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1、目标本课程结束后，你将了解到怎样确定允许使用的材料，怎样确定材料的特殊要求。另外，你还将了解一些材料技术条件及其运用。课程概况l 允许使用的材料和选用l Section II材料技术条件l 焊材l 冲击试验要求l 材料的返修l 材料的检验和标记允许使用的材料和选用在为VIII-1卷压力容器选用材料时，应查阅以下不同的资料：l Subsection A 材料的一般要求l Subsection B 制造方法和特殊工况影响材料的选择l Subsection C 针对特殊材料的要求l 材料表 给出VIII-1卷允许使用的材料（UCS-23、UHS-23、UNF-23等）l 强制性附录l Section
2、 II材料的详细要求Part A- 钢铁材料Part B- 有色金属Part C- 焊材Part D- 材料性能l 有关规范案例金属学基础金属通常划分为钢铁材料（铁50%）和有色金属。含有一种以上元素的金属为合金。铁合金（SA-XXX）铸铁 碳2%，非常脆，不易焊接，适合于制造复杂形状的部件。钢材 碳2%，不脆（有韧性），较易焊接。碳钢 含硅、锰，用于较低温度。低合金钢 含铬（10%）、钼、镍、锰，用于腐蚀、高、低温。按化学成分和性能，不锈钢可分为：马氏体不锈钢（如410） 高铬（12%），导磁，可通过热处理改善强度和硬度。铁素体不锈钢（如405、403） 导磁，不可通过热处理来改善强度和硬度
3、。奥氏体不锈钢（如200、300系列） 不导磁，不可通过热处理来改善强度和硬度。奥氏体/铁素体双相不锈钢（329） 高强度，比奥氏体不锈钢具有更好的耐腐蚀性。钢的热处理ASME规范产品制造中会使用到两个临界温度：下临界温度（A1）=合金开始向奥氏体转变上临界温度（A3）=合金全部转变成奥氏体正火将钢加热到A3以上大约100F，然后在静止空气中冷却。目的是使钢的组织均匀，使硬度高于钢在退火状态的硬度。退火将钢加热到A3以上大约50F，然后随炉缓慢冷却。目的是细化晶粒，使材料软化。焊 后加热到A1以上的温度，目的是降低制造和焊接应力，降低热影响热处理区的硬度。淬火钢加热后的冷却速度对提高钢的硬度和
4、强度非常重要，如SA-517这样的钢种，其强度主要靠淬火获得。回火淬火后的钢非常脆，为增加韧性，将其加热到A1以下，然后冷却以得到所期望的高强度和良好韧性的综合性能。（参见：Structural Analysis and Design of Process Equipment, Jawad Farr）有色金属主要用于强腐蚀、高温的环境。铝合金- 不导磁、具有良好的可成型性、高的强度-重量比。铜合金- 良好的耐腐蚀性和机械加工性能。镍合金- 极好的耐腐蚀性和高温抗氧化性能。钛和锆合金- 耐腐蚀性极强。有色金属合金的热处理退火将材料加热到一定的温度，然后缓慢冷却。目的是使材料软化，消除冷加工应力。
5、正火将材料加热到稍高于退火温度，然后以比退火快的冷却速度冷却。固溶处理在足以使各合金元素可随机弥散的高温下进行的热处理。稳定化低温加热以稳定某种合金元素。温度处理对合金以一定的温度处理以产生一稳定的性能。（参见：Structural Analysis and Design of Process Equipment, Jawad Farr）VIII-1卷的材料UG-4到UG-8、UG-10、UG-12到UG-14：受压件的材料必须是ASME规范Section II中的材料，并限于那些在UG-23提到的材料。例外UG-4(b)：非受压件材料仅须具有可焊性即可。UG-9：焊接材料。UG-11(a)&
6、(c)：允许使用的ASME/ANSI标准（见规范解释VIII-77-86）。UG-13(b)：垫片仅须是可锻纲（Wrought steels）即可。UG-15：同牌号的可锻材料(Wrought materials)已被批准作为可使用材料，但在“采购清单”中没有列入的此材料。（见规范解释VIII-1-89-194）强制性附录规定的材料。规范案例允许的材料。材料的许用应力总则对于大多数锅炉压力容器规范卷册，许用应力可在Section II Part D-材料性能中找到。用于：- 计算所需要的厚度- 与计算应力值比较Section II Part D所列材料顺序按合金含量递增排列：- 碳钢- 铬-钼
7、钢- 不锈钢在同一“公称化学成分”以内，材料的顺序按抗拉强度递增排列。- 非常便于设计人员使用：合金类型、强度等级。- 对于某一具体合金牌号，首先看一下技术条件，找出它的公称合金含量和抗拉强度。表1A和1B已于1999增补作了全面修改，以反映出用新的设计安全系数3.5重新计算的抗拉许用应力。VIII-1卷对于第VIII卷来说，Section II Part D中的表1用于VIII-1卷、表2用于VIII-2。表1进一步分为两部分：- 表1A 钢铁材料- 表1B 有色金属材料对于铸铁（UCI）、球墨铸铁（UCD）和低温材料（ULT），许用应力在VIII-1卷中，而不是Section II Par
8、t D。使用此表时应注意以下两点：- 确认你所查阅的那一行在VIII-1卷一栏里没有“NP”（Not Permitted）字样。- 确认已查阅过与VIII-1卷有关的注释。另外：UG-45(c)：接管剪切许用应力 = 接管抗拉许用应力的70%UW-15(c)：焊缝的许用应力是容器材料许用应力的百分之几：坡口焊缝抗拉许用应力 = 74%坡口焊缝抗剪许用应力 = 60%角焊缝抗剪许用应力 = 49%用于按UG-41的补强强度计算。Subsection A 一般要求Subsection A中有关材料的基本条款为：UG-4一般要求UG-5板材UG-6锻件UG-7铸件UG-8管道和管子UG-9焊接材料U
9、G-11预制和预成形受压件UG-12螺栓和螺柱UG-13螺母和垫圈UG-14棒材一般来说，在VIII-1卷的其它章节中，如UCS、UHA等，关于材料的要求通常都具有相同的段落编号。UG-4(a)UG-4(a)将用于承受压力应力的材料限于那些由Subsection C允许使用的材料，同时还提到了UG-9、10、11、15和强制性附录，给出其它允许使用的材料。UG-4(b)材料不符合Subsection C允许的技术条件可用于非受压件，但必须符合UW-5(b)的要求。UW-5(b)指出，必须证实材料具有可焊性。一般来说，如果材料可按UG-10、11、15或93识别，或者，其化学成分、机械性能已知，
10、按第IX卷进行了焊接工艺评定即可证实材料的可焊性。如果材料不符合上述要求，每一块未识别的材料必须按第IX卷QW-451的规定进行导向弯曲试验。UG-4(b)还提到，未能按UG-93识别的材料，其许用应力不能超过Subsection C允许的类似材料的许用应力的80%。换句话说，在进行载荷计算时，你只能使用该材料许用应力值的80%。UG-4(d)如果材料既没有列入VIII-1卷，又不符合UG-10或15，要使用此种材料可按附录B向ASME提交申请。ASME通常要求，此种申请是针对已向ASTM提交过申请的材料。按照附录B，在一般情况下，可能会出版一份规范案例，允许采用这种材料。UG-4(f)UG-
11、4(f)建议，设备的用户或其指定代理应确认建造容器所使用的材料适合于预期的工作环境，即在设备的预期使用寿命期限内，能保持要求的机械性能、具有抗腐蚀、抗侵蚀、抗氧化及其它老化的能力。UG-10未能完全识别的材料通常认为只有“规范”认可的材料才能用于规范容器的制造。但是，在UG-4(a)中提到，UG-10允许使用未完全识别、或可按本卷不允许使用的某个技术条件加以识别、即按此技术条件制造的材料，只要其满足UG-10(a)、(b)、(c)的相应要求。UG-10(a) 可按材料制造厂提供的完整证明加以识别的材料UG-10(a)允许使用VIII-1卷中没有列入的材料，只要此材料可以识别、并能够通过炉批号追
12、踪到材料制造厂的原始化学成分。此段叙述了为使用这类材料需要进行的步骤。简单地说，你应将这类材料的理化性能与ASME允许使用的材料进行比较，如果一致，即可对其认可。此认可步骤可以由ASME持证厂家或材料制造厂完成。UG-10(b) 可按生产批号识别、但不能按UG-10(a)认可的材料UG-10(b)允许使用VIII-1卷中没有列入、虽可识别但不能追踪到材料制造厂原始化学成分的材料。与UG-10(a)一样，此段也叙述了为使用这类材料需要进行的步骤。不过，在此种情况下，你必须对每一炉号都进行理化性能试验，并将试验结果与ASME允许的技术条件相比较。如果相符，你可认定此材料符合Section II的相
13、应材料技术条件。此认可步骤只能由ASME持证厂家完成。UG-10(c) 未完全识别的材料UG-10(c)允许使用VIII-1卷中没有列入、不能识别、也不能追踪到材料制造厂原始化学成分的材料。此段叙述了为使用这类材料需要进行的步骤，与UG-10(b)相似，但你必须逐件进行试验。此段只能由ASME持证厂家运用。UG-15 技术条件的材料形式如果材料以一种材料形式列入Subsection C, UG-15允许使用Section II中的同种材料的另一种材料形式。例一SA-182-317L符合SA-240-317L级别材料的要求，并且在Subsection C中列有SA-182的材料形式，因此，SA-
14、182-317L可以用于受压材料，尽管Subsection C中没有列入此材料。（注：此材料现已列入Subsection C）。例二（摘自HSB Pressure Points, September 1999）问：我们正在为一个要求使用SA-240 UNS32950双相不锈钢的项目报价，我们发现此合金并没有列入Table UHA-23中SA-240板材里，但在Pipe和Tube材料形式（SA-789和SA-790）里却列有相同的合金，此材料是否可以用于VIII-1容器的建造？答：可以。通过运用UG-15，可以使用此材料。此条款提到的情况是，规范以一种或几种材料形式（如：管子、锻件）列入了某一合金，但未列入相同合金的其它材料形式，如板材、棒料，只要此板材和棒料技术条件列入了VIII-1卷的Subsection C，含盖了相同级别的其它材料形式，则可以使用此相同级别的其它材料的许用应力。当然，有必要去核实材料的理化性能、热处理、等等，符合相应技术条件的要求。另外，对于焊接管材，许用应力应作必要的调整。UG-7 铸铁材料UG-7规定，铸铁材料的许用应力应乘于UG-24给出的质量系数。UG-24对除Part UCI外的铸铁材料规定了质量系数。UG-9 焊材UG-9要求用于生产的焊材应符合Section VIII-1、Section IX、和相应的WPS。符合Section II
