林筱華石油、化學等工業中的壓力容器，大多數由鋼材製成。與其他材料相比，鋼材的強度高．韌性好．耐衝擊．可焊性以及切削加工效能也比較好．而且造價也比較低。
第一節碳鋼
壓力容器常用的是碳素結構鋼，包括普通碳索結構鋼和優質碳素結構鋼。
一、普通碳素結構鋼按質量分a、b、c、d四級．以脫氧方法不同又分沸騰鋼，半鎮靜鋼、鎮靜鋼等。
1、鎮靜鋼是鋼液在澆注之前經過完全脫氧，凝固時不沸騰，故稱鎮靜鋼。這種鋼錠內無氣泡，鋼材質量較高。其牌號由代表屈服強度字母、屈服強度值、質量等級符號等部分按順序組成，如：
q235-a(舊牌號為a 3)。在國標gbl50中其使用溫度範圍為0℃～350℃，許用壓力p≤1.0 mpa，用於容器殼體時，鋼板厚度小於或等於16mm，並不得用於盛裝液化石油氣體、毒性為高度或極度危害介質的壓力容器。
2、沸騰鋼是在鋼的冶煉過程中僅加入弱脫氧劑(錳鐵)脫氧，因此在鋼液中還保留相當數量的feo。在澆注與凝固時，由於碳和feo發生反應，鋼液中不斷析出co，產生沸騰，故稱為沸騰鋼。其牌號只需在鎮靜鋼牌號後面加字母f，這種鋼錠成材率高。
但鋼錠內有許多小氣泡(這些氣泡在鍛軋時可排除)，且偏析較嚴重，因此為了確保容器安全執行，避免和減少事故的發生，在各國壓力容器設計規範中都對其使用範圍加以限制。我國國標gb150規定，q235-af的使用溫度範圍為0℃～250℃，許用壓力p≤0．6mpa，且用於容器殼體時，鋼板厚度小於或等於12mm，並不得用於盛裝易燃、毒性為中度、高度或極度危害介質的壓力容器。
3、半鎮靜鋼介於沸騰鋼與鎮靜鋼二者之間，用符號b代替f．
二、優質碳鋼與普通碳鋼相比，硫、磷含量較少（硫會造成鋼的熱脆性，磷會造成鋼的冷脆性），機械效能較高。
壓力容器用鋼與鍋爐用鋼類同．首先要求保證足夠強度．還要求有良好的塑性．質地均勻、無時效傾向等。因此必須選用雜質和有害氣體容量較低的低碳鎮靜鋼，對於專業用鋼符號加在鋼號後面，壓力容器用鋼加字母「r」，如20r，鍋爐鋼加字母「g」，如20g。
第二節低合金高強度鋼
一、低合金高強度鋼的定義
低合金鋼是指鋼中合金元素總含量在5％以下，屈服強度在275mpa以上，具有良好的焊接性、耐蝕性、耐磨性和成形性，通常以板、帶、型、管等鋼材形式直接供使用的結構鋼種可稱之為低合金高強度鋼。
壓力容器用低合金高強度鋼的屈服強度範圍為294mpa～696mpa(30kgf/ mm2～70kgf／mm2)，通常有按此屈服強度分類的。例如：35公斤級．45公斤級．70公斤級等．或按其效能分強度鋼、耐蝕鋼、高溫用鋼、低溫用鋼等。
二、常見低合金高強度鋼
國產低合金鋼中壓力容器用鋼16mnr，不僅在硫、磷含量控制上較為嚴格．而且更重要的是要求保證鋼的衝擊韌性．在鋼材成批驗收的數量也比較嚴格。因此其使用壓力不受限制．使用溫度下限可達-40℃．是目前應用極廣的好材料．是第三類壓力容器用鋼的主體材料。
15mnvr的屈服強度為392mpa,是40公斤級低合金高強度鋼．使用溫度上限可達500c．如在正火狀態下使用則溫度下限為－40c。它的綜合機械效能良好，焊接效能良好，在厚度不大於32mm的結構．在0℃以上施焊可以不預熱．板厚大於32mm．則應預熱100℃～l50℃。國標中規定厚度大於28mm(如焊前預熱100℃以上時，厚度大於32mm)，焊後應作消除應力的熱處理。
18mnmon．r是在20mnme基礎上發展起來的屈服強度490mpa，屬於50公斤級低合金高強度鋼，由於鋼中加入少量的鈮，細化了晶粒。由於鈮和鉬的作用．提高了屈服強度，並增加了鋼的耐熱性能，其使用溫度範圍為0℃～520℃。該材料綜合機械效能良好．一般在正火狀態下使用。
它的焊接效能也很好，若預熱溫度超過200℃，可以完全消除焊接裂縫。為防止焊縫快速冷卻延遲裂縫，焊後應盡快進行熱處理或成形。因此．18mnmonbr製作的任何厚度的容器均應進行消除應力熱處理。
三、低合金高強度鋼標準簡介
我國第乙個低合金高強度鋼標準於2023年制定發布。2023年發布了國家標準gb 1591－88《低合金結構鋼》，但這一標準有些類似國際上的企業標準，即對牌號及其化學成分和力學效能作了具體的規定，這樣做雖然方便標準的執行，但是不利於鋼種的發展，更不利於我國的鋼鐵產品進入國際市場。因為國家標準無論如何也不可能把各生產廠的鋼號都納入來，而且標準既定以後，在一段時期內又不能變化和發展。
2023年，我國低合金鋼標準又進行了一次重大的修訂。新標準gb/t 1591-94《低合金高強度結構鋼》,自2023年1月1日起實施，作為過渡辦法，新舊標準同時執行一段時期，到2023年舊標準即行作廢。
表1新舊低合金結構鋼標準牌號對照
質量等級分為：a、b、c、d、e五個等級，a級不做衝擊試驗，後四個等級分別做＋20℃，0℃，－20℃，－40℃衝擊試驗，其中q295只有a、b二個等級，而q460只有c、d、e三個等級。
第三節高合金鋼
一、 不鏽耐酸鋼
1、不鏽耐酸鋼的分類
不鏽耐酸鋼分為四類：雙相不鏽鋼、鐵素體不鏽鋼、馬氏體不鏽鋼、奧氏體
不鏽鋼。
1) 雙相不鏽鋼
雙相不鏽鋼是奧氏體含量或鐵素體（馬氏體）兩相中任何一相佔30％以上，
就稱為雙相不鏽鋼。
2)鐵素體不鏽鋼
鐵素體不鏽鋼為低碳（c≤0.1％）的鉻鋼，常用的鉻含量有17％、21％、25
％及28％四種。
3)馬氏體不鏽鋼
馬氏體不鏽鋼有如下三類：
a、 低碳及中碳的13％cr鋼－如1cr13、2cr13、3cr13、4cr13；
b、 高碳的18％cr鋼－如9cr18；
c、 低碳含鎳的17％cr鋼－如15cr17ni2。
4)奧氏體不鏽鋼
化學工業中使用最多的是奧氏體18—8型(cr18ni9)鉻鎳不鏽鋼。這種鋼經高溫淬火處理後得到穩定的奧氏體組織。18－8型鋼在常溫和低溫下有很高的塑性與韌性，不具磁性。
由於這種鋼是單相奧氏體組織，因此在許多介質中有很高的耐腐蝕性。其中鎳使合金晶粒細化，組織更加均勻。當鉻、鎳兩種元素的總含量不少於26％時(符合n／8定律)，組織才是穩定的，合金中含碳量的增加將降低鉻鎳鋼的耐腐蝕性能，所以常用鉻鎳鋼的碳含量在0.
1％左右。
0crl8ni9ti奧氏體鉻鎳不鏽鋼制壓力容器在加工和使用過程中，在400℃～450℃下重複加熱並且持續時間較長時，就會產生晶間腐蝕的傾向，當這種具有晶間腐蝕傾向的不鏽鋼與腐蝕性介質接觸時，將會產生晶間腐蝕而破壞。通常把上述溫度稱為危險溫度。因此在不鏽鋼焊接時，其焊縫熱影響區產生晶間腐蝕的危險性特別大，這是由於在焊接後的冷卻過程中，要通過危險溫度的緣故。
為此在不鏽鋼件焊接時．要求各連線件同時達到熔點。這一點對等厚板對接焊容易保證．而當兩連線件厚度相差較多時．就要注意將其中厚板削薄．斜度要求為1：4或1：
5(比碳鋼1 ：3要小)；容器殼體上的縱焊縫不允許與環焊縫十字交叉，必須將兩條縱焊縫拉開一段距離，該距離應大於板厚的5倍，或大於50mm。
不鏽鋼的導熱係數λ是碳鋼的1／3～1／4，而它的線膨脹系線α卻是碳鋼的1．5倍，因此在焊接時必須注意，否則會引起很大的殘餘應力。
不鏽鋼中鉻、鎳合金含量較大，**昂貴，要盡量節省，不與腐蝕介質接觸的材料盡量採用普通碳鋼，或採用以碳鋼為基層，不鏽鋼為複層的復合鋼板。
二、抗氫鋼
1、氫侵蝕
氫侵蝕是原子氫滲透到金屬內部引起的金屬破壞叫做氫侵蝕。腐蝕反應放出
氫或是加工過程中的氫系統，在一定條件下都有發生這種破壞的可能。氫致破壞是金屬由於氣體作用而造成破壞的最重要形式之一。
1） 氫脆化
在接近常溫下，當有某些腐蝕性介質例如水或酸存在時，由於這些腐蝕性介質的電化學作用，使氫分子在鋼表面上分解為新生的氫原子，鋼內滲入氫原子後，塑性降低，原子氫在鋼內缺陷處結合成分子氫時形成巨大的應力，會導致鋼材分層、鼓泡和開裂，這種破壞現象稱為氫脆化。氫脆化是完全的機械脆化。一般來說氫脆作用在室溫附近的溫度最為顯著。
這種作用屬於氫溶入鋼機體內引起的物理作用。
2）氫腐蝕
氫腐蝕則是氫對鋼的高溫化學腐蝕，在高溫下，滲入鋼內的氫原子奪取碳化物中的碳結合成甲烷，因而引起鋼材脫炭脆化，生成的甲烷不能從鋼內擴散出去，積聚在空隙和晶粒邊界，形成很高的區域性應力，以致使鋼材發生鼓泡開裂，從而對鋼造成不可逆的破壞，這種破壞稱為氫腐蝕。氫腐蝕簡稱氫蝕，只有在較高的溫度和氫分壓條件下才能發生，過程的發生與發展一般需要較長的時間。氫腐蝕是不可逆的，它既可發生在金屬表面，也可發生在金屬內部，因此它是一種十分危險的晶間型破壞。
3）氫脆
「氫脆」是在熱濃的cl－引起脆斷地簡稱。奧氏體不鏽鋼的氫脆問題是乙個典型的金屬應力腐蝕問題，一般來說，在高溫下，當cl－濃度大於200ppm，在拉應力作用下，奧氏體不鏽鋼就可能發生應力腐蝕開裂。
由於奧氏體不鏽鋼的氫脆都是穿晶斷裂的，只是在嚴重敏化條件下才是沿晶斷裂的，而這種破壞可以認為是應力協助下的晶間腐蝕。
2、奧氏體不鏽鋼晶間腐蝕的原因
一般認為是由於晶間貧鉻所致，奧氏體鎳鉻不鏽鋼，具有很高的耐蝕性能，但高溫處理（1050℃～1159℃即所謂的固溶處理）和隨後迅速冷卻的奧氏體單相組織處於亞穩定狀態，在以後的加熱過程中碳化物將要析出，在600℃～800℃（一般稱為敏化溫度）範圍內，鉻的碳化物（cr23c8）主要在晶間析出，由於這種碳化鉻的含鉻量遠高於其基體中的含鉻量，它的形成勢必引起鄰接區域鉻的聚集擴散，從而造成晶間貧鉻，由於這種貧鉻使晶間不能抵抗某些介質的腐蝕作用，這樣晶間對腐蝕就敏感了。
3、防止氫腐蝕的途徑
防止氫腐蝕的途徑有二：一是降低鋼中碳的含量，例如採用微碳純鐵．可以完全消除氫腐蝕的產生；二是採用抗氫鋼，在鋼中加入鉬、鉻、鎢、釩、鈮、鈦等元素．使氫無法與碳結合．我國生產的無鉻或節鉻抗氫鋼有：10mowvn、10movnbti、12cr2mo、2icr3mowv等。
4、奧氏體不鏽鋼的穩定化處理
鈦和鈮由於它們與碳的親和力比鉻大，因此能優先與碳結合成碳化鈦或碳化鈮，而使鉻基本上都能溶於固溶體中，這樣避免了晶間貧鉻，從而減輕了晶間腐蝕傾向。
電廠金屬材料基礎知識
一 金屬材料的分類方法 金屬材料分為兩大類 即黑色金屬與有色金屬 1 黑色金屬元素 鐵 錳 鉻 2 有色金屬元素 除上述三種元素外，其餘稱為有色金屬元素。通常將以鐵 錳 鉻為基的合金稱為黑色金屬，以鐵為基的合金稱為鋼，以其餘金屬元素為基的合金稱為有色金屬。二 金屬材料的表示方法。1 鋼的編號方法 根...
鍋爐常用金屬材料基礎知識
鍋爐知識 金屬材料基本知識 1 什麼是變形？變形有幾種形式？構件在外力作用下，發生尺寸和形狀改變的現象，稱為變形。變形的基本形式有彈性變形 永久變形 塑性變形 和斷裂變形三種。構件在外力作用下發生變形，外力去除後能恢復原來形狀和尺寸，材料的這一特性稱為彈性。這種在外力去除後能消失的變形稱為彈性變形。...
金屬材料前言及基礎知識
前言金屬材料和非金屬材料在汽車產品設計以及生產製造中應用廣泛，公司於2002年編寫了 常用黑色金屬材料選用彙編 常用有色金屬材料選用彙編 機械加工常用非金屬材料選用彙編 經過三年多的使用，許多標準已作廢被替代，有些材料品種規格已與公司現有產品不相適宜，為此，特對其進行修訂。本次修訂以公司現行生產中使...