压力容器材料资料

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1、1,钢制压力容器用材料,2009年12月16日 张 凯,2,课题目录 第一篇 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 三、“容规”对材料的要求 第二篇 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 第三篇 容器设计选用材料的注意事项 一、材料性能的影响因素 二、材料的性能要求 三、设计条件的要求,3,第一篇 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中第4节材料章的要 求。非受压元件用钢,当与受压元件用钢焊接时,也应是 化分相近、焊接性良好的钢材。 2

2、. 采用GB150中第4节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。 3. 附录A作为第4节的补充，对下列钢材提出了要求： 1）已列入第4节但尚未列入材料标准（国家标准或行业标 准）的钢材；,4,2）选用未列入第4节的钢材，应注意以下要求； 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节中相近成分和技术要求的规定。 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

3、的容器制造单位报国家 技术质量监督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。,5,4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。 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。,6,7. 钢材的使用温度上限应按

4、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。所谓石墨化是指钢在高温和应力长期作用下，会使碳化物分解成游离的石墨，这个过程是自发进行的，称为钢的石墨化过程。它不但消除了碳化物在钢中的作用，而且石墨相当于钢中的小裂纹，使钢的强度和塑性显著降低而引起钢件脆断，这是一种十分危险的转变过程。向钢中加入Cr、Ti、Nb等合金元素，能阻止石墨化过程；采用退火或回火处理也能减少石墨化倾向。 奥氏体钢的使用温度高于525时，钢中含碳量应不小于004%，主要考虑高温下钢的强度的下降。,7,8当对钢材有特殊要求时，（如特殊的冶炼方法、较

5、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150附录F。,8,二钢制压力容器允许使用的钢材 1.钢板 1.1碳素钢板 1.1.1 Q235钢板 GB/T 700-2006 碳素结构钢 现在剩Q235-D符合新容规要求，但是又不在150范围内。 4mm GB912-2008 碳素结构钢和低合金结构钢热轧薄钢板及钢带 4mm GB/T 3274-2007 碳素结构钢和低合金结构钢热轧厚钢板和钢带,9,1.1.2 Q245R钢板 GB713-2008 锅炉和压力容器用钢板 1.2 低合金钢板

6、1.2.1 常用钢板 Q345R Q370R 18MnMoNbR 13MnNiMoR GB713-2008 锅炉和压力容器用钢板 1.2.2 中温抗氢用钢板 15CrMoR 14Cr1MoR 12Gr2Mo1R 12Gr1MoVR GB713-2008 锅炉和压力容器用钢板 1.2.3 低温容器用钢板 16MnDR 15MnNiDR 09MnNiDR GB3531-2008 低温压力容器用低合金钢钢板,10,1.3 球罐用调质钢板 07MnCrMoVR 07MnNiMoVDR 12MnNiVR GB19189-2003 压力容器用调质高强度钢板 1.4 不锈钢板 12Cr18Ni9 (304)

7、 06Cr18Ni11Ti (321) 022Cr19Ni10（304L） 022Cr17Ni12Mo2（316L） GB/T 4237-2007 不锈钢热轧钢板和钢带,11,1.5 不锈钢复合钢板 JB4733-1996 压力容器用爆炸不锈钢复合钢板 爆炸法 GB/T 8165-2008 不锈钢复合钢板和钢带 爆炸、轧制法 2钢管 2.1 碳素钢管、低合金钢管 GB/T8163-2008 输送流体用无缝钢管 10mm GB9948-2006 石油裂化用无缝钢管 GB/T6479-2000 高压化肥设备用无缝钢管 另外其他可用的钢管标准,如：GB/T3087、GB5310等。 2.2 低温钢管

8、 -40 16Mn GB/T6479-2000 高压化肥设备用无缝钢管 -50 09MnD GB150 附录A,12,2.3 不锈钢无缝钢管 GB/T14976-2002 流体输送用不锈钢无缝钢管 GB13296-2007 锅炉、热交换器用不锈钢无缝钢管 2.4 不锈钢焊接钢管 GB12771-2000 流体输送用不锈钢焊接钢管 容器设计压力不大于6.4MPa。 各钢号钢管的使用温度范围与相应钢号的无缝钢管 相同。 钢管壁厚不大于8.0mm。 不得用于毒性程为极度危害的介质。 各钢号钢管的许用应力为相应钢号无缝钢管的许用 应力乘以0.85的焊接接头系数。,13,3锻件 3.1 标准简介 JB4

9、726-2000 压力容器用碳素钢和低合金钢锻件 JB4727-2000 低温压力容器用碳素钢和低合金钢锻件 JB4728-2000 压力容器用不锈钢锻件 3.2 锻件级别 （使用工况和检测要求的不同） 锻件级别要在图样上注明，如： 16Mn、09MnNiD - 区分锻件与管子的不同。,14,4. 螺柱用钢 25 35 45 35CrMoA 25Cr2MoVA 0Cr17Ni14Mo2 40CrNiMoA（大直径高压容器主螺栓） 5. 焊接材料 JB/T4747-2002 压力容器用钢焊条订货技术条件 代替 GB/T983-1995不锈钢焊条 GB/T5117-1995碳钢焊条 GB/T511

10、8-1995低合金钢焊条,15,三容规对材料的要求 1. 通用要求 与GB150基本相同，主要是对材料的管理要求。 2. 容规的特殊要求 2.1 压力容器专用钢板（带）的制造单位应当取得相应的 特种设备制造许可证； 2.2 用于焊接的碳素钢和低合金钢碳素钢和低合金钢钢 材，C0.25%、P0.035%、S0.035%。 2.3 压力容器专用钢中的碳素钢和低合金钢（钢板、钢管 和钢锻件），其磷、硫含量应当符合以下要求：,16,（1）碳素钢和低合金钢钢材基本要求， P0.030、S0.020； （2）材标准抗拉强度下限值大于等于540MPa 的钢材， P0.025、S0.015； （3）用于设计温

11、度低于-20并且钢材标准抗拉强度下限 值小于540MPa的钢材，P0.025、S0.012； （4）用于设计温度低于-20并且钢材标准抗拉强度下限 值大于等于 540MPa 的钢材，P0.020、 S0.010。,17,2.4 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-铁素体不锈钢钢 板，以及用于设计温度低于-20的低温钢板和低温钢 锻件，还应当采用炉外精炼工艺。 。 2.5 取消了碳当量不大于0.45%的限定要求。 2.6 力学性能进行了详细规定： 对冲击功和断后伸长率做了具体规定，并给出数 值，见容规

12、的表2-1和2-2 。,18,2.7 钢板超声波检测 厚度大于或等于12mm 的碳素钢和低合金钢钢板 （不包括多层压力容器的层板）用于压力容器壳体时， 凡符合下列条件之一的，应当逐张进行超声检测： （1） 盛装介质毒性程度为极度、高度危害的压力容器； （2） 在湿H2S 腐蚀环境中使用； （3） 设计压力大于等于10MPa 的； （4） 本规程引用标准中要求逐张进行超声检测的。 3. 境外牌号材料的使用 3.1 基本管理要求与GB150相同。,19,3.2 压力容器制造单位应当对进厂材料与材料质量证明书 进行审核，并且对材料的化学成分和力学性能进行验 证性复验，符合相关要求后才能投料使用； 3

13、.3 标准抗拉强度下限值大于等于540MPa 的钢材，以及用 于压力容器设计温度低于-40的低合金钢钢材，材料 制造单位还应当按照容规1.9 的规定通过技术评审， 其材料方可允许使用。 3.4 当境外牌号材料由境内材料制造单位制造的材料生产 时，除应当上述要求外，还应当按照容规1.9的规定通 过技术评审，评审内容包括材料制造单位的相关条件 和材料的试制技术文件。,20,4. 新材料的使用 4.1 未列入本规程引用标准的材料 主要受压元件采用未列入容规引用标准的材料， 试制前材料的研制单位应当进行系统的试验研究工 作，并且应当按照容规1.9 的规定通过技术评审合 格，该材料方可允许使用。 4.2

14、 已列入本规程引用标准的材料 标准抗拉强度下限值大于或者等于540Mpa的钢 材，以及用于设计温度低于-40的低合金钢钢材，如 果钢材制造单位没有该钢材的制造或者压力容器应用 业绩，则应当进行系统的试验研究工作，并且按照容 规1.9 的规定通过技术评审，该钢材方可允许使用。,21,5. 材料投用和标志移植 5.1 压力容器制造单位应当通过对材料供货单位进行考 察、评审、追踪等方法，确保所使用的压力容器材料 符合本规程的要求，并且在材料进厂时审核材料质量 证明书和材料标志； 5.2 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

15、力容器制造单位应当进行复 验，符合容规的规定后方可投料使用； 5.3 用于制造压力容器受压元件的材料在分割前应当进行 标识移植。,22,6. 焊接材料 6.1 用于制造压力容器受压元件的焊接材料，应当保证焊 缝金属的力学性能高于或者等于母材规定的限值，当 需要时，其他性能也不能低于母材的相应要求； 6.2 焊接材料应当满足相应焊材标准和本规程引用标准的 要求，并且附有质量证明书和清晰、牢固的标志； 7. 材料代用 压力容器制造或者现场组焊单位对主要受压元件的 材料代用，应当事先取得原设计单位的书面批准，并且 在竣工图上做详细记录。,23,第二篇 材料标准 GB150-98列出了用于压力容器制造

16、的各种材料标准，主要是几个影响大的标准（现在的标准号），下面将现行的一些材料标准列后： GB/T 700-2006 碳素结构钢 GB912-2008 碳素结构钢和低合金结构钢热轧薄钢板及钢带 GB/T 3274-2007 碳素结构钢和低合金结构钢热轧厚钢板和 钢带 GB713-2008 锅炉和压力容器用钢板 GB3531-2008 低温压力容器用低合金钢钢板 GB19189-2003 压力容器用调质高强度钢板 JB4733-1996 压力容器用爆炸不锈钢复合钢板,24,GB/T 8165-2008 不锈钢复合钢板和钢带 GB/T 4237-2007 不锈钢热轧钢板和钢带 GB/T8163-2008 输送流体用无缝钢管 GB9948-2006 石油裂化用无缝钢管 GB/T6479-2000 高压化肥设备用无缝钢管 GB/T14976-2002 流体输送用不锈钢无缝钢管 GB13296-2