石油化工設備在生產時會遇到高溫、高壓、強腐蝕性等特點，為了保證化工設備的安全正常運轉，全面了解石油化工設備在加工工藝時對材料的要求，熟悉金屬材料的性能，研究它的耐腐蝕性、可焊接性以及常用金屬的牌號及意義，對石油化工設備操作具有重大意義。
[關鍵詞]石油化工設備 高溫 高壓 鋼材的各種性能
石油化工設備操作具有多樣性，使其用材種類繁多，既有金屬材料又有非金屬材料，掌握金屬材料的性能是設計石油化工設備的重要環節，根據設備的具體操作條件，本文專門對石油化工設備用材中的金屬材料做專門研究。
1、石油化工設備用材的要求
根據石油化工設備操作的特性，合理選用石油化工設備材料，一般選材的基本原則是，材質要具有足夠的強度和硬度，一定的塑性和韌性，耐腐蝕，具備良好的加工制造性能和焊接性能；保證其使用壽命；經濟合理；供貨及時。對于特殊的設備還有特殊的要求，要具有較高的室溫強度，足夠的蠕變強度、持久強度；組織的穩定性、較低的敏感性、良好的加工工藝性能和焊接性能等。
2、石油化工設備常用金屬材料的種類及性能參數
2.1常用金屬材料的分類
鋼材做為石油化工設備常用的金屬材料，按元素組成可分為兩大類，碳素鋼和合金鋼。碳素鋼又分為兩類，一類是按含碳量多少分為低碳鋼、中碳鋼、高碳鋼；另外一類按有害雜技含量分為普通碳素鋼、優質碳素鋼、高級優質碳素鋼。合金鋼按照含合金量的多少分為低合金鋼、中合金剛、高合金鋼。
2.2金屬材料的性能參數
常用金屬材料的機械性能主要包括：彈性、塑性、韌性、強度、硬度等。以及了解伸長率（6）、斷面收縮率（φ）、沖擊韌性值（ak），硬度：布氏硬度（HB）、
洛氏硬度（HRC）、維氏硬度（Hv）等。
3、石油化工設備常用金屬材料的耐蝕性分析
常用金屬材料的化學性能是指金屬材料具有的耐腐蝕性、抗氧化性、物理性能、加工工藝性能等。耐腐蝕材料一般認為腐蝕速率在0.1mm/a以下的材料。
金屬被腐蝕破壞后的形態有均勻腐蝕和局部腐蝕。造成腐蝕的原因有兩類，化學腐蝕和電化學腐蝕，例如金屬的高溫氧化、鋼的脫碳、氫脆、氫腐蝕、腐蝕原電池、微電池等都是造成鋼材腐蝕的原因。所以石油化工設備常用的金屬材料要選用具有耐腐蝕性能的鋼材。18―8鋼具有良好的耐腐蝕性，對于濃度為65%以下，溫度70℃以下的硝酸以及硫酸鹽、硝酸鹽、硫化氫等化學物質中，具有良好的耐腐蝕性，抗氫、氮的腐蝕。但在鹽酸、稀硫酸、氯離子溶液中易受耐蝕。為了防止晶間腐蝕，采取的辦法：對鋼材重新進行淬火處理，以便于cr、c溶入奧氏體中，這樣減少了鋼中的含碳量，還可以加入Ti、Ni等元素。
4、石油化工設備常用金屬材料的熱處理方式
將固態鋼、鐵高溫下加熱，加熱到一定溫度使其保溫，采用不同的冷卻方式將其降溫，從而改變金相組織，來滿足石油儀器所要求的物理、化學與力學性能，被稱為熱處理。生產中的熱處理主要有普通熱處理和表面熱處理。普通熱處理包括退火、正火、淬火、回火；表面熱處理包括表面淬火和化學熱處理。下面具體介紹一下熱處理的技術。
退火：將金屬材料緩慢加熱，當加熱到臨界點以上的某一溫度時，保溫，過一段時間以后，緩慢冷卻。這樣可以提高力學性能；硬度降低，提高塑性，便于進行冷加工；同時還可以消除內應力，防止儀器變形。
正火：將金屬置于空氣中進行冷卻。使晶粒變細，提高金屬韌性。鍛件、鑄件切削加工前都要進行退火或者正火。
淬火：對金屬加熱至30℃―50℃時，為淬火溫度，將其保溫一段時間，然后投入淬火劑中使其冷卻。得到馬氏體，增加了家屬的強度、硬度和耐磨性。空氣、油、鹽水、水都屬于淬火劑，冷卻能力在鹽水中*強。
回火：淬火后，進行的一種更低溫度的加熱和冷卻熱處理工藝。回火可有效降低零件在淬火后的內應力。在150℃―250℃范圍內進行回火稱為“低溫回火”。低溫回火可使馬氏體提高硬度和耐磨性，降低內應力和脆性。量具、刃具要進行低溫回火處理。在300℃―450℃范圍內進行回火稱為“中溫回火”，軸類、軸套、刀桿等工具需進行中溫回火。在500℃―680℃范圍內進行回火稱為“高溫回火”，高溫回火后綜合性能較好。如果淬火和“高溫回火”一起進行被稱為“調質處理”。可用于軸類零件、齒輪、連桿、螺栓等的加工。
表面淬火：對金屬進行快速加熱后立即進行淬火冷卻，熱量還未傳至中心時，迅速予以冷卻，表層被淬硬變為馬氏體，而中心仍是未淬火的組織。
化學熱處理后，滲碳可提高零件的硬度；滲鋁可提高金屬的耐熱、抗氧化性；滲硅可提高金屬的耐酸性。
5、石油化工設備以壓力容器為例進行選材分析
根據壓力容器的特性選用不同的鋼材，常溫下壓力容器要求其材料的沖擊韌性值不得低于50J/cm；低溫操作時，要求其材料的沖擊值不得低于30J/cm。根據這一特性，壓力容器選用的鋼材有：09MnNiDR、15MnNiDR、16MnDR、09Mn2VDR等鋼板；16Mn、09MnD、16MnD、20MnMo、09MnNiD等鋼管。壓力容器和多層高壓容器一般選用16MnR鋼材；低溫壓力容器選用16MnDR、
15MnNiDR、09MnNiDR鋼材；15MnMoR用于制造壁溫不超過560℃的壓力容器；20MnMo用于制造-40℃―470℃的重要鍛件；09MnNiD用于制造-40℃―-60℃的低溫容器；12CrMoV用于制造高壓壓力容器。
壓力容器選用高合金鋼：壓力容器和它的內件鋼號有0Cr13、1Cr13、2Cr13、0Cr18Ni9、00Cr19Ni10、0Crl8Ni10Ti、0Cr17Ni12M02等。如制造軸、活塞桿、螺栓、閥件一般選用0Cr13、1Cr13、2Cr13等鋼材；抗腐蝕性較強的設備一般選用0Cr18Ni9、00Cr19Ni10、0Cr18Ni10Ti、0Cr17Ni12M02等鋼材。
6、小結
根據石油化工設備操作時的多樣性，結合材料的各種基本性能及其應用范圍，合理選用化工設備材質，值得研究。低氮燃燒器
