Tấm thép cho bình chịu áp lực là một loại sản phẩm thép cán phẳng chuyên dụng, được thiết kế đặc biệt để sản xuất nồi hơi, bình chịu áp lực và các bộ phận quan trọng khác phải chịu được an toàn áp lực bên trong ở nhiều nhiệt độ khác nhau. Do những tấm thép này phải duy trì độ bền cấu trúc dưới tác động liên tục của áp lực, chu kỳ nhiệt và môi trường có khả năng ăn mòn trong suốt hàng chục năm vận hành, nên yêu cầu về chất lượng của chúng cao hơn nhiều so với thép kết cấu thông thường. Việc sản xuất tấm thép cho bình chịu áp lực đòi hỏi vật liệu có độ đồng nhất vượt trội, kiểm soát chính xác thành phần hóa học và giới hạn nghiêm ngặt đối với các khuyết tật bên trong (như các tạp chất nằm giữa các lớp, tạp chất hoặc rỗ khí), bởi vì những khuyết tật này có thể trở thành điểm khởi phát sự phá hủy khi chịu ứng suất. Tấm thép cho bình chịu áp lực thường có độ dày từ 5 mm đến 200 mm; tuy nhiên, các tấm mỏng hơn hoặc dày hơn cũng có thể được sử dụng cho các ứng dụng đặc biệt tùy thuộc vào yêu cầu về áp lực thiết kế, đường kính bình và nhiệt độ vận hành. Sự linh hoạt về kích thước này cho phép sản xuất nhiều loại thiết bị khác nhau, từ các bình tích khí nén nhỏ đến các bộ phận lò phản ứng hạt nhân cỡ lớn và thiết bị xử lý trong ngành hóa dầu.
Việc lựa chọn vật liệu cho tấm bình chịu áp lực bao gồm một loạt rộng các mác thép cacbon và thép hợp kim, mỗi loại được tối ưu hóa cho các điều kiện vận hành cụ thể cũng như các yêu cầu về tính chất cơ học. Các tấm bình chịu áp lực bằng thép cacbon, chẳng hạn như các mác ASTM A516 từ Grade 55 đến Grade 70 được sử dụng phổ biến, đạt được các mức độ bền cần thiết cho dịch vụ ở nhiệt độ trung bình và thấp bằng cách kiểm soát hàm lượng cacbon (thường từ 0,16–0,33%) và cân bằng cẩn thận lượng mangan và silic được bổ sung, đồng thời duy trì khả năng hàn tốt và độ dai va đập cao. Tiêu chuẩn này bao gồm bốn cấp độ bền khác nhau, với giới hạn bền kéo dao động từ 380–515 MPa đối với Grade 55 đến 485–620 MPa đối với Grade 70. Các mác này chủ yếu dành cho các bình chịu áp lực được hàn, có yêu cầu nghiêm ngặt về độ dai va đập. Các tấm thuộc cấp độ bền cao có thể đạt độ dày lên tới 6 inch, trong khi độ dày tối đa cho từng mác chỉ bị giới hạn bởi khả năng của thành phần vật liệu trong việc đáp ứng các yêu cầu quy định về tính chất cơ học. Đối với các ứng dụng đòi hỏi tỷ lệ độ bền trên trọng lượng cao hơn hoặc hiệu suất vượt trội ở nhiệt độ cao, các tấm bình chịu áp lực bằng thép hợp kim được bổ sung crôm, molypden, niken và các nguyên tố khác nhằm đạt được các tính chất cơ học vượt trội cũng như khả năng chống chịu môi trường tốt hơn.
Yêu cầu về tính chất cơ học đối với thép tấm dùng trong bình chịu áp lực khắt khe hơn nhiều so với các ứng dụng kết cấu thông thường và phải được xác minh thông qua các quy trình thử nghiệm tiêu chuẩn. Mỗi tấm thép phải đáp ứng các yêu cầu tối thiểu đã quy định về độ bền chảy, độ bền kéo và độ giãn dài. Độ bền chảy điển hình dao động từ 185 MPa đối với các mác thép carbon có độ bền thấp đến trên 415 MPa đối với các mác thép hợp kim có độ bền cao. Thử nghiệm va đập Charpy với vết khía hình chữ V thường được yêu cầu nhằm xác minh độ dai đủ lớn ở nhiệt độ vận hành; đối với các ứng dụng ở nhiệt độ thấp, tiêu chí chấp nhận thường được quy định ở các nhiệt độ thấp tới -50°C. Các tiêu chuẩn châu Âu như EN 10028-2 định nghĩa các mác thép phù hợp cho dịch vụ ở nhiệt độ cao, bao gồm P265GH, P295GH và P355GH, với các giá trị va đập tối thiểu được quy định ở -20°C hoặc thấp hơn nhằm đảm bảo độ dẻo dai trong mọi điều kiện vận hành. Đối với các ứng dụng yêu cầu độ bền cao, các tiêu chuẩn như ASTM A737 cung cấp các mác thép có độ bền chảy tối thiểu lần lượt là 345 MPa và 415 MPa, đặc biệt thích hợp cho bình chịu áp lực và các chi tiết đường ống đòi hỏi độ bền và độ dai cao hơn. Những tấm thép này thường yêu cầu xử lý nhiệt bằng phương pháp tôi cải thiện (normalizing) để đạt được các tính chất cơ học đã quy định và đảm bảo tính đồng nhất về hiệu suất trên toàn bộ chiều dày tấm.
Thép tấm dùng cho bình áp lực được sử dụng trong hầu hết mọi lĩnh vực công nghiệp liên quan đến thiết bị chịu áp suất và quy trình nhiệt độ cao. Trong ngành công nghiệp dầu khí, các tấm thép này được sử dụng để chế tạo các bể chứa, thiết bị tách và vỏ của các bình xử lý hydrocarbon – các thiết bị phải hoạt động trong điều kiện nhiệt độ và áp suất cao. Các nhà máy điện sử dụng thép tấm dùng cho bình áp lực để chế tạo nồi hơi, bộ trao đổi nhiệt và thùng chứa hơi nước, nơi độ tin cậy trong điều kiện chu kỳ nhiệt liên tục là rất quan trọng đối với sự an toàn và hiệu quả của nhà máy. Ngành công nghiệp hóa chất và hóa dầu dựa vào thép tấm dùng cho bình áp lực để chế tạo lò phản ứng, cột và bình áp suất cao cho môi trường ăn mòn, thường yêu cầu các loại hợp kim có khả năng chống ăn mòn cao. Các ứng dụng điện hạt nhân yêu cầu vật liệu đáp ứng các tiêu chuẩn cao nhất về tính toàn vẹn và khả năng truy xuất nguồn gốc; các tấm thép liên quan phải đáp ứng các yêu cầu nghiêm ngặt về kiểm tra siêu âm và xác minh tính chất cơ học. Các ứng dụng dịch vụ đông lạnh (bao gồm lưu trữ và vận chuyển LNG) yêu cầu thép tấm dùng cho bình áp lực phải duy trì độ dẻo dai ở nhiệt độ dưới -50°C, điều này đạt được thông qua việc kiểm soát thành phần hóa học nghiêm ngặt và các quy trình xử lý nhiệt.
