壓力容器設(shè)計文件中通常會對材料提出一些高于標(biāo)準(zhǔn)（GB/T 150或GB/T 713、GB/T 24511等材料標(biāo)準(zhǔn)）的技術(shù)要求，這些要求內(nèi)容繁多，常讓人看得云里霧里，并且材料的力學(xué)性能指標(biāo)較多，有時也容易糊涂，這都需要捋一捋。

一、選材基本思路

化工生產(chǎn)的多樣性和化工設(shè)備的功能性，讓壓力容器選材具有一定的復(fù)雜性。而材料科學(xué)的半科學(xué)、半經(jīng)驗性質(zhì)又給選材增加了難度。

壓力容器承受的載荷是影響強度計算的主要因素，不是影響選材的主要因素。壓力容器更重視材料的韌性，即塑性儲備。壓力容器選材的基本思路是：成分決定組織，組織決定性能，性能決定選用，具體包括以下環(huán)節(jié)：

種類——鋼：碳鋼、低合金鋼、Cr-Mo鋼、不銹鋼；

形式——鋼材：板材、管材、鍛件、棒材；

限制——范圍：溫度、壓力、介質(zhì)、結(jié)構(gòu)；

條件——附加技術(shù)要求：冶煉，成分，冷、熱加工，強度，沖擊韌性，檢驗，性能復(fù)驗等。

二、材料力學(xué)性能指標(biāo)

金屬材料的力學(xué)性能主要取決于其化學(xué)成分，并受加工工藝影響。

1.屈服強度R_eL

是材料在拉伸試驗過程中發(fā)生塑性變形的最小應(yīng)力，反應(yīng)抵抗塑性變形的能力。如果材料沒有明顯的屈服現(xiàn)象，如不銹鋼、淬火鋼等，按產(chǎn)生0.2%殘余變形（塑性延伸率）的應(yīng)力值作為條件屈服強度，記為R_P0.2。

奧氏體不銹鋼具有良好的韌性和應(yīng)變強化性能，當(dāng)塑性延伸率達(dá)到1.0%，其條件屈服強度可提高30%左右，且塑性和韌性也可以滿足要求。為了充分利用這一特性，GB/T 150.1-2011在表1的注2規(guī)定：如果引用標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了R_P1.0，則可以選用該值計算其許用應(yīng)力。

2. 抗拉強度R_m

這是大家比較熟悉的指標(biāo)，材料所受應(yīng)力如果超過這個值，即進(jìn)入低應(yīng)力破壞階段。抗拉強度是最容易測定的力學(xué)性能指標(biāo)，重現(xiàn)性好，反應(yīng)了材料抵抗斷裂的能力。

3. 斷后延伸率A、斷收縮率Z

這兩個是材料的塑性指標(biāo)，在材料的拉伸試驗中試樣拉斷后測量確定，比較直觀。

4. 硬度

硬度表示材料抵抗局部塑性變形、壓痕或劃痕的能力。

硬度是材料的一個綜合性能指標(biāo)，表征著材料的彈性、塑性、形變強化、強度和韌性等，與抗拉強度有一定的對應(yīng)關(guān)系（大致為正比關(guān)系）。

壓力容器用材并非硬度越高越好，包括焊縫在內(nèi)，需要對硬度進(jìn)行控制。

5. 沖擊韌性KV₂

韌性是材料在斷裂前吸收變形能量的能力，其大小取決于材料有無迅速塑性變形的能力。沖擊韌性是強度與塑性的綜合指標(biāo)，塑性的影響相對主要。

特定鋼材的沖擊韌性與一定的溫度對應(yīng)，在所要求的沖擊功一定時，可通過降低試驗溫度來實現(xiàn)提高沖擊韌性指標(biāo)的目的。

焊接是一個小冶金過程，會導(dǎo)致焊接接頭沖擊韌性降低，所以KV₂是焊接接頭倍受關(guān)注的指標(biāo)。另外需要注意的是，標(biāo)準(zhǔn)對奧氏體鋼材本身是沒有沖擊韌性要求的，但對奧氏體不銹鋼的焊縫有要求。

除沖擊功外，側(cè)向膨脹量L_E也是材料的韌性指標(biāo)，但這個指標(biāo)國內(nèi)還在積累階段，見此前的文章《“冷門“韌性指標(biāo)：側(cè)向膨脹量》。

6. 斷裂韌性K_IC

斷裂韌性屬于斷裂力學(xué)上的概念，反映材料抵抗裂紋失穩(wěn)擴展，即抵抗脆性斷裂的能力。具體地可參考之前的文章《壓力容器的防脆斷設(shè)計》。

總的來說，除斷裂韌性外，上述其他指標(biāo)的測定都有相應(yīng)的GB可依，可記住這么幾個粗暴的結(jié)論：

硬度和沖擊韌性是綜合指標(biāo)；

硬度和強度可視為正比關(guān)系；

韌性表征塑性的儲備。

參考文獻(xiàn)：王非. 化工壓力容器設(shè)計選材[M]. 北京: 化學(xué)工業(yè)出版社, 2013