鋼制壓力容器材料講義

1、鋼制壓力容器材料講義壓力容器制造廠產(chǎn)品檢驗員學習班用）2000 6.2002 6.2003115 修改2005 65 修改大連市鍋爐壓力容器檢驗研究所劉溢恩手稿、尸、前言 第一部分 法規(guī)、標準對壓力容器用鋼材料的要求 一壓力容器用鋼的基本要求 二鋼制壓力容器允許使用的鋼材1鋼板2鋼管3鍛件4螺栓用鋼 5關(guān)于焊接材料 三“容規(guī)”對材料的要求 第二部分 材料標準 一代號二幾個機械性能指標及符號 三尺寸、外形、檢驗與試驗 第三部分 壓力容器用鋼材料質(zhì)量管理要求 1采購訂貨2驗收入庫3材料代用4材料保管、發(fā)放及使用前言有關(guān)幾個壓力容器材料方面的事故。2003年 11月國家宣布撤銷原鍋爐標準化技術(shù)委員會

2、、 壓力容器 標準化技術(shù)委員會， 其工作納入相關(guān)的鍋爐壓力容器標準化技術(shù)委員 會。近二十多年來，從 1984 年成立原壓力容器標準化技術(shù)委員會到 后來的鍋爐壓力容器標準化技術(shù)委員會。 對壓力容器用鋼的標準工作 一直十分重視， 主動提出并積極協(xié)助冶金行業(yè)制修訂壓力容器用鋼板 標準，認真規(guī)劃并及時組織制修訂壓力容器用鍛件標準。 近二十多年 來，我國壓力容器用鋼標準的技術(shù)水平有了很大提高。如：我國的 GB6654-1996壓力容器用鋼板標準及第1號、第2號修改單，將 鋼號中的硫、磷含量（熔煉分析）予以加嚴，對大部分的鋼板沖擊試 驗溫度由20C改為0C，從標準的重要技術(shù)指標來看，現(xiàn)行的 GB6654標

3、準的技術(shù)水平已處于國際先進水平。GB3531-1996低溫壓力容器用低合金鋼鋼板及第1號修改單， 從沖擊功指標（Akv）與國外相近的鋼號相比我國的16MnDR岡板仍存 在一定的差距。而我國的09MnN iDR鋼板的主要技術(shù)指標優(yōu)于國外先 進水平的相近鋼號。在壓力容器用低溫鋼板中，國外還有-100 C級的3.5Ni鋼板和-196 °C級的9 Ni鋼板，在國內(nèi)尚屬空白，有待今后 開展研究工作。為實現(xiàn)高參數(shù)球形儲罐用鋼板的國產(chǎn)化，上世紀 80 年代中期國 內(nèi)有關(guān)單位聯(lián)合開發(fā)屈服強度 490MPa級的低焊接裂紋敏感性鋼，該 鋼不僅有較高的強度， 同時還具有優(yōu)良的焊接性能和低溫韌性， 首先在氫

4、氣球形儲罐上得到應用，在 GB150-98 根據(jù)其使用的低溫溫度分 別列入：07MnCrMoVR(-2© )和 07MnNiCrMoVDR(-4© )兩個鋼號(屈 服極限490MPa級)。迄今為止，國外僅日本有此類鋼板。長期以來我 國10萬立方米原油儲罐一直采用日本生產(chǎn)的屈服強度490 MPa級的SPV490C鋼板。上世紀末我國又研制成功了同樣 490MPa級的調(diào)質(zhì)高 強鋼板WH610D鋼板。上述三個490 MPa級的調(diào)質(zhì)高強鋼板，已經(jīng)制 定了壓力容器用調(diào)質(zhì)高強鋼版標準，已經(jīng)通過了標準審查，由于 是強制性國家標準，審批手續(xù)比較復雜，現(xiàn)該標準正在審批過程中。我國現(xiàn)行的壓力容器

5、鍛件標準 JB47264728-2000,其16Mn等一 些鍛件的有害元素磷與鋼板的規(guī)定一致，20MnMo的硫含量比鋼板還嚴，上述兩個鋼號的沖擊試驗溫度均為0C。中國第一重型機械集團公司研制生產(chǎn)的、 對化學成分和力學性能有特殊要求的加氫反應器(煤加氫液化工藝)用鋼鍛件系列2.25Cr-1Mo、2.25Cr-1Mo-0.25V和3Cr-1Mo-0.25V，在容標委對其進行安全注冊工作中，經(jīng)研究相應 的命名為 12Cr2Mo1(H)、12Cr2Mo1 (H) t、12Cr3Mo1V(H促進了該 系列鋼鍛件的標準化工作。在低溫鋼鍛件的5個鋼號除-100 C級的3.5Ni低溫鋼鍛件和-196 C級的9

6、 Ni低溫鋼鍛件，在現(xiàn)行標準中尚 屬空白， 有待今后進一步工作外， 其余 5 個鋼號鍛件能與鋼板相適應 基本能滿足-70 C以上低溫容器的使用要求?，F(xiàn)不銹鋼鍛件標準中的 有害元素硫、 磷含量與國外先進水平標準規(guī)定相一致， 現(xiàn)有不銹鋼鍛 件能滿足大部分壓力容器的使用要求。第一部分 法規(guī)、標準對壓力容器用鋼材料的要求壓力容器用鋼的基本要求1. 壓力容器受壓元件用鋼應符合 GB150中 4.材料章的要求。非受壓 元件用鋼 ,當與受壓元件用鋼焊接時 , 也應是焊接性良好的鋼材。2. 采用GB150中4.材料章以外的其他鋼號的鋼材，還應符合“附錄A 材料的補充規(guī)定”的有關(guān)規(guī)定。附錄A作為第四章的補充，對

7、下列鋼材提出了要求：1 ）已列入第 4 章但尚未列入材料標準（國家標準或行業(yè)標準）的鋼材；2）選用未列入第 4 章的鋼材； 選用國外鋼材時， 應是國外相應壓力容器最新標準所允許使用的鋼材，其適用范圍不應超出該標準的規(guī)定， 同時也不應超出第 4 章中相 近成分和技術(shù)要求的鋼材的規(guī)定。 選用新研制的鋼材或未列入本標準的鋼材， 新鋼材研制的負責單位 或選用單位應將該鋼材的技術(shù)資料報全國鍋爐壓力容器標準化技術(shù) 委員會審定， 審定合格后出具允許使用的證明文件。 采用該鋼材的容 器制造單位報國家技術(shù)質(zhì)量檢檢驗檢疫總局鍋爐壓力容器安全監(jiān)察 機構(gòu)批準后方可使用。3）代用第 4 章的鋼材。3. 壓力容器受壓元件

8、用鋼應由平爐、電爐或氧氣轉(zhuǎn)爐冶煉。鋼材的 技術(shù)要求應符合相應的國家標準、行業(yè)標準或有關(guān)技術(shù)條件的規(guī)定。4. 容器用鋼應附有鋼材生產(chǎn)單位的鋼材質(zhì)量證明書，容器制造單位 應按質(zhì)量證明書對鋼材進行驗收， 必要時尚應進行復驗。 如無鋼材生 產(chǎn)單位的鋼材質(zhì)量證明書，則應按壓力容器安全技術(shù)監(jiān)察規(guī)程的 規(guī)定。5選擇壓力容器用鋼應考慮容器的使用條件（如設(shè)計溫度、設(shè)計壓 力、介質(zhì)特性和操作特點等） 、材料的焊接性能、容器的制造工藝以 及經(jīng)濟合理性。6鋼材的使用溫度上限應按第 4 章各材料許用應力表中各鋼號所對應的上限溫度。碳素鋼和碳錳鋼在高于 425C下長期使用時，應考慮 鋼中碳化物相的石墨化傾向。奧氏體鋼的使

9、用溫度高于 525 C時，鋼 中含碳量應不小于 004%。7鋼材的使用溫度下限， 除奧氏體鋼及本章有關(guān)條文另行規(guī)定者外，均高于-20 C。鋼材的使用溫度低于或等于-20 C時，應按附錄C的規(guī) 定進行夏比（V型缺口）低溫沖擊試驗。奧氏體鋼的使用溫度高于或 等于-196 C,可免做沖擊試驗。8當對鋼材有特殊要求時，（如特殊的冶煉方法、 較高的沖擊功指標、 附加保證高溫屈服強度、提高無損檢測要求、增加力學性能檢驗率 等），設(shè)計單位應在圖樣或相應技術(shù)文件中注明。9鋼材的高溫性能參考值見附錄 F。鋼制壓力容器允許使用的鋼材根據(jù)GB150-98第1號修改單：“ 1.取消Q235-AF Q235-A 15M

10、nVN和09Mn2VDR個鋼號及相應的許用應力，09MnNiDR厚度上限由60mn改為100mm (鋼板)2. 列入15MnNbR許用應力.3. 取消15MnV鋼管.4. 取消15MnV 09Mn2VD 16MnMoD鍛件及相應許用應力，新列入14Cr1Mo (JB4726)。5. 取消09Mn2VD 16MnMo螺柱用毛坯棒料。修改 16MnD 20MnMoD的最低沖擊試驗溫度?！?. 鋼板1.1碳素鋼板1. 1. 1 Q235 鋼板現(xiàn)只剩Q235B與 Q235CI岡板GB700-88碳素結(jié)構(gòu)鋼> 4mm GB912-89碳素結(jié)構(gòu)鋼和低合金結(jié)構(gòu)鋼熱軋薄鋼板及鋼帶> 4mm GB3

11、274-88碳素結(jié)構(gòu)鋼和低合金結(jié)構(gòu)鋼熱軋厚鋼板及鋼帶鋼板牌號允許設(shè)計壓力MPa鋼板使用 溫度c用于容器殼體材料 時鋼板厚度限制mm不允許盛裝的介質(zhì)Q235 AF06-0250不得用于盛裝易燃、毒性程度為中毒、高度或極度危害介質(zhì)Q235-A46不得用于液化石油氣，以及毒性程度為高度和極度危害介質(zhì)上述兩個鋼號GB15 0第一號修改單已不允許使用Q235-B< 1.60350< 20不得用于盛裝毒性程度為高度 和極度危害介質(zhì)Q235-C< 2.50400< 30鋼板1.121 鋼板標準GB150-89 （修改單）GB150-98GB6654-86GB6654-96第2號修改單

12、最主要區(qū)別:a.化學成分（熔煉分析）滋岡水C:< 0.22Mn:（厚度 S >60mm, < 0.24）（0.350.800.400.90< 0.20厚度 S >60mm, 0.401.0）S:< 0.035< 0.030降C提Mn除S,都是為了提高韌性一kv fb.室溫沖擊功（室溫20C標準試驗平均值）GB6654-86Akv.J > 27GB6654-96> 31第 2 號修改單：P< 0.030%;S< 0.020%;0C Akv >27J°f1.1.2.2 使用狀態(tài)GB150-89GB'50-98

13、殼體厚度大于38mm正火狀態(tài)（1.改善韌性2.穩(wěn)定性能）1.1.2.3超聲檢測殼體厚度大于30mm正火狀態(tài)（與 16MnR致）GB150-89GB150-98殼體厚度大于38mnS寸UT檢測殼體厚度大于30mnS寸，UT檢測不低于皿級（與16M nR致）1.124使用溫度下限GB150-89GB10-98226殼體溫度低于0C,厚度殼體溫度低于0C,厚度大于 大于25mm作低溫沖擊試驗。25mm,做低溫沖擊試驗殼體溫度低于-10 C,厚度大于12 mm做低溫沖擊試驗。1.1.2.5 代用問題GB150-89GB150-98A2.6 B 級代 20RA2.6級不允許代20R只能代Q235B,Q2

14、35CA2.7 20g 代 20RA2.720g只能代Q235C1.2低合金高強度鋼板 鋼號和鋼板標準GB150-98與 GB150-89 相比有三個變化：1) GB6654-86和 GB6655-86 合并 卜 GB6654-962) 13MnNiMoNb納入 GB6654-963) CF-62 (-20 C)定型 代號一MnCrMoVRGB150-89gB150-98GB6654-9616MnR15MnVNR15MnVR6654-86 15MnVR15Mn NbR16MnR第 2 號修改單：S < 0.030%, P < 0.020%18MnM oNbR16Mn RCGB665

15、5-86 18MnM oNbR15MNVR0 C, 31JGB6654-9615MnVNR第1號修改單15CrMoRGB150-98第1號修改單GB6654-96 0 C, 31J13Mn NiMoNbR第2號修改單:18Mn NiMoNbRSW 0.025%,P W 0.020% 0 C, 34JCF-62 (-20 C)附錄A 07MnCrMoVR 附錄AGB6654-96:第1號1998.1實行；第2號修改單實施。第1號修改單：增加15MnNbRS S>0.015%,P>0.025%,交貨狀態(tài)正 火；-20 C沖擊功為34 J。第2號修改單：降低S,P含量;室溫沖擊功由20C

16、，改為0C： 20R為 27J, 16MnR 15MnVR 18MnMoNb均為 31J、13MnNiMoNb為 34 J;冶煉方法改為氧氣轉(zhuǎn)爐、電爐冶煉。取消平爐冶煉。1.2.2 16MnR 鋼板1.2.2.1 鋼板標準GB150-89GB150-98GB6654-86 4-96主要有七個變化：（主要講四個變化）GB6654-96a. 鋼板厚度負偏差按-0.25mm,與美、日一樣了。b. 拉伸性能隨厚度增加變化：新標準把原來厚度檔次的 1725mm與 2636mm合并成一個檔次16 36mm(T b的波動范圍小了現(xiàn)為“ 130”(原為“ 145”)與國際先進標準靠攏。C. (T :(T s現(xiàn)

17、為玄3255 5現(xiàn)為玄21厚度大于25mm的。b、。s提高了故(T 也提高了d. 室溫沖擊功Akv提高了31J,現(xiàn)GB6654-1996第2號修改單把室溫沖擊功Akv的試驗溫度由20C改為0C :GB6654-1996 原規(guī)定GB6654-1996 現(xiàn)規(guī)定材料牌號試驗溫度Akv J試驗溫度Akv J20R20 C310 C2716MnR20 C310 C3115MnVR20 C310 C3118MnMoNbR20 C340 C311.2.3 13Mn NiMoNbR 鋼板仿德BHW351978舞陽試制，高壓容器250400C，其° 比16MnF高許多，單層厚壁壓力容器用鋼GB6654

18、-96 中，第 2 號修改單一彷°C Akv > 34J.1.2.4 07Mn CrMoVR 鋼板球罐用鋼，GB150-89中 CF62(-20 C )低焊接裂紋敏感性鋼-20 C Akv > 47J(T b610740 MPaer s >490 MPa截止到1998年的統(tǒng)計，已制造安裝了 50多臺球罐，要考慮應力腐蝕。GB150附錄A A2.1 d) 1.3低溫用鋼板鋼號和鋼板標準GB150-89GB150-9816Mn 2VDR09Mn 2VDR06MnNbD16MnDRB3531-83(87)15M nN iDR09M n2VDR GB3531-9609MnN

19、 iDRCf62(-20 °C)附錄 A07MnNiCrMoVDR附錄A1.3.1.1 GB3531-83(87)GB3531-96 取消-90 C 06MnNbDR列入 15MnNiDR,09MnNiDR1.3.1.2 CF62 (-40 C)定型 07MnNiCrMoVDR 附錄 AGB3531-96第1號修改單：P、S含量J:16MnDR: P 三：0.030% 0.025% , S 三：0.025% 0.015%15MnNiDR: P 三:0.030% 0.025% , S 三：0.025% 0.015%09MnNiDR: P 三:0.025% 0.020% , S 三：0.

20、020% 0.015%取消09Mn2VDR 冶煉方法：取消平爐，鋼由氧氣轉(zhuǎn)爐、電爐冶煉132 16MnDR 鋼板1.321 鋼板標準GB150-89GB150-98GB3531-83（87）兩個最大區(qū)別：a.板厚負偏差按 GB709GB3531-96-0.25現(xiàn) GB6654-96, GB3531-96負偏差均為-0.25GB3274-88（碳素鋼鐵和低合金鋼）.GB4237-92（不銹鋼板）按GB709b.低溫沖擊功Akv板厚mmAkv J板厚mmAkv J 第1號修改單632-40C> 21636 -403050-30C> 2130100 -301.3.2.2 代用問題GB15

21、0-89GB150-98A2.8 16MnR16MnDR取消A2.16 SPV3616MnDR1.3.3 09Mn NiDR1.3.3.1 鋼號簡介低于-45 C用Ni系低溫鋼經(jīng)降C,升Mn,降P,降S改進后,09MnNiDR134 07Mn NiCrMoVDR 鋼板CF-62（-40 C）1250mm -40 C Akv > 47J乙稀球罐。國外球罐用鋼：我市有用。日本JIS G3115-90中的SPV490C鋼板 調(diào)質(zhì)鋼，現(xiàn)國產(chǎn)鋼板 WH610D2 （490Mpa級）。NK-HITEN610U2鋼板（鍛件NK-HITEN610CF棒韌性，焊接性能還好.1.4中溫抗氫用鋼板鋼號鋼板標準

22、GB150-89GB150-9814Cr1MoR附錄A.15CrMoR 、15CrMoR GB6654-96現(xiàn) GB6654-966100mm Akv > 31J.附錄 H.(2.25Gr Mo1)1.4.2 15CrMoR 鋼板1.4.2.1 簡介1.5不銹鋼板 鋼號鋼板標準GB150-89GB3280-84GB4237-84 0Cr19Ni9 (SUS304) C < 0.08GB150-98GB3280-92GB4237-920Cr18Ni9(ISO 11)不銹鋼冷軋鋼板不銹鋼熱軋鋼板< 0.07Cr18 200Cr18Ni11Ti(SUS321)0Cr19Ni11(s

23、us304L)1.5.2 ICr18Ni9Ti170Cr18Ni10Ti00Cr19Ni10(鋼板19節(jié)Ni(美 321)節(jié)Ni美 304L)當時蘇聯(lián)標準 后不推薦使用,84打(),加Ti成本高,形成0Cr18Ni9TiTiN,均勻腐蝕，表面質(zhì)量.C < 0.12%0Cr19Ni9(304) C < 0.08 %. 成本降低.1.6不銹鋼復合鋼板概況60年代中 軋制法GB8165-87不銹鋼復合鋼板80年代中爆炸法JB4733-96 壓力容器用爆炸不銹鋼復合鋼板2002年8月又發(fā)布了 JB/T4748-2002壓力容器用鎳及鎳基合金爆炸復合鋼板(即鎳銅合金)。于2003年3月實施。

24、由于我國壓力容器產(chǎn)品標準與美國、日本的有所不同，安全系數(shù)存在較大差異，我國的安全系數(shù)較低，因此對材料應有更高的要求。故本標準規(guī)定的檢驗項目嚴于 JIS G3602-1992 和 ASME SA-265(1998標準的要求。162鋼板性能根據(jù)上世紀標準頒布年代的統(tǒng)計 JB4733-96比日本標準還嚴本標準規(guī)定GB150-89GB8165-87GB150-98GB8165-87JB4733-961.2.10僅對使用溫度范圍規(guī)定4.2.12 現(xiàn)規(guī)定明確：廠剪切強度 t b > 200MPa結(jié)合率指標及超聲檢測范圍均有明確規(guī)定.國外僅有日本能達到美國 t b> 140MPa2. 鋼管2.1

25、碳素鋼管、低合金鋼管10 、20GB8163-1999輸送流體用無縫鋼管GB9948-88石油裂化用無縫鋼管20GGB6479-2000高壓化肥設(shè)備用無縫鋼管16Mn 15MnV 另外在附錄A中給出了其他可代用的鋼管標準(如：GB3087 GB5310等2.2低溫鋼管取消-70 °C 09Mn2V列入-50 C 09MnD 2.3列入低合金耐酸鋼管增加 09MnCrCuSb 附錄 H H4.（Sb-銻音-Ti ）2.4不銹鋼無縫鋼管GB150-89GB15 0-98GB2270-80不銹鋼無縫鋼管 GB/T14976-94 流體輸送用無縫 鋼管GB13296-91鍋爐、熱交換器用無縫

26、鋼管2.5不銹鋼焊接鋼管GB12771-91流體輸送用不銹鋼焊接鋼管A4.2 GB12771基礎(chǔ)上再提高技術(shù)要求和使用規(guī)定。3. 鍛件鍛件用鋼應采用平爐、電爐或氧氣轉(zhuǎn)爐冶煉的鎮(zhèn)靜鋼。經(jīng)供需雙 方協(xié)商?？刹捎秒娫厝?、爐外精煉方法（注意：低溫鋼鍛件不允許 用平爐鋼冶煉）。3. 1標準簡介JB4726-2000壓力容器用低合金鋼鍛件對JB755-85JB4726-1994進行修改，有如下變動：1. 取消了目前已不使用的15M nV2. 增加了一個中溫抗氫鋼14Cr1Mq3. 根據(jù)國內(nèi)目前先進的冶金水平，大幅度降低磷、硫含量，達到國際先進水平；4 . 16Mn 20MnMo 20MnMoN鋼鍛件用

27、0C沖擊試驗，代替20C沖擊試驗，以適應壓力 容器產(chǎn)品標準的要求。5 .考慮到壓力容器的安全性，對本標準中的各鋼號增加了附錄B的規(guī)定；（安全注冊）JB4727-2000低溫壓力容器用低合金鍛件對JB4727-1994進行修改，有如下變動；1 .取消了目前已不使用的20D及不推薦使用的09Mn2VD因此，本標準名稱改為“低溫壓力容器用低合金鋼鍛件”2 .將16MnMo和20MnMo合并成新的20MnMQD3 .根據(jù)國內(nèi)目前先進的冶金水平，降低了硫含量，達到國際先進水平。4 .提高了 16MnD和09MnNiD的低溫沖擊功指標。5 .考慮到壓力容器的安全性，對本標準中的各鋼號增加了附錄B的規(guī)定；（

28、安全注冊）JB4728-2000壓力容器用不銹鋼鍛件對JB4728-1994進行修改，有如下變動;1.取消了目前已不使用的1Cr13;2.增加了一個奧氏體不銹鋼 0Cr18Ni12Mo2Ti;3.根據(jù)國內(nèi)先進的冶金水平，00Cr18Ni5Mo3Si2的磷、硫含量降低了，達到國際先進水平；4.考慮到壓力容器的安全性，對本標準中的各鋼號增加了附錄B的規(guī)定；（安全注冊）從1994標準已經(jīng)開始：沖擊功由 U型缺口 一V 型缺口3. 2鍛件級別（過去也是如此）JB4726-2000I H 皿WJB4727-2000H 皿WJB4728-2000I n m wGB150-89GB150-984.4.2鍛件

29、級別要在圖樣上注明，如：16Mnn -區(qū)分了鍛件與管09Mn NiD4. 螺柱用鋼4.1列入40CrNiMoA-大直徑高壓容器主螺栓M52M140(T b > 930MPa° s > 825MPa.4.2增加表4-8螺栓與鋼板、鋼管、鍛件一樣沖擊功都為 Akv U -V*中 GB/T229 （金屬夏比缺口沖擊試驗方法）規(guī)定。4.3 降低30CrMoA雖度指標用于低溫-100 C另外GB150中還給出了與各螺柱用鋼（表 4-8，表4-9 ）組合使 用的螺母用鋼?？砂幢?-10選取，設(shè)計人員也可選用有使用經(jīng)驗的 其他螺母用鋼。5. 關(guān)于焊接材料關(guān)于焊接材料：GB150第二號修

30、改單中頒布了 JB/T4747-2002壓 力容器用鋼焊條訂貨技術(shù)條件。2002年8月發(fā)布，2003年3月實施。由于壓力容器是具有爆炸危險的特種設(shè)備，近20多年來，國家鍋爐壓力容器安全監(jiān)察機構(gòu)頒布了壓力容器安全技術(shù)監(jiān)察規(guī)程、鍋爐壓力容器壓力管道焊工考試與管理規(guī)則等法規(guī)。以及相應的產(chǎn)品標準。GB150-1998中對壓力容器用鋼（鋼板、鋼管、鍛件等） 作了規(guī)定。GB3531-199&低溫壓力容器用低合金鋼板、GB6654-1996 壓力容器用鋼板和 JB47264728-2000壓力容器用鍛件等針 對壓力容器的特點，規(guī)定了用于壓力容器鋼材的技術(shù)要求。而焊接是制造壓力容器的重要工藝，焊接的質(zhì)

31、量直接影響了壓力 容器質(zhì)量。焊條生產(chǎn)廠應當按照壓力容器技術(shù)要求生產(chǎn)焊條。而壓力容器使用的焊條一直執(zhí)行的標準是：GB/T983-1995不銹 鋼焊條、GB/T5117-1995碳鋼焊條和 GB/T5118-1995低合金鋼焊條。這三個焊條國家標準分別等效采用美國國家標準。標準可以 等效采用，但國家資源不能等效，中、美兩國的鋼材的合金體系差別 較大，特別在低合金鋼焊條范圍內(nèi)矛盾更突出， 按照我國資源特點研 制開發(fā)的若干低合金鋼用焊條， 按照等效采用美國體系的焊條國家標 準，許多內(nèi)容 , 如: 焊條熔敷金屬硫、磷含量的規(guī)定；焊縫金屬沖擊韌 性值等內(nèi)容不作規(guī)定， 這種情況對壓力容器用鋼焊材來講是絕對不

32、允 許的。上述所講的國家三個焊條標準都是通用性焊條標準，適用于建 筑、農(nóng)機、礦山、造船、水利等行業(yè)，其技術(shù)要求和生產(chǎn)規(guī)定與我國 已形成的壓力容器標準體系和管理體系很不適應， 難以全面滿足壓力 容器技術(shù)要求。 因此制定壓力容器用鋼焊條技術(shù)條件是確保壓力容器 質(zhì)量的基本要求。該標準 是在GB/T983-1995不銹鋼 焊條、 GB/T5117-1995碳鋼焊條和 GB/T5118-1995低合金鋼焊條的 基礎(chǔ)上，增加、提高和變更了若干技術(shù)要求，以確保壓力容器質(zhì)量的 基本要求。它規(guī)定了壓力容器用鋼（壓力容器用碳鋼焊條、低合金鋼 焊條、不銹鋼焊條）焊條訂貨技術(shù)條件。容規(guī)”對材料的要求原“容規(guī)”本章有

33、16 條，現(xiàn) 99 版“容規(guī)”有 18 條條文3 1 第十條：本條以原“容規(guī)第七條為基礎(chǔ)，根據(jù)當前市場經(jīng)濟 發(fā)展和幾年來國內(nèi)市場供應情況，補充了幾點要求：1) 為確保材料質(zhì)量， 規(guī)定生產(chǎn)壓力容器材料的單位應經(jīng)國家安全監(jiān)察 機構(gòu)認可批準。2) 為便于使用單位復驗， 規(guī)定了材料標志應至少包括的項目。 (應掌 握)。3) 壓力容器制造單位從其它單位獲得壓力容器用材料時， 應同時取得 材料生產(chǎn)單位的質(zhì)量證明書原件或加蓋供材單位檢驗公章的復印件， 并對材料的真實性負責。本條中的幾個名詞解釋：a. 材料：指壓力容器用材料的統(tǒng)稱，包括焊接材料。b. 相應的國家標準、 行業(yè)標準： 指壓力容器用材料所涉及的國家

34、材料 標準、行業(yè)標準。包括該壓力容器所對應的產(chǎn)品標準中對材料的要求。c. 質(zhì)量證明書的內(nèi)容必須填寫齊全： 齊全是指質(zhì)量證明書的內(nèi)容符合 有關(guān)規(guī)定的內(nèi)容。d. 原件：指材料生產(chǎn)單位出具的原始質(zhì)量證明書， 不能用復印件或抄 件。3.2 第 11 條：本條對壓力容器選材提出基本要求，鑒于近幾年發(fā)生 多起由于介質(zhì)腐蝕引起的爆炸事故， 所以特別強調(diào)應考慮與介質(zhì)的相 容性。 本條還對碳素鋼材料在壓力容器上的應用提出限制要求， 即應 符合GB150第四章的一些規(guī)定，對搪玻璃壓力容器可以除外，這是由于:1）因為搪玻璃壓力容器制造的需要，含碳量超過 0.19%的鋼板一般不 用于制造搪玻璃壓力容器。含碳量超過此限

35、后不易搪牢，這在搪玻璃 設(shè)備的標準中有規(guī)定。而且從搪玻璃效果上講，沸騰鋼比鎮(zhèn)靜鋼好。2）從使用角度講，玻璃設(shè)備主要用于強腐蝕的場合，它的使用性能主 要靠搪玻璃層來保證，一旦搪玻璃層出現(xiàn)問題，該壓力容器就要馬上 更換。碳素鋼沸騰鋼板和 Q235A鋼板不得用于直接受火焰加熱的壓力 容器的原因是基于我國“蒸汽鍋爐安全技術(shù)監(jiān)察規(guī)程” 中不選用上述 鋼號作為受壓元件材料。（現(xiàn)壓力容器標準已規(guī)定不再使用 Q235A鋼 板）3.3第12條：本條與原“容規(guī)”基本一致，但增加了限定碳當量不 大于0.45%的要求，這樣更合理。原：“容規(guī)”規(guī)定要向省級以上（含 省級）鍋爐壓力容器安全監(jiān)察機構(gòu)備案的要求， 現(xiàn)改為由壓

36、力容器制 造單位提供材料抗裂性試驗報告和焊接工藝評定報告，辦理批準手 續(xù)。用戶在辦理使用登記手續(xù)時， 辦理注冊登記的安全監(jiān)察機構(gòu)對材 料含碳量超過 0.25%，但碳當量0.45%的壓力容器，要審查制造廠 是否向用戶提供材料抗裂性試驗報告和焊接工藝評定報告。這樣，從管理上，有利于設(shè)備使用地監(jiān)察機構(gòu)掌握在用設(shè)備情況。3.4第13條；本條對壓力容器用鋼板、鍛件、鋼管等材料的使用狀 態(tài)和沖擊試驗要求作出規(guī)定。一 符合GB150的有關(guān)規(guī)定3.5第14條：本條對用于制造壓力容器殼體的碳素鋼和低合金鋼板 的超聲檢測提出要求。與原“容規(guī)”比較增加了兩條，即；1) 盛裝介質(zhì)為液化石油氣且硫化氫含量大于 100m

37、g/L的壓力容器。2) 移動式壓力容器。作為檢驗人員應知道哪些條件， 應逐張進行超聲波檢測。 不漏檢。3.6 第 15 條：本條內(nèi)容與原“容規(guī)”相同。目前造紙行業(yè)大量使用 鑄鐵烘缸，所以本文是參照造紙烘缸的制造、使用經(jīng)驗，并參照國外 一些壓力規(guī)范對鑄鐵壓力容器的規(guī)定而提出的。 由于目前生產(chǎn)單位的 鑄造水平同國外相比有一定的差距，國內(nèi)鑄造壓力容器標準也不完 善，尤其是在檢驗方面，所以本條內(nèi)容規(guī)定的偏保守。參照國外標準，結(jié)合我國實際強情況做了一些規(guī)定。3.7 第 16 條：本條是對壓力容器用鑄鋼提出的要求，與原“容規(guī)” 內(nèi)容相同。3.8 第 1721條：這幾條是對壓力容器用有色金屬材料的要求， 第

38、 21 條為新增內(nèi)容，其余同原“容規(guī)” 。3.9 第 22 條：本條對壓力容器受壓元件采用國外材料提出要求：1)與原“容規(guī)”比較，增加了兩點內(nèi)容：(1) 采用國內(nèi)首次使用且抗拉強度規(guī)定值下限大于等于540Mpa的材料，應履行批準手續(xù)；(2) 國內(nèi)材料生產(chǎn)單位生產(chǎn)國外牌號的材料時，應完全按國外標準規(guī) 定的各項要求進行生產(chǎn)。 一是基于生產(chǎn)這類壓力容器材料有一定的難 度，有一定的制造水平的單位方能生產(chǎn)。 二是為了防止國內(nèi)以往出現(xiàn) 的單純采用國外鋼材標準中的力學和彎曲性能， 而不注意國外冶煉方法、性能試驗方法的傾向2）應選用國外壓力容器規(guī)范允許的材料， 其中包括兩部分，一是壓力 容器專用材料，另一部分

39、是可以用于壓力容器的非壓力容器用材料。這是選用時應遵循的基本要求。另外增加材料應有質(zhì)量證明書， 這是 為了方便制造廠識別和驗收。質(zhì)量證明書內(nèi)容應符合國外相應標準的 規(guī)定，并包含國內(nèi)相近材料的質(zhì)量證明書的主要內(nèi)容。3）“制造單位首次使用前，應進行有關(guān)試驗和驗證”的要求，其目的 為制造廠了解并掌握進口材料的焊接技術(shù)。 驗證和試驗內(nèi)容由制造單 位根據(jù)本單位的技術(shù)狀況，國外對該材料的要求，以及國內(nèi)相近材料 的一些要求提出、實施。其中“首次使用”指使用進口材料的制造單 位首次使用，并不指在國內(nèi)首次使用。如 A廠用過進口材料“ X”，則 B廠在首次使用”時仍應按本條 2款作驗證和試驗。3.10第23條：本

40、條對采用新研制的材料或未列入 GB150標準的材料 試制壓力容器做出規(guī)定。研制單位送審的試驗驗證資料具體內(nèi)容應按 全國（鍋爐）壓力容器標準化技術(shù)委員會的規(guī)定。3.11第24條：本條參照IS09000系列標準，對壓力容器制造單位使 用的材料提出可追蹤要求，要保證符合相應標準，要對所用材料的真 實性負責。與原“容規(guī)”相比，增加了標記移植的內(nèi)容，以確保不混料。3.12第25條：本條對壓力容器主要受壓件的范圍作了規(guī)定，（應知道14個主要受壓件的內(nèi)容）并對其復驗提出要求，與原“容規(guī)”相 比，增加了兩點：1) 鍛件的復驗要求， 即對第三類壓力容器用鍛件提出復驗要求。 這是 由于近幾年來各地反映不少鍛件有質(zhì)

41、量問題，導致經(jīng)濟損失。2) 對取得國家安全監(jiān)察機構(gòu)產(chǎn)品安全質(zhì)量認證， 并有免除復驗標志的 材料，可免復驗。以前此項工作僅在重鋼試點，現(xiàn)在此項工作已逐步 展開并在馬鋼施行，各地反映良好，所以， “容規(guī)”正式列入。 哪些情況下要進行復驗，應掌握。3.13 第 26 條：本條對用于壓力容器受壓元件的焊接材料做出規(guī)定， 并對使用單位提出要求。焊材的復驗具體要求我局將另行確定。3.14 第 27 條：本條對壓力容器主要受壓元件的材料代用做出了規(guī)定， 與原“容規(guī)”比較，對一些常用材料，(指16MnR 20R Q235系列鋼 板、 16Mn、 10#、 20#鍛件或鋼管的相互代用)為提高工作效率，作了 一些

42、調(diào)整， 即制造單位若有相應的設(shè)計資格， 并有使用經(jīng)驗時可由其 設(shè)計部門批準代用，但應同時向原設(shè)計單位備案。第二部分 材料標準GB150-98第4章列出了用于壓力容器制造的各種材料標準，由于一些材料標準已經(jīng)修訂，故下面將現(xiàn)行的一些材料標準列后：幾個影響大的標準（現(xiàn)在的標準號）GB3531-1996低溫壓力容器用低合金鋼鋼板第1號修改單GB6654-1996壓力容器用鋼板 > 第1號修改單、第2號修改單JB4733-1996壓力容器用爆炸不銹鋼復合鋼板JB4726-2000壓力容器用碳素鋼和低合金鋼鍛件JB4727-2000低溫壓力容器用低合金鋼鍛件JB4728-2000壓力容器用不銹鋼鍛件

43、GB/T8163-1999輸送流體用無縫鋼管GB912-89碳素結(jié)構(gòu)鋼和低合金結(jié)構(gòu)鋼熱軋薄鋼板及鋼帶GB3274-88碳素結(jié)構(gòu)鋼和低合金結(jié)構(gòu)鋼熱軋厚鋼板及鋼帶GB3280-92不銹鋼冷軋鋼板GB4237-92不銹鋼熱軋鋼板JB/T4747-2002壓力容器用鋼焊條訂貨技術(shù)條件等等。下面對幾個用的最多的鋼板標準的有關(guān)內(nèi)容介紹如下：GB6654-1996壓力容器用鋼板GB3531-1996低溫壓力容器用低合金鋼鋼板GB912-89碳素結(jié)構(gòu)鋼和低合金結(jié)構(gòu)鋼熱軋薄鋼板及鋼帶GB3274-88碳素結(jié)構(gòu)鋼和低合金結(jié)構(gòu)鋼熱軋厚鋼板及鋼帶JB4726-4728-2000壓力容器用鋼鍛件另外應注意：GB2102

44、-88 鋼管的驗收、包裝、標志和質(zhì)量證明書GB709-88 熱軋鋼板剛帶的尺寸、外型、重量級允許偏差GB2975-82 鋼材力學及工藝性能試驗取樣規(guī)定 等相關(guān)標準一 代號1.1 R 的含義根據(jù)GB6654-96中3.牌號表示方法中的規(guī)定：“本標準所列牌號后面的“ R”是指壓力容器“容”字的漢語拼音第一個字母。”1.2 Q235 系列的含義根據(jù)GB700-88中3.牌號表示方法、代號和符號中的規(guī)定：鋼的牌號由代表屈服點的字母、屈服點數(shù)值（ 235表示屈服點為235 MPa）、質(zhì)量等級符號、脫氧方法符號等四部分按順序組成。Q 鋼材屈服點“屈”字漢語拼音首位字母；A、 B、 C、 D 分別為質(zhì)量等級

45、；F 沸騰鋼“沸”字漢語首位字母；b 半鎮(zhèn)靜鋼“半”字漢語拼音首位字母；z 鎮(zhèn)靜鋼“鎮(zhèn)”字漢語拼音首位字母；TZ 特殊鎮(zhèn)靜鋼“特鎮(zhèn)”兩字漢語拼音首位字母；在牌號組成表示方法中，“ z”與“TZ符號予以省略。二幾個機械性能指標及符號2. 1強度:是指在外力的作用下，抵抗變形和破壞的能力，應用最普 遍的強度指標是：屈服極限° s和。0.2；強度極限。b。2. 1. 1屈服極限（° s和0.2）材料受外力超過一定值時，變形會突然增加，這時雖然載荷不再 增加,而仍斷續(xù)發(fā)生塑性變形的現(xiàn)象叫屈服。開始出現(xiàn)屈服時的應力 叫屈服極限。含碳量較高，合金含量較高和淬火回火的鋼，屈服現(xiàn)象 不明顯

46、，這時就將引起殘余伸長相當于原試樣標距長度0.2%的應力,規(guī)定為“條件屈服應力”，以° 0.2表示。° s=R/Fo ,° O.2=R）.2/Fo Ps -試樣開始出現(xiàn)屈服時的外力。單位 MPa。po.2 -殘余伸長相當于原試樣標距長度 0.2%的外力。Fo-試樣的原始橫截面積。2. 1. 2強度極限°匕：材料受外載荷斷續(xù)增大，在斷裂前承受的最大載荷時的應力，稱 為材料的抗拉強度極限。單位 MPa。° b =Pb/F 0 .2. 1. 3 屈強比（° s/ ° b）:工程上比較重視屈強比，這個值越小，表示材料屈服極限與強度極

47、限的差距越大，即塑性越好，從而保證了使用中的安全可靠。但無疑也使材料在彈性變形范圍內(nèi)承受載荷小 ，相反屈強比高，說明屈服 限接近強度限。材料在斷裂前塑性“儲備”太少 ，對應力集中敏感， 耐疲勞抗力下降。在設(shè)計中必然要對應力狀態(tài)有充分估計（局部應力, 應力集中，二次應力）；制造中要盡量避免加工硬化，裂紋及殘余應力。所以設(shè)計中要考慮屈強比，一般屈強比大于0.7的材料在設(shè)計中和制 造中應予以重視；大于0.80.85的材料要特殊對待。2. 2塑性:金屬的塑性是指在外力作用下，能引起永久變形而不發(fā)生 破裂,并在外力取消后，仍能保持變形后形狀的能力。塑性值也可通過 拉伸試驗測得。 通常用伸長率3 (延伸率

48、)和斷面收縮率來表示。2. 1延伸率3 :5 = l k-l 0/ l o X100%l0 表示原標距長，lk 表示拉伸后標距長。3 5, 3 10表示試件的計算長度為其直徑的5倍或10倍。注意:3 5工3 10.從壓力容器本身工作條件看，一般材料延伸率是足夠的。但必須考 慮如下情況：(a) 材料由于冷作(冷卷、錘擊、剪切)、焊接引起伸長率降低是不可 估量的。國內(nèi)出現(xiàn)過因剪切邊裂紋引起卷板脆斷的事例。(b) 容器實際工作的受力并非單向應力，這些均會降低材料的塑性， 影響壓力容器的安全儲備。2. 2斷面收縮率山：表示拉斷后試樣在斷裂處的收縮面積與原橫截面積的比值。® = F0-FJ F

49、 0 X100%.F 0 試件原始橫截面積.F k 試樣拉斷后橫截面積2. 3沖擊韌性：在沖擊力作用下，抑制變形和斷裂的能力。目前以Ak表示為多，即以沖斷試樣消耗的沖擊功(Ak)單位是焦耳(J)。另一種是單位缺口處斷面所消耗的沖擊功a k,單位是：焦耳 /cm2(J/cm 2)目前壓力容器用鋼板全部改為用夏比(V)形沖擊功(即Akv)作為 沖擊韌性驗收標準.在低溫環(huán)境下的沖擊試驗為低溫沖擊.2. 4硬度:金屬材料抵抗更硬異物壓入的能力。 硬度表明材料的耐 磨性和切削加工的可能性。一般來說,硬度較高,材料耐磨性較好。常 用硬度有布氏硬度(HB),洛氏(HR),維氏(HV)三種。2.5冷彎：材料抵

50、抗彎曲斷裂能力的標志，它間接反映了材料的塑性。 這個試驗既可檢查鋼的塑性的好壞，也可以考核其加工工藝性能。也 能夠暴露鋼板受試面缺陷，對于焊接試板，還可以檢查焊接缺陷。2. 6斷裂韌性：反映材料對裂紋擴展的抵抗能力，對中低強度鋼，目 前普遍采用臨界裂紋張開位移(COD值3 c;對于高強度鋼的脆斷，則 應用材料的平面應變斷裂韌性值 K1a2. 7高溫長期性能對于設(shè)計溫度超過某一界限(對于碳鋼基低合金鋼大致為400C), 在高溫下長期工作的壓力容器，必須考核鋼材的高溫持久強度及蠕變 強度性能。2 71 金屬的蠕變在常溫條件下，金屬材料受外力作用時，如應力小于彈性極限， 則構(gòu)件僅產(chǎn)生彈性變形； 如應

51、力達到屈服極限， 則構(gòu)件除產(chǎn)生彈性變 形外， 還產(chǎn)生一定的塑性變形， 上述變形值只要受力不變就一直保持 下去，不隨時間而改變。但是，在高溫條件下，會在受外力作用后所 產(chǎn)生變形的基礎(chǔ)上，隨時間的增長，其塑性變形會不斷增加，時間越 長，累積的塑性變形量越大，直至發(fā)生破壞。為了說明金屬在某一溫度下，抵抗蠕變的能力，把“強度概念與 蠕變變形聯(lián)系起來， 就是用條件蠕變極限來表示。 通常是指在一定的 工作溫度下， 在規(guī)定的使用時間內(nèi)， 使試件發(fā)生一定量的總變形的應 力值。在用力容器設(shè)計中采用的° nt就是指在tC溫度下，經(jīng)10萬小 時后總變形量為 1%的條件蠕變極限。272 鋼的持久強度由蠕變試

52、驗可以獲得鋼材在給定溫度下， 達到某一穩(wěn)定蠕變速度 時的應力。D，表示在t c溫度下，經(jīng)io萬小時（105小時）而斷裂 的應力。在給定的溫度下， 使材料經(jīng)過規(guī)定時間發(fā)生斷裂的應力稱為鋼的 持久強度。尺寸、外形、檢驗與試驗3.1鋼板厚度負偏差在各鋼板材料標準中均規(guī)定了鋼板不同厚度范圍的鋼板厚度允 許偏差。作為檢驗人員應了解鋼板厚度負偏差，GB6654-96(6120mm和GB3531-96 ( 6100mm中規(guī)定：鋼板厚度負偏差均為-0.25mmGB912-89和GB3274-88(含GB4237-92)規(guī)定，鋼板厚度負偏差 按GB709熱軋厚鋼板規(guī)定：GB3280-92負偏差按GB708(-8

53、8) GB709-88對鋼板厚度負偏差規(guī)定按該標準中的表 3、表4如下表：GB709-88表4中相關(guān)內(nèi)容:公稱厚度(鋼板和鋼帶)在下列寬度范圍時的厚度允許偏差600750750100010001500較高軋治精度(A)普通軋治精度(B)較高軋治精度(A)普通軋治精度(B)較高軋治精度(A)普通軋治精度(B)00> 2.53.0± 0.17± 0.19± 0.18± 0.20± 0.19± 0.213.03.5± 0.18± 0.20± 0.19± 0.21± 0.20±

54、 0.22> 3.54.0± 0.21± 0.23± 0.22± 0.26± 0.24± 0.28> 4.05.5+0.1,-0.3+0.2,-0.4+0.15,-0.3+0.3,-0.4+0.1,-0.4+0.3,-0.5> 5.57.5+0.1,-0.4+0.2,-0.6+0.1,-0.6+0.2,-0.6+0.2,-0.5+0.25,-0.6> 7.510.0+0.1,-0.7+0.2,-0.8+0.1,-0.7+0.2,-0.8+0.2,-0.7+0.3,-0.8> 10.013.0+0.1,-0

55、.7+0.2,-0.8+0.1,-0.7+0.2,-0.8+0.2,-0.7+0.3,-0.8GB709-88表3中相關(guān)內(nèi)容公稱厚度(鋼板或鋼帶)負偏差>13250.8> 25300.9> 30341.03.2鋼板厚度的測量鋼板厚度在距離頂角不小于 100mm和距離鋼板邊緣不小于20mm處測量。在任何點處測量的鋼板厚度，不得超過鋼板允許的厚度負偏差。3.3化學成分各牌號的化學成分，一些元素的上限要求，微量元素要求，在各 標準中均有規(guī)定?；瘜W成分的允許偏差應符合GB/T222的相關(guān)規(guī)定。3.4冶煉方法應是平爐、電爐、氧氣轉(zhuǎn)爐，對于GB6654和GB3531還必須是鎮(zhèn)靜鋼。(GB6654-1996第2號和GB3531-1996第1號修改 單現(xiàn)在有已不允許用平爐鋼)3.5關(guān)于交貨狀態(tài)各標準中均規(guī)定了各牌號交貨的熱處理狀態(tài)及各種機械性能指 標與試驗要求。3.5.2 GB3531要求鋼板應以正火或正火加回火狀態(tài)交貨。3