2022年钢制压力容器材料讲义.doc
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1、钢制压力容器材料讲义(压力容器制造厂产品检验员学习班用)20006.20026.2003115修正200565修正大连市锅炉压力容器检验研究所刘溢恩手稿目 录前言第一部分 法规、标准对压力容器用钢材料的要求一压力容器用钢的根本要求二钢制压力容器同意使用的钢材1钢板2钢管3锻件4螺栓用钢5关于焊接材料三“容规”对材料的要求第二部分 材料标准一代号二几个机械功能指标及符号三尺寸、外形、检验与试验第三部分 压力容器用钢材料质量治理要求1采购订货2验收入库3材料代用4材料保管、发放及使用前言 有关几个压力容器材料方面的事故。2003年11月国家宣布撤销原锅炉标准化技术委员会、压力容器标准化技术委员会,
2、其工作纳入相关的锅炉压力容器标准化技术委员会。近二十多年来,从1984年成立原压力容器标准化技术委员会到后来的锅炉压力容器标准化技术委员会。对压力容器用钢的标准工作不断十分注重,主动提出并积极协助冶金行业制修订压力容器用钢板标准,认真规划并及时组织制修订压力容器用锻件标准。近二十多年来,我国压力容器用钢标准的技术水平有了非常大提高。如:我国的GB6654-1996压力容器用钢板标准及第1号、第2号修正单,将钢号中的硫、磷含量(熔炼分析)予以加严,对大部分的钢板冲击试验温度由20 改为0 ,从标准的重要技术指标来看,现行的GB6654标准的技术水平已处于国际先进水平。GB3531-1996低温压
3、力容器用低合金钢钢板及第1号修正单,从冲击功指标(Akv)与国外相近的钢号相比我国的16MnDR钢板仍存在一定的差距。而我国的09MnNiDR钢板的主要技术指标优于国外先进水平的相近钢号。在压力容器用低温钢板中,国外还有-100 级的3.5Ni钢板和-196 级的9 Ni钢板,在国内尚属空白,有待今后开展研究工作。为实现高参数球形储罐用钢板的国产化,上世纪80年代中期国内有关单位结合开发屈从强度490MPa级的低焊接裂纹敏感性钢,该钢不仅有较高的强度,同时还具有优良的焊接功能和低温韧性,首先在氢气球形储罐上得到应用,在GB150-98依照其使用的低温温度分别列入:07MnCrMoVR(-20
4、)和07MnNiCrMoVDR(-40 )两个钢号(屈从极限490MPa级)。迄今为止,国外仅日本有此类钢板。长期以来我国10万立方米原油储罐不断采纳日本消费的屈从强度490 MPa级的SPV490Q钢板。上世纪末我国又研制成功了同样490MPa级的调质高强钢板WH610D2钢板。上述三个490 MPa级的调质高强钢板,已经制定了压力容器用调质高强钢版标准,已经通过了标准审查,由因而强迫性国家标准,审批手续比拟复杂,现该标准正在审批过程中。我国现行的压力容器锻件标准JB47264728-2000,其16Mn等一些锻件的有害元素磷与钢板的规定一致,20MnMo的硫含量比钢板还严,上述两个钢号的冲
5、击试验温度均为0 。中国第一重型机械集团公司研制消费的、对化学成分和力学功能有特别要求的加氢反响器(煤加氢液化工艺)用钢锻件系列2.25Cr-1Mo、2.25Cr-1Mo-0.25V和3Cr-1Mo-0.25V,在容标委对其进展平安注册工作中,经研究相应的命名为12Cr2Mo1(H) 、12Cr2Mo1(H)t、12Cr3Mo1V(H)促进了该系列钢锻件的标准化工作。在低温钢锻件的5个钢号除-100 级的3.5Ni低温钢锻件和-196 级的9 Ni低温钢锻件,在现行标准中尚属空白,有待今后进一步工作外,其余5个钢号锻件能与钢板相习惯根天性满足-70 以上低温容器的使用要求。现不锈钢锻件标准中的
6、有害元素硫、磷含量与国外先进水平标准规定相一致,现有不锈钢锻件能满足大部分压力容器的使用要求。第一部分 法规、标准对压力容器用钢材料的要求一压力容器用钢的根本要求1压力容器受压元件用钢应符合GB150中4.材料章的要求。非受压元件用钢,当与受压元件用钢焊接时,也应是焊接性良好的钢材。2.采纳GB150中4.材料章以外的其他钢号的钢材,还应符合“附录A材料的补充规定”的有关规定。附录A作为第四章的补充,对以下钢材提出了要求:1)已列入第4章但尚未列入材料标准(国家标准或行业标准)的钢材;2)选用未列入第4章的钢材;选用国外钢材时,应是国外相应压力容器最新标准所同意使用的钢材,其适用范围不应超出该
7、标准的规定,同时也不应超出第4章中相近成分和技术要求的钢材的规定。选用新研制的钢材或未列入本标准的钢材,新钢材研制的负责单位或选用单位应将该钢材的技术材料报全国锅炉压力容器标准化技术委员会审定,审定合格后出具同意使用的证明文件。采纳该钢材的容器制造单位报国家技术质量检检验检疫总局锅炉压力容器平安监察机构批准后方可使用。3)代用第4章的钢材。3压力容器受压元件用钢应由平炉、电炉或氧气转炉冶炼。钢材的技术要求应符合相应的国家标准、行业标准或有关技术条件的规定。4容器用钢应附有钢材消费单位的钢材质量证明书,容器制造单位应按质量证明书对钢材进展验收,必要时髦应进展复验。如无钢材消费单位的钢材质量证明书
8、,则应按压力容器平安技术监察规程的规定。5选择压力容器用钢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)、材料的焊接功能、容器的制造工艺以及经济合理性。6钢材的使用温度上限应按第4章各材料许用应力表中各钢号所对应的上限温度。碳素钢和碳锰钢在高于425下长期使用时,应考虑钢中碳化物相的石墨化倾向。奥氏体钢的使用温度高于525时,钢中含碳量应不小于004%。7钢材的使用温度下限,除奥氏体钢及本章有关条文另行规定者外,均高于-20。钢材的使用温度低于或等于-20时,应按附录C的规定进展夏比(V型缺口)低温冲击试验。奥氏体钢的使用温度高于或等于-196,可免做冲击试验。8当对钢材有
9、特别要求时,(如特别的冶炼方法、较高的冲击功指标、附加保证高温屈从强度、提高无损检测要求、增加力学功能检验率等),设计单位应在图样或相应技术文件中注明。9钢材的高温功能参考值见附录F。二钢制压力容器同意使用的钢材依照GB150-98第1号修正单:“1取消Q235-AF、Q235-A、15MnVNR和09Mn2VDR4个钢号及相应的许用应力,09MnNiDR厚度上限由60mm改为100mm。(钢板)2列入15MnNbR及许用应力.3.取消15MnV钢管.4.取消15MnV、09Mn2VD、16MnMoD锻件及相应许用应力,新列入14Cr1Mo(JB4726)。5取消09Mn2VD和16MnMoD
10、螺柱用毛坯棒料。修正16MnD、20MnMoD的最低冲击试验温度。”1.钢板11碳素钢板111 Q235钢板 现只剩Q235B与Q235C钢板 GB700-88 碳素构造钢4mm GB912-89 碳素构造钢和低合金构造钢热轧薄钢板及钢带4mm GB3274-88碳素构造钢和低合金构造钢热轧厚钢板及钢带钢板牌号同意设计压力MPa钢板使用温度用于容器壳体材料时钢板厚度限制mm不同意盛装的介质Q235-AF0.6025012不得用于盛装易燃、毒性程度为中毒、高度或极度危害介质Q235-A1.0035016不得用于液化石油气,以及毒性程度为高度和极度危害介质上述两个钢号GB150第一号修正单已不同意
11、使用Q235-B1.6035020不得用于盛装毒性程度为高度和极度危害介质Q235-C2.50400301.1.2 20R钢板1.1.2.1 钢板标准 GB150-89(修正单) GB150-98 GB6654-86 GB6654-96 第2号修正单 最主要区别:a.化学成分(熔炼分析)%钢水C: 0.22 0.20Mn: (厚度S 60mm, 0.24) (厚度S 60mm, 0.401.0) 0.350.80 0.400.90S: 0.035 0.030 降C 提 Mn 除S,都是为了提高韧性 Akvb.室温冲击功(室温20标准试验平均值) GB6654-86 GB6654-96Akv.J
12、 27 31第2号修正单:P0.030%;S0.020%;0 Akv 27J。1.1.2.2 使用状态GB150-89 GB150-98 壳体厚度大于38mm 壳体厚度大于30mm正火状态 正火状态(1改善韧性2稳定功能) (与16MnR 一致)1.1.2.3超声检测GB150-89 GB150-98壳体厚度大于38mm时UT检测 壳体厚度大于30mm时,UT检测 不低于级 不低于级(与16MnR 一致)1.1.2.4 使用温度下限GB150-89 GB150-982.2.6壳体温度低于0,厚度 4.2.7壳体温度低于0,厚度大于大于25mm,作低温冲击试验。 25mm,做低温冲击试验。 壳体
13、温度低于-10,厚度大于12 mm,做低温冲击试验。1.1.2.5 代用咨询题GB150-89 GB150-98A2.6 B级代20R A2.6 B级不同意代20R只能代 Q235B,Q235C。A2.7 20g代20R A2.7 20g只能代Q235C 1.2 低合金高强度钢板1.2.1 钢号和钢板标准GB150-98与 GB150-89 相比有三个变化:1)GB6654-86和GB6655-86 合并 GB6654-962)13MnNiMoNbR纳入GB6654-963)CF-62(-20)定型 代号 07MnCrMoVRGB150-89 GB150-98 GB6654-9616MnR 1
14、6MnR 第2号修正单: S0.030%, P0.020%15MnVR GB6654-86 15MnVR 0,31J 15MnNbR GB6654-9615MnVNR 15MnVNR 第1号修正单18MnMoNbR 15CrMoR GB150-98第1号修正单16MnRC GB6655-86 18MnMoNbR GB6654-96 0,31J15MNVRC 13MnNiMoNbR 第2号修正单:18MnNiMoNbR S0.025%,P0.020% 0,34JCF-62(-20) 附录A 07MnCrMoVR 附录AGB6654-96:第1号1998.1实行;第2号修正单2001.1.1施行。
15、第1号修正单:增加15MnNbR其S0.015%,P0.025%,交货状态正火;-20冲击功为34 J。第2号修正单:降低S,P含量;室温冲击功由20,改为0:20R为27J,16MnR、15MnVR、18MnMoNbR均为31J、13MnNiMoNbR为34 J;冶炼方法改为氧气转炉、电炉冶炼。取消平炉冶炼。1.2.2 16MnR钢板1.2.2.1 钢板标准GB150-89 GB150-98GB6654-86 GB6654-96主要有七个变化:(主要讲四个变化) GB6654-96:a.钢板厚度负偏向 按-0.25mm,与美、日一样了。b.拉伸功能 随厚度增加变化: 新标准把原来厚度档次的1
16、725mm与2636mm合并成一个档次1636mm。b 的波动范围小了现为“130”(原为“145”)与国际先进标准靠拢。c. : s现为325 5现为21 厚度大于25mm的b、s提高了故也提高了d.室温冲击功Akv提高了31J,现GB6654-1996第2号修正单把室温冲击功Akv的试验温度由20改为0:GB6654-1996原规定GB6654-1996现规定材料牌号试验温度Akv J试验温度Akv J20R203102716MnR203103115MnVR203103118MnMoNbR20340311.2.3 13MnNiMoNbR钢板 仿德 BHW35 1978舞阳试制,高压容器25
17、0400 ,其比16MnR高许多,单层厚壁压力容器用钢。GB6654-96中,第2号修正单 0 Akv34J.1.2.4 07MnCrMoVR钢板球罐用钢,GB150-89中CF62(-20 )低焊接裂纹敏感性钢 -20 Akv47Jb 610740 MPas 490 MPa截止到1998年的统计,已制造安装了50 多台球罐,要考虑应力腐蚀。GB150 附录A A2.1 d)1.3低温用钢板1.3.1 钢号和钢板标准 GB150-89 GB150-9816Mn2VDR 16MnDR 09Mn2VDR GB3531-83(87) 15MnNiDR 06MnNbDR 09Mn2VDR GB3531
18、-96 09MnNiDR Cf62(-20) 附录 A 07MnNiCrMoVDR 附录A1.3.1.1 GB3531-83(87) GB3531-96取消-90 06MnNbDR,列入15MnNiDR,09MnNiDR1.3.1.2 CF62 (-40)定型07MnNiCrMoVDR 附录AGB3531-96 第1号修正单: P、S含量:16MnDR: P :0.030% 0.025% ,S :0.025%0.015%15MnNiDR: P : 0.030% 0.025% ,S :0.025%0.015%09MnNiDR: P : 0.025% 0.020%, S :0.020%0.015%
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