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一文读懂合金钢：从元素作用到鉴别技巧

大家好，我是鱼丝纹。在压力容器的应用领域，合金钢凭借其综合性能，成为重要的制造材料之一。在机械制造，能源装备等行业，合金钢均发挥着关键的作用。此外，本文还将分享实用知识点，以助力大家更多掌握合金钢知识。一、合金元素在钢中的主要作用合金钢与普通碳钢的本质区别在于添加了一种或多种合金元素，这些元素的加入显著改变了钢的组织结构和性能，使其满足不同工况需求。 1. 提高强度和硬度碳（C）是钢中基本的强化元素，适量增加碳含量可有效提升钢的强度和硬度，但会降低其塑性和韧性。锰（Mn）能与铁形成固溶体，起到强化基体的作用，同时还能提高钢的淬透性，使钢在淬火后获得更高的强度。铬（Cr）不仅能提高钢的强度，还能增强其抗氧化和耐腐蚀性能，是不锈钢等耐腐蚀合金钢的关键元素。 2. 改善韧性和塑性镍（Ni）是一种能显著提高钢韧性的合金元素，它能降低钢的冷脆转变温度，使钢在低温环境下仍保持良好的韧性。钼（Mo）可细化钢的晶粒，减少回火脆性，从而提升钢的韧性和塑性，常用于制造承受冲击载荷的零部件。 3. 提升淬透性和回火稳定性除了上述的锰、铬、钼，硅（Si）也是提高钢淬透性的重要元素，同时还能提高钢的回火稳定性，使钢在高温回火后仍保持较高的强度和硬度。钒（V）能形成细小的碳化物，阻止晶粒长大，提高钢的淬透性和回火稳定性，同时还能改善钢的耐磨性。二、合金钢的分类和牌号 1. 分类根据用途不同，合金钢主要分为合金结构钢、合金工具钢和特殊性能钢三大类。合金结构钢主要用于制造机械零件和工程结构，如齿轮、轴、桥梁等。合金工具钢用于制造各种刀具、模具和量具。特殊性能钢则具备特殊的物理、化学性能，如不锈钢、耐热钢、耐磨钢等。 2. 牌号我国合金钢的牌号采用 “数字 + 元素符号 + 数字” 的表示方法。前面的数字表示碳含量，以平均碳含量的万分之几表示。元素符号后面的数字表示该合金元素的平均含量，以百分之几表示。例如，40Cr 表示平均碳含量为 0.4%，铬含量约 1% 的合金结构钢。 Cr12MoV 表示铬含量约 12%，含有钼和钒元素的合金工具钢。 1Cr18Ni9Ti 表示平均碳含量 0.1%，铬含量 18%，镍含量 9%，含有钛元素的特殊性能钢。三、合金结构钢合金结构钢是合金钢中应用较为广泛的一类，通过调整合金元素的种类和含量，可满足不同工况下对强度、韧性、耐磨性等性能的要求。按热处理工艺和性能特点，又可分为渗碳钢、调质钢、弹簧钢和滚动轴承钢等。渗碳钢通常含碳量较低（0.10% - 0.25%），加入铬、镍、钼等元素提高淬透性，经渗碳、淬火和低温回火后，表面具有高硬度和耐磨性，心部保持良好的韧性，常用于制造齿轮、活塞销等零件。调质钢的碳含量一般在 0.25% - 0.50% 之间，经过调质处理（淬火+高温回火）后，具有良好的综合力学性能，广泛应用于制造轴类、连杆等重要机械零件。弹簧钢需具备高的弹性极限和疲劳强度，常用的合金元素有硅、锰、铬等，用于制造各种弹簧和弹性元件。滚动轴承钢要求高硬度、高耐磨性和良好的接触疲劳强度，以铬元素为主要合金元素，典型钢号如 GCr15。四、合金工具钢合金工具钢按用途可分为刃具钢、模具钢和量具钢。刃具钢要求高硬度、高耐磨性和红硬性，高速钢是刃具钢的典型代表，如 W18Cr4V，含有大量的钨、铬、钒等元素，能在高温下保持良好的切削性能。模具钢根据工作条件不同，分为冷作模具钢、热作模具钢和塑料模具钢。冷作模具钢需具备高硬度、高耐磨性和良好的韧性，如 Cr12MoV。热作模具钢要求在高温下具有良好的强度、韧性和抗热疲劳性能，常用的有 5CrMnMo、3Cr2W8V 等。量具钢用于制造卡尺、千分尺等测量工具，要求尺寸稳定性好、硬度高、耐磨性强，常采用高碳低合金工具钢，如 CrWMn。五、特殊性能钢特殊性能钢是指具有特殊物理、化学性能的钢种。其中不锈钢是常见的特殊性能钢，通过加入铬、镍等元素，在钢表面形成致密的氧化膜，提高耐腐蚀性。根据组织不同，不锈钢可分为铁素体不锈钢、奥氏体不锈钢、马氏体不锈钢等。耐热钢用于高温环境下工作的零部件，如锅炉、汽轮机等，分为抗氧化钢和热强钢。抗氧化钢主要要求在高温下具有良好的抗氧化性能，热强钢除了抗氧化外，还需具备较高的高温强度和蠕变抗力。耐磨钢主要用于承受严重磨损和冲击载荷的场合，如挖掘机铲斗、球磨机衬板等，高锰钢是典型的耐磨钢，如 ZGMn13，在受到冲击时表面会产生加工硬化，从而提高耐磨性。六、钢的火花鉴别技巧火花鉴别是一种快速、简便的钢材现场鉴别方法，通过观察钢材在砂轮上磨削时产生的火花特征，判断钢的化学成分和大致类别。火花由流线、节点、爆花和尾花组成。流线是磨削时产生的光亮线条。节点是流线上亮度较高的点。爆花是流线上节点处爆裂产生的火花。尾花是流线尾部的火花。碳钢的火花特征：低碳钢的火花流线较长，爆花少且为一次花。中碳钢的流线稍短，爆花为二次花或三次花。高碳钢的流线短而粗，爆花密集且多为三次花。合金钢的火花鉴别相对复杂，合金元素会改变火花的形态。例如，铬元素会使火花爆裂强度减弱，流线变细。镍元素会抑制火花爆裂，使流线呈暗红色。钨元素会使火花尾部出现狐尾状尾花。掌握这些特征，有助于快速区分不同类型的合金钢。通过以上，了解合金元素的作用、分类牌号以及鉴别方法，对于从事金属材料相关工作的质检或仓管人员来说，都是至关重要的知识储备。

05 2025/06

端午节假期生产车间安全提示

端午节将至，为确保假期期间生产车间的安全稳定运行，确保员工生命财产安全，防范各类安全事故的发生，特此发布端午节假期生产车间安全提示。请各相关部门、班组及全体员工高度重视，严格落实各项安全管理措施。一、放假前务必完成全面安全排查在正式进入假期之前，车间必须进行全面的安全自查与整改。重点检查设备状态、电气线路、危险品存放以及消防设施是否完好。特别注意以下几点：所有生产设备应按规定停机并切断电源；危险化学品需存放在专用防爆柜中，并贴上明显标识；消防通道保持畅通，灭火器处于可使用状态；车间内不得留有易燃杂物，尤其是纸箱、油污布等。二、安排好值班与应急响应机制假期期间仍需保持基本的安全监管能力。专人值班，明确其职责范围，并确保通讯工具24小时畅通。同时制定应急预案，确保一旦发生突发事件能够迅速响应。值班内容包括但不限于：定期巡查重点区域（如配电房、仓库、气罐区）；监控厂区出入情况，防止无关人员进入；遇突发状况立即启动应急流程并上报。三、严禁假期期间违规作业行为原则上，节假日期间应暂停一切高风险作业，例如动火作业、高空作业、受限空间作业等。若因特殊情况确需开展，必须提前提交审批申请，并配备专业监护人员和齐全的防护装备。四、复工前做好设备重启与人员培训节后复工是安全事故的高发期之一。具体措施包括：对所有设备进行通电测试，确认运行正常；特种设备由专业人员进行年检；组织复工安全培训，强化员工安全意识；检查通风系统、照明、排水等基础设施是否完好。五、关注员工身心健康，营造安心氛围除了生产安全外，也要关注员工的心理健康与节日出行安全。员工需合理安排作息时间，避免过度疲劳，外出时注意交通安全，杜绝酒后驾车。安全生产无小事，尤其在节假日前后更应提高警惕。让我们以高度的责任感和执行力，共同营造一个平安、有序、祥和的节日环境，为节后高效复工复产打下坚实基础！祝大家端午安康，阖家幸福！ —— 生产安全部 2025年5月30日

31 2025/05

塔类设备安装施工与工程预算详解

在化工行业中，塔类设备是实现气液传质、分离和反应过程的大型设备。其种类繁多、结构复杂，安装工艺要求较高，工程预算编制也具有较强的系统和专业性。一、塔类设备的分类与结构组成根据工艺用途的不同，塔类设备可分为精馏塔、分馏塔、吸收塔、解吸塔、洗涤塔、抽提塔、水解塔等等多种类型。例如，在常减压蒸馏装置中，分馏塔用于将原油分离为汽油、煤油、柴油等不同组分，在气体净化过程中，吸收塔与解吸塔配合使用，实现气体中有用成分的回收与释放。从结构形式来看，塔类设备主要分为“板式塔”和“填料塔”两大类。板式塔内部设有塔盘，通过液体在塔盘上的分布与气体接触实现传质，常见的塔盘包括浮阀塔盘、筛板塔盘、舌形塔盘等。填料塔则填充各种形式的填料，如拉西环、鲍尔环、波纹填料等，提供更大的气液接触面积。塔类设备的基本结构通常包括：塔体、除沫器、人孔、手孔、吊柱、支座等。其中，塔盘作为板式塔的关键部件，直接影响分离效率和操作稳定性。小直径塔，一般指小于800mm可采用整块式塔盘，而大直径塔则多采用分块式塔盘，以便于安装和检修。二、塔类设备的安装方式与定额应用塔类设备的安装方法需根据设备重量、基础标高、现场条件等因素综合确定。根据《统一安装工程预算定额》（简称“全统定额”），塔类设备安装主要包括以下三种方式：整体安装：适用于中小型塔器，可直接吊装就位。分片组装：适用于大型或超大型塔器，先将塔体分片运输至现场再进行组装。分段组装：对于超高或特大型塔器，常采用分段预制、现场拼接的方式进行安装。在实际施工中，机械化吊装适用于一定范围内的塔器安装。例如：基础标高≤10m，设备重量≤60t；标高10～20m，重量≤40t；标高＞20m，重量≤20t。超出上述范围的塔器则需采用抱杆吊装方式，工程费用依据批准的施工方案另行计算。三、塔类设备安装工程预算编制要点工程预算是控制项目成本、确保施工顺利进行的环节。编制塔类设备安装施工图预算时，应着重关注以下几个方面： 1、定额套用与计价方式定额的选择应结合设备材质、结构形式、安装方式等信息进行匹配。例如，碳钢塔、不锈钢塔、复合材料塔等应分别选用相应的定额子目。塔盘安装则按塔径、层数及塔盘形式进行细分，确保计价准确。对于采用抱杆吊装的塔器，需注意每根抱杆的安拆费用是否按标准执行。若使用双抱杆吊装，则每根按0.95倍系数计算，合计为1.9个单位。 2、主材费与加固措施设备吊装过程中往往需要设置吊耳、拖拉坑、加固结构等辅助设施。这些内容在预算中应单独列项，并合理计取人工、材料及机械费用。例如，吊耳制作安装、拖拉坑挖埋、设备吊装加固等均属于关键施工节点，费用应根据实际工程量和定额标准核算。 3、灌浆与脚手架搭拆费用基础灌浆是塔器安装中的工序之一，根据塔底面积和灌浆厚度计算体积，并结合定额单价进行费用估算。此外，脚手架搭拆费用一般按总人工费的一定比例计入，具体比例应参照相关定额规定。 4、特殊情况处理某些专用塔器如合成氨塔、尿素塔、乙烯塔等在现行定额中可能没有对应的子目，此类情况应由施工单位根据实际情况编制补充定额，并经审批后方可纳入预算。塔类设备其安装质量直接影响整个工艺系统的运行效率与安全性，每一个环节都需要严谨的技术支持和科学的管理方法。随着现代化工项目规模的不断扩大，塔类设备的安装难度也在持续提升。因此，施工单位必须加强工程综合把控，在确保工程质量的前提下，实现成本的有效控制与资源的有效配置。

30 2025/05

化工工艺中的“一级”与“二级”处理机制解析

在化工生产过程中，我们常常会听到“一级冷凝”、“二级冷凝”、“一级洗涤”、“二级洗涤”等术语。这些术语不仅频繁出现在工艺流程图和操作手册中，更是工程设计、设备选型以及环保达标的依据。它们代表的是一种分阶段、逐级处理的工艺理念。一、“一级”与“二级”处理的基本定义在化工领域，“一级”通常指的是初步处理阶段，即整个流程中较先进行的操作步骤。而“二级”则是在此基础上的进一步深化处理，以提升处理效率或达到更高的纯度要求。这种分级方式并非固定不变，而是根据工艺需求可以扩展至三级、四级甚至更多。二、一级冷凝与二级冷凝 1、一级冷凝的作用 “一级冷凝”是气体冷凝回收过程中的首道工序。主要目的是利用冷却介质，如冷冻水、液氮等将高温气态产物降温，使其部分或全部转化为液态，从而实现初步的气液分离。在许多有机合成反应中，反应结束后会有大量挥发性有机物随尾气排出。此时通过一级冷凝器，可回收大部分目标产物，减少后续处理负担。 2、二级冷凝的意义 “一级冷凝”往往无法完全回收所有气体成分，尤其是沸点较低的物质。因此，需要引入“二级冷凝”，对一级冷凝后的残余气体进行再次冷却，以提高整体回收率。例如，在乙醇蒸馏塔顶气体的冷凝回收中： “一级冷凝”使用常温冷却水，可回收约70%的乙醇蒸汽； “二级冷凝”采用低温冷冻盐水，可进一步回收剩余乙醇蒸汽的90%以上。通过这种多级冷凝结构，不仅能显著提升产品收率，还能有效降低排放浓度，满足环保要求。三、一级洗涤与二级洗涤 1、一级洗涤的功能 “一级洗涤”主要用于初步去除废气中的可溶性气体、颗粒物或酸性/碱性成分。该过程通常采用清水或稀释的吸收液进行喷淋洗涤。例如，在含氯化氢HCl废气的处理中，一级洗涤可去除80%以上的HCl气体，大幅降低后续系统的负荷。 2、二级洗涤的目的为了确保排放气体达到环保标准，一级洗涤后往往还需要“二级洗涤”作为深度净化环节。该阶段通常使用更高浓度的吸收液或添加特定化学试剂，进一步去除残留污染物。四、其他常见的“一级—二级”处理模式除了冷凝和洗涤之外，化工过程中还广泛应用其他多级处理方式，如吸收、吸附、干燥和过滤等。这些处理方式在不同的工艺段中相互配合，共同构建起一套完整的物料提纯或污染控制体系。五、为何要采用“多级”处理？采用多级处理工艺不仅能显著提升分离或净化效率，从而确保产品质量。同时也有助于满足日益严格的环保标准。此外，多级结构可根据不同阶段需求灵活配置操作参数，实现节能降耗，如一级冷凝使用常温冷却水，二级才采用低温介质，避免全程高能耗。相比单级处理，多级系统在应对进料波动或环境变化时具备较强的稳定性和适应性，有助于维持生产过程的持续稳定运行。 “一级”与“二级”是现代化工精细化管理与绿色发展理念的重要标志。通过合理设计多级处理流程，我们不仅可以提升资源利用率，还能有效应对日益严峻的环保压力。以上的内容，你学习了吗？

29 2025/05

工业压力容器制造构建焊缝质量管理体系

在现代工业制造中，压力容器是储存和运输高压介质的重要设备，其结构安全性至关重要。而焊缝作为连接各部件的核心部位，其强度不仅决定了整个容器的承载能力，更直接影响着设备在极端工况下的运行稳定性。一、焊缝强度根据《2024年国家特种设备检测研究院报告》，不同应用场景对焊缝提出了极为严苛的技术指标。例如，石化储罐依据GB 50341-2020标准进行设计和制造，对接头抗拉强度的要求需要达到母材的1.1倍。例如Q345R钢板的实测值达到了585MPa，超过了其规定的540MPa。未熔合缺陷的允许长度被严格限制在每50mm焊缝内不超过25mm，气孔率不得超过2%，且单个孔径不得大于1.5mm。二、工艺革新为了满足这些严苛的技术要求，在特材焊接方面，镍基合金在LNG储罐项目中得到了成功应用，采用TIG打底+GTAW填充工艺，使Cr含量稳定在22.5±0.3%之间，氮气保护层厚度保持在15mm以上，并在焊后实施950℃±10℃的热处理，确保焊缝组织均匀、性能稳定。超高压容器的焊接技术以超临界CO₂压缩机壳体为例，采用了预热温度280℃、层间温度波动控制在±15℃以内，并在焊后实施620℃×2小时的消氢处理，达到焊缝硬度控制在HV350以下，残余应力释放率达到85%以上，疲劳寿命可达R=0.1，极大增强了设备在高压高温工况下的可靠性。三、风险警示尽管有先进的技术和工艺支撑，焊缝缺陷仍是导致压力容器事故的主要诱因之一。2023年某石化球罐事故发生时，焊缝存在长达82mm的未熔合缺陷，超出允许长度6.4倍，导致实际爆破压力仅为设计值的72%。另一例发生在2024年的氢能储氢瓶事故中，焊缝气孔率达8.7%，远超允许范围，使得材料脆性转变温度升高至-18℃，引发破裂。这两起典型案例充分说明，即使拥有先进制造手段，若忽视过程控制与质量检验环节，依然可能酿成严重后果。四、准入壁垒随着行业标准不断提升，企业进入压力容器制造领域的门槛也逐步提高。首先是材料管控体系，要求镍基焊材提供冶炼炉号、真空脱气记录及纯度分析，确保O≤50ppm、N≤150ppm。其次是对母材预处理提出要求，如厚度超过30mm的钢板需经过650℃×1小时的去氢处理，坡口角度偏差控制在±1°以内。第三是过程控制标准，包括手工焊湿度控制在80%以下、熔化极焊控制在90%以下，铝合金焊接环境温度不得低于5℃，钛合金焊接相对湿度应控制在40%以下。第四是检测技术升级，石化容器则需渗透检测灵敏度达到ASTM D1.1 Level II，超声检测DAC曲线精度±0.5dB。第五是认证与溯源管理，要求焊材供应商具备完整的产品追溯链条，企业内部建立焊缝质量档案库，进一步提升监管透明度。面对当前行业发展现状，企业应从技术升级路径、标准体系建设与安全管理机制三个维度构建质量体系，以进一步提升风险防控能力。

28 2025/05