压力容器容器材料新版GB.ppt
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1、压力容器容器材料新版GB Still waters run deep.流静水深流静水深,人静心深人静心深 Where there is life,there is hope。有生命必有希望。有生命必有希望成成 份份工工 艺艺性性 能能结构结构说明:PPT中黑色字体部分为标准原文 蓝色字体部分为附加内容 红色字体起提醒注意功能相关规范HG/T 20584 钢制化工容器制造技术要求HG/T 20581 钢制化工容器材料选用规定HG/T 2806-2009奥氏体不锈钢压力容器制造管理规则;SH/T 3075-2009石油化工钢制压力容器材料选用规范;SH/T 3523-2009石油化工静设备现场组焊
2、技术规程;SH/T 3524-2009石油化工铬镍不锈钢、铁镍合金和镍合金焊接规程;SH/T 3527-2009石油化工不锈钢复合钢焊接规程。一、本标准修订的主要依据如下:1.按TSG R0004-2009的相关要求进行修订;2.国内新材料标准的修订、出版与实施情况;3.国内相应材料的生产检验与复验数据;4.GB 150-1998实施以来收集到的意见;5.近期国外同类标准的修订情况。二、主要变动内容1.第2章规范性引用文件中的钢材标准全部进行了更新,复合板增加了镍-钢、钛-钢、铜-钢3个标准NB/T 47002.247002.4);不锈钢无缝钢管增加了奥氏体-铁素体型钢管标准(GB/T 218
3、33),不锈钢焊接钢管增加了锅炉和热交换器用奥氏体不锈钢管标准(GB/T 24593)和奥氏体-铁素体钢焊接钢管标准(GB/T 21832);不锈钢棒增加了冷加工钢棒标准(GB/T 4226);2.第3章总则中碳素钢和低合金钢钢材(包括板、管、锻件)冲击功最低值按TSG R0004的规定提高了指标;3.按TSG R0004所规定的安全系数重新确定了钢材的许用应力。本标准共12个部分,包括前言、正文的7个章节、2个规范性附录附录A和附录D)和2个资料性附录(附录B和附录C)1 适用范围 GB 150 的本部分规定了压力容器受压元件用钢材允许使用的钢号及其标准,钢材的附加技术要求,钢材的使用范围(
4、温度和压力)和许用应力。本部分适用于设计温度-253800、设计压力不大于35MPa 的压力容器。注1:-253源自液氢的沸点-252.77 800源自奥氏体不锈钢S31008的使用温度上限(0Cr25Ni20)本部分不适用的范围为:GB150.1 规定的不适用范围;制冷、造纸行业的容器,搪玻璃容器和简单压力容器;TSG R0004 中 1.4 条所规定的范围。2 规范性引用文件注2:复合板增加了镍-钢、钛-钢和铜-钢3 个标准(NB/T 47002.2、NB/T 47002.和 NB/T 47002.4)。不锈钢无缝钢管增加了奥氏体-铁素体型钢管标准(GB/T 21833)。不锈钢焊接钢管增
5、加了锅炉和热交换器用奥氏体不锈钢管标准(GB/T 24593)和奥氏体-铁素体型钢管标准(GB/T 21832)。不锈钢棒增加了冷加工钢棒标准(GB/T 4226)。注3:a)压力容器专用标准 GB 713、GB 3531、GB19189、GB 24511、GB24510b)从GB/T 8163输送流体用无缝钢管中引入t10mm的10(HR)、20(HR)、Q345D(N)管c)从GB 9948石油裂化用无缝钢管中引入了t30mm的10N、20N、12CrMo(N+T)、15CrMo(N+T)、1Cr5Mo(A)d)从GB6479高压化肥设备用无缝钢管中引入t40mm的20N、16Mn(N)e
6、)从GB 5310 高压锅炉用无缝钢管中引入t30mm的12Cr1MoV(N+T)3.3 压力容器受压元件用钢应附有钢材生产单位的钢材质量证明书原件,容器制造单位应按质量证明书对钢材进行验收。如无钢材生产单位的钢材质量证明书原件时,则应按TSG R0004 中 2.1 的规定。对符合TSG R0004 中 2.11 所规定的情况,压力容器制造单位应对钢材进行复验注4:a)固规2.11 中(2)规定对于采购的第类压力容器用级锻件,以及不能确定质量证明书的真实性或者对性能和化学成分有怀疑的主要受压元件材料,压力容器制造单位应当进行复验,符合本规程及其相应材料标准的要求后方可投料使用b)压力容器主要
7、受压元件是:壳体、封头(端盖)、膨胀节、设备法兰、球罐球壳板、换热器的盲板和换热管;M36mm(含36mm)以上的设备主螺柱(指螺栓螺母)及公称直径大于或等于250mm的接管和管法兰。3.4 选择压力容器受压元件用钢时应考虑容器的使用条件(如设计温度、设计压力、介质特性和操作特点等)、材料的性能(力学性能、工艺性能、化学性能和物理性能)、容器的制造工艺以及经济合理性。注5:98版GB150中,在材料性能方面只用材料焊接性能,新版GB150用红体字部分代替。3.5压力容器受压元件用钢应当是氧气转炉或者电炉冶炼的镇静钢。对标准抗拉强度下限值大于或者等于540MPa 的低合金钢钢板和奥氏体铁素体型不
8、锈钢钢板,以及用于使用温度低于-20的低温钢板和低温钢锻件,还应当采用炉外精炼工艺。注6:将转炉、平炉或电炉中初炼过的钢液移到另一个容器中进行精炼的炼钢过程,也叫“二次炼钢”。炼钢过程因此分为初炼和精炼两步进行。初炼:炉料在氧化性气氛的炉内进行熔化、脱磷、脱碳和主合金化。精炼:将初炼的钢液在真空、惰性气体或还原性气氛的容器中进行脱气、脱氧、脱硫,去除夹杂物和进行成分微调等。这样将炼钢分两步进行,可提高钢的质量,缩短冶炼时间,简化工艺过程并降低生产成本。钢液的炉外精炼是把一般炼钢炉中要完成的精炼任务,如脱硫、脱氧、除气、去除非金属夹杂物、调整钢的成分和钢液温度等,炉外的“钢包”或者专用的容器中进
9、行。3.6 压力容器受压元件用钢材的使用温度上限规定3.6.1 钢材的使用温度上限(相应受压元件的最高设计温度)为本标准各许用应力表中各钢号许用应力所对应的最高温度。如在工艺过程中,钢材需短时在高于使用温度上限操作时,由设计文件规定。许用应力表中粗线右侧的许用应力系由钢材10 万小时的高温持久强度极限所确定。3.6.2 碳素钢和碳锰钢钢材在高于425温度下长期使用时,应考虑钢中碳化物相的石墨化倾向。注7:3.6.3奥氏体型钢材的使用温度高于525时,钢中含碳量应不小于0.04%。3.7 压力容器受压元件用钢材的使用温度下限3.7.1 钢材(奥氏体型钢材除外)的使用温度下限(相应受压元件的最低设
10、计温度)按第4 章至第7 章相关条文的规定。3.7.2 奥氏体型钢材的使用温度高于或等于-196时,可免做冲击试验。低于-196-253,由设计文件规定冲击试验要求。3.7.3 对用于低温低应力工况的钢材,其使用温度下限按GB150.3 附录 E 的规定。注8:低温低应力工况指壳体或其他受压元件设计温度虽然低于-20,但设计应力(在该设计条件下,容器元件实际承受的最大一次总体薄膜和弯曲应力)小于或等于钢材标准常温屈服强度的1/6,且不大于50MPa时的工况。3.8 碳素钢和低合金钢钢材的冲击试验要求3.8.1 碳素钢和低合金钢钢材(钢板、钢管、钢锻件及其焊接接头)的冲击功最低值按表1 的规定。
11、钢材标准抗拉强度下限值Rm(MPa)3 个标准试样冲击功平均值KV2(J)4502045051024510570315706303463069038注:对 Rm 随厚度增大而降低的钢材,按该钢材最小厚度范围的Rm 确定冲击功指标。注9:a)KV2 指V型缺口试样在2mm摆锤刀刃下的冲击吸收能量(KV8,KU2,KU8)b)V型试样缺口应有45夹角,深度2mm,底部曲率半径0.25mm U型试样缺口深度为2mm或5mm,底部曲率半径1mmc)试样从高温或低温装置中移出试样在35s内打断需要进行温度补偿。过冷温度补偿值如下:试验温度试验温度过冷温度补偿值过冷温度补偿值-192-10034-100-
12、6023-600123.8.2 夏比 V 型缺口冲击试样的取样部位和试样方向应符合相应钢材标准的规定。冲击试验每组取3 个标试样,允许1 个试样的冲击功数值低于表1 的规定值,但不得低于表1 规定值的 70%。当钢材尺寸无法制备标准试样时,则应依次制备宽度为7.5mm 或 5mm 的小尺寸冲击试样,其冲击功指标分别为标准试样冲击功指标的75%或50%。3.8.3 钢板的冲击试验要求分别按GB 713、GB 3531 和 GB 19189 的规定。如需提高冲击功指标,应在设计文件中注明。对Q245R、Q345R 和 13MnNiMoR 钢板,如需规定进行-20冲击试验时,应在设计文件中注明。注1
13、0:在标准GB713中,Q245R、Q345R 和 13MnNiMoR 板材要求做0冲击,合格指标分别为31J、34J和41J。3.8.5 钢锻件的冲击试验要求分别按NB/T 47008 和 NB/T 47009 的规定。如需提高冲击功指标,应在设计文件中注明。对20、16Mn 和 20MnMo 钢锻件,如需规定进行-20冲击试验时,应在设计文件中注明。注11:a)碳钢和合金钢锻件各级别检验项目锻件级别锻件级别检验项目检验项目检验数量检验数量硬度(HBW)逐件检验拉伸和冲击(Rm,ReL、A、KV2)同冶炼炉号、同炉热处理的锻件组成一批,每批抽检件拉伸和冲击(Rm,ReL、A、KV2)超声检测
14、逐件检验拉伸和冲击(Rm,ReL、A、KV2)逐件检验超声检测逐件检验b)低温承压设备用低合金钢锻件无级锻件,其它检验项目同碳钢和合金钢锻件各相同级别。c)不锈钢和耐热钢锻件各级别检验项目锻件级别锻件级别检验项目检验项目检验数量检验数量硬度(HBW)逐件检验拉伸(Rm,Rp0.2、A )同冶炼炉号、同炉热处理的锻件组成一批,每批抽检件拉伸(Rm,Rp0.2、A)超声检测逐件检验拉伸(Rm,Rp0.2、A)逐件检验超声检测逐件检验d)20、16Mn 和20MnMo 钢锻件可进行-20C 冲击试验,代替0冲击试验,-20C 冲击功指标仍分别为31J、34J和41J。3.9 根据设计文件要求,钢材可
15、按GB/T 4334 进行晶间腐蚀试验,也可按有关标准进行应力腐蚀试验、点腐蚀试验,具体试验方法和合格指标在设计文件中规定。注12:1)设计文件有晶间腐蚀倾向试验要求的不锈钢材料,产品质量证明书应注明晶间腐蚀试验的结果,否则应按现行国家标准GB/T 4334 的有关规定进行补项试验。2)晶间腐蚀 不锈钢具有耐腐蚀能力的必要条件是铬的质量分数必须大于12%。当温度升高时,碳在不锈钢晶粒内部的扩散速度大于铬的扩散速度。因为室温时碳在奥氏体中的溶解度很小,约为0.02%0.03%,而一般奥氏体不锈钢中的含碳量均超过此值,故多余的碳就不断地向奥氏体晶粒边界扩散,并和铬化合,在晶间形成碳化铬的化合物,如
16、(CrFe)23C6等。数据表明,铬沿晶界扩散的活化能力162252KJ/mol,而铬由晶粒内扩散活化能约540KJ/mol,即:铬由晶粒内扩散速度比铬沿晶界扩散速度小,内部的铬来不及向晶界扩散,所以在晶间所形成的碳化铬所需的铬主要不是来自奥氏体晶粒内部,而是来自晶界附近,结果就使晶界附近的含铬量大为减少,当晶界的铬的质量分数低到小于12%时,就形成所谓的“贫铬区”,在腐蚀介质作用下,贫铬区就会失去耐腐蚀能力,而产生晶间腐蚀。3)GB/T 4334-2008金属和合金的腐蚀 不锈钢材料晶间腐蚀试验方法本标准适用于检验不锈钢晶间腐蚀,包括以下试验方法:a)方法A 不锈钢10%草酸浸蚀试验方法:适
17、用于奥氏体不锈钢晶间腐蚀的筛选试验,试样在10%草酸溶液中电解浸蚀后,在显微镜下观察被浸蚀表面的金相组织,以判定是否需要进行方法B、方法C、方法D、方法E 等长时间热酸试验。在不允许破坏被测结构件和设备的情况下,也可以作为独立的晶间试验方法。b)方法B 不锈钢硫酸-硫酸铁腐蚀试验方法:适用于将奥氏体不锈钢在硫酸-硫酸铁溶液中煮沸试验后,以腐蚀速率评定晶间腐蚀倾向。c)方法C 不锈钢65%硝酸铁腐蚀试验方法:适用于将奥氏体不锈钢在65%硝酸溶液中煮沸试验后,以腐蚀速率评定晶间腐蚀倾向。d)方法D 不锈钢硝酸-氢氟酸腐蚀试验方法:适用于检验含钼奥氏体不锈钢的晶间腐蚀倾向。用温度为70的10%硝酸和
18、3%氢氟酸溶液中的腐蚀速率,同基准试样腐蚀速率的比值来判定晶间腐蚀倾向。e)方法E 不锈钢硫酸-硫酸铜腐蚀试验方法:适用于检验奥氏体、奥氏体-铁素体不锈钢在加有铜屑的硫酸-硫酸铜溶液中煮沸试验后,由弯曲或金相判定晶间腐蚀倾向。3.10 对钢材有特殊技术要求时(如特殊冶炼方法、严格的化学成分、较高的冲击功指标、附加保证高温屈服强度、提高无损检测合格等级、增加力学性能检验率等),应在设计文件中规定。3.11 对已列入本标准的标准抗拉强度下限值大于或等于540MPa 的和用于压力容器设计温度低于-40的低合金钢钢板,如钢板制造单位无该钢板在压力容器中的应用业绩,则钢板制造单位仍应按 TSG R000
19、4 的规定通过技术评审。3.12 钢材的高温屈服强度、持久强度极限、弹性模量和平均线膨胀系数参考值参见附录B。3.13 高合金钢钢号近似对照参见附录C。3.14 压力容器制造或现场组焊单位对受压元件用钢材的代用,应事先取得原设计单位的书面批准,并在竣工图上做详细记录。3.15 本标准中各钢材的许用应力按GB 150.1 的原则确定,各钢材许用应力表中中间温度的许用应力可用内插法求得。4 钢板钢板注13:GB150.2-2011 本章与GB150-1998 版相比较:钢板中增加了:7 个低合金钢钢板(12Cr1MoVR、12Cr2Mo1VR、12MnNiVR、15MnNiNbDR、07MnNiM
20、oDR、08Ni3DR 和 06Ni9DR);6 个高合金钢钢板(S11972、S30409、S31008、S39042、S22253 和 S22053);钢板中提高了碳素钢和低合金钢钢板的超声检测要求,将钢板的使用温度下限作了详细规定;4.1 碳素钢和低合金钢钢板4.1.1 钢板的标准、使用状态及许用应力按表2 的规定。4.1.2 表 2 中所有用连铸坯轧制的钢板,压缩比应不小于3。注14:连铸即为连续铸钢(英文,Continuous Steel Casting)的简称。在钢铁厂生产各类钢铁产品过程中,使用钢水凝固成型有两种方法:传统的模铸法和连续铸钢法,连续铸钢的具体流程为:钢水不断地通过
21、水冷结晶器,凝成硬壳后从结晶器下方出口连续拉出,经喷水冷却,全部凝固后切成坯料的铸造工艺过程。易出现问题:夹杂、连铸坯的断裂、碳化物。4.1.3 对容器制造过程中需进行正火、正火加回火或调质热处理的碳素钢和低合金钢钢板,钢板制造单位的交货状态可不同于表2 中的使用状态。钢板制造单位出厂检验和容器制造单位复验钢板力学性能时,应从热处理的样坯上取样进行试验。样坯厚度为钢板厚度,样坯长度和宽度均不小于3 倍钢板厚度。试样的轴线应位于离样坯表面1/4 厚度处,试样所处的位置离样坯各个侧面的距离应不小于样坯厚度,但拉伸试样的头部(或夹持部位)不受此限制。4.1.4下列碳素钢和低合金钢钢板,应在正火状态下
22、使用:a)用于多层容器内筒的 Q245R 和 Q345R;b)用于壳体的厚度大于 36mm 的 Q245R 和 Q345R;c)用于其他受压元件(法兰、管板、平盖等)的厚度大于50mm 的 Q245R 和 Q345R。4.1.5 下列碳素钢和低合金钢钢板,应每张热处理钢板(热处理后钢板被切割成数张时仍按1 张考虑)进行拉伸和 V 型缺口冲击试验:a)调质热处理钢板;b)多层容器的内筒钢板;c)壳体厚度大于 60mm 的钢板。4.1.6 根据设计文件要求,对厚度大于36mm 的调质状态使用的钢板和厚度大于80mm 的正火或正火加回火状态使用的钢板,可增加一组在钢板厚度1/2 处取样的冲击试验,其
23、冲击功指标在设计文件中规定。4.1.7 根据设计文件要求,对厚度大于36mm 的标准抗拉强度下限值大于或等于540MPa 的钢板和用于设计温度低于-40的钢板,可附加进行落锤试验。试验按GB/T 6803 进行,采用P-2 型试样,无塑性转变(NDT)温度的合格指标在设计文件中规定。注16:金属无塑性转变温度金属材料随着温度降低会发生从韧性断裂向脆性断裂转变,即当温度低于某一临界温度TC,材料由韧性状态变为脆性状态,断裂机理由微孔聚集型变为穿晶解理;断口由纤维状变为结晶状,此现象为韧-脆转变,若以低阶能(下平台能)开始上升的温度定义TC,这时称为无延性转变温度,在NDT以下,断口为100%结晶
24、区组成。4.1.8 壳体用钢板(不包括多层容器的层板)应按表3 的规定逐张进行超声检测,钢板超声检测方法和质量等级按 JB/T 4730.3 的规定。4.1.9 公称容积大于或等于50m3 的球形储罐,其球壳板厚度不宜大于50mm4.1.10 用于设计温度高于200的Q370R 钢板,以及用于设计温度高于300的18MnMoNbR、13MnNiMoR 和 12Cr2Mo1VR 钢板,应在设计文件中要求钢板按批进行设计温度下的高温拉伸试验,其屈服强度值参见附录B。4.1.11 受压元件用钢板,其使用温度下限按表4 的规定,表4 中 245R和 Q345R 钢板的使用状态还应符合4.1.4 的规定
25、。对厚度大于100mm 的壳体用钢板及其焊接接头,应规定较严格的冲击试验要求,设计单位可选用下列方法:a)冲击试验温度按最低设计温度,但冲击功指标高于表 1 的规定;b)冲击试验温度低于最低设计温度,冲击功指标按表 1 的规定。4.1.12 允许使用ISO9328-2 中的 P265GH 和 P355GH 钢板,其使用状态、厚度和使用温度范围、以及许用应力分别按Q245R 和 Q345R 钢板的相应规定。当钢板按4.1.11 的规定需进行-20冲击试验时,P265GH 和 P355GH 钢板的冲击功指标(3 个标准试样冲击功的平均值)应分别提高到31J和34J。4.1.13 Q235 系列钢板
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