。

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