钢制压力容器材料讲义

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修改200565修改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基本要求二钢制压力容器允许使用的钢材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性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管理要求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，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一直十分重视，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很大提高。如：我国的GB6654-1996压力容器用钢板标准及第1号、第2号修

2、改单，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低温压力容器用低合金钢钢板及第1号修改单，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联合开发屈服强度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性能和低温韧性，首先在氢气球形储罐上得到应用，在GB150-98根据其使用的低温温度分别列入：07MnCrMoVR(-20 )和07MnNiCrMoVDR(-40 )两个钢号（屈服极限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一直采用日本生产的屈服强度490 MPa级的SPV490Q钢

3、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，由于是强制性国家标准，审批手续比较复杂，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，上述两个钢号的冲击试验温度均为0 。中国第一重型机械集团公司研制生产的、对化学成分和力学性能有特殊要求的加氢反应器（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，在容标委对其进行安全注册工作中，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适应基本能满足-70 以上低温容器的使用要求。现不锈钢锻件标准中的有

4、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基本要求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.采用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，对下列钢材提出了要求：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允许使用的钢材，其适用范围不应超出该标准的规定，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资料报全国锅炉压力容器标准化技术委员会审定，审定合格后出具允许使用的证明文件。采用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安全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

5、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生产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行验收，必要时尚应进行复验。如无钢材生产单位的钢材质量证明书，则应按压力容器安全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）、材料的焊接性能、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的规定进行夏比（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当对钢材有特殊要求时，（如特殊的冶炼方法、较高的冲击功指标、附加保证高温屈服强度、提高无损检测要求、增加力学性能检验率等），设计单位应在图样或相应技术文件中注明。9钢材的高温性能参考值见附录F。二钢制压力容器允许

6、使用的钢材根据GB150-98第1号修改单：“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螺柱用毛坯棒料。修改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 碳素结构钢4mm GB912-89 碳素结构钢和低合金结构钢热轧薄钢板及钢带4mm GB3274-88碳素结构钢和低合金结构钢热轧厚钢板及钢带钢板牌号允许设计压力MPa钢板使用温度用于容器壳体材料时钢板厚度限制mm不允许盛装的介质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第一号修改单已不允许使

7、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（修改单） GB150-98 GB6654-86 GB6654-96 第2号修改单 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 27 31第2号修改单：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稳定性能） （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。 壳体温度低于-10，厚度大于12 mm，做低温冲击试验。1.1.2.5 代用问题GB150-89 GB150-98A2.6 B级代20R A2.6 B级不允许代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 16MnR 第2号修改单: S0.030%, P0.020%15MnVR GB6654-86 15MnVR 0，31J 15MnNbR GB6654-9615MnVNR 15MnVNR 第

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