低温压力容器用不锈钢（二）

低温压力容器用不锈钢( 二) 黄嘉琥 ， 陆戴丁 ( 合肥通用机械研究院， 安徽 合肥2 3 0 0 3 1 ) 摘要： 讨论 了各种低温下不同类型的压 力容器构件所用奥 氏体 不锈 钢的类型、 牌 号、 性能及其检 验。评述 了奥氏体不锈钢 中的奥氏体相转变为马 氏体相 的机制和主要影响 因素， 应对某些技术 问 题进行研究。 关键词： 低 温压 力容 器 ； 奥 氏体 不锈 钢 ； 马 氏体 相 变 ； 低 温 冲击吸 收 能量 中图分类 号 ： T H 4 9 ； T G1 4 2 7 1 文献标 志码 i B 文章编号 ： 1 0 0 1 4 8 3 7 ( 2 0 1 4) 0 6 0 0 0 1 1 4 d o i ： 1 0 3 9 6 9 j i s s n 1 0 0 1 4 8 3 7 2 0 1 4 0 6 0 0 1 S t a i n l e s s S t e e l f o r L o w T e mp e r a t u r e P r e s s u r e Ve s s e l ( 2 ) HUANG J i ah u， LU Da i d i n g ( H e f e i G e n e r a l Ma c h i n e r y R e s e a r c h I n s t i t u t e ， H e f e i 2 3 0 0 3 1 ， C h i n a ) Ab s t r a c t ： T y p e s ， g r a d e s ， p r o p e r t i e s a n d t h e i r i n s p e c t i o n s o f a u s t e n i t i c s t a i n l e s s s t e e l u s e d f o r d i f f e r e n t p r e s s u r e v e s s e l s t r u c t u r e s i n e v e ry l o w t e mp e r a t u r e s a r e d i s c u s s e d Me c h a n i s m a n d i mp o rta n t e f f e c t i v e o f ma t e n s i t e p h a s e t r a n s f o r me d f r o m a u s t e n i t i c p h a s e i n a u s t e n i t i c s t a i n l e s s s t e e l s a r e r e v i e we d Re s e a r c h wo r k s i n t o s o me t e c h n i q u e p r o b l e ms s h o u l d b e e n g a g e d Ke y wo r d s： l o w t e mp e r a t u r e pr e s s u r e v e s s e l ； a u s t e n i t i c s t a i n l e s s s t e e l ； ma t e n s i t e t r a n s f o rm a t i o n； i mp a c t a b s o r b e d e n e r g y KI 2 a t l o w t e m p e r a t u r e s ( 接上期 ) 3 4 5 奥氏体稳定性对马氏体相变的影 响 低温与冷变形是诱发奥氏体相变为马 氏体的 主要外部条件 ， 奥氏体 的稳定性则是奥 氏体相变 为马氏体的主要 内在影响因素。奥氏体不锈钢 中 的奥氏体相按其稳定性可分为稳定型奥氏体和亚 稳定型奥氏体两类 。固溶状态 的奥 氏体不锈钢 ， 如经降温、 冷变形后奥氏体相较容易逐渐相变为 马氏体者称为亚稳定型奥 氏体相 ， 如不能或很难 相变为马氏体者称为稳定型奥氏体相 。 不锈钢 中的合金元素可分为奥氏体形成元素 和铁素体形成元素， 各合金元素的这两种相的形 成能力也有高低之分 。钢中所含各元素综合的奥 氏体形成能力用镍 当量表示 ， 综合 的铁素体形成 能力用铬当量表示。各元素的形成能力高低在镍 当量和铬当量公式中均有定量 的系数。奥氏体不 锈钢中的奥 氏体相的稳定性也主要 由奥氏体相中 的合金元素所决定。奥氏体的稳定性高低 尚难定 量标示 。当奥氏体不锈钢 中含有一些铁素体时 ， 奥 氏体相和铁素体相 中的各合金元素的含量并不 相 同。奥氏体相 中的奥氏体形成元素的含量要高 于铁素体相 ， 铁素体形成元 素的含量要低于铁素 体相。钢 中各合金元素的标准成分与实测成分均 为钢的平均成分含量 。奥 氏体相中的成分含量与 钢中的平均成分含量并不相同。合金元素在奥氏 C P V T 低温压 力容 器用 不锈 钢( 二 ) 体相与铁素体相之间存在一个分配问题 ， 某合金 元素在铁素体相 中的含量与在奥氏体相 中的含量 的比值称为分配系数。固溶状态各合金元素 的分 配系数见表 8 。由表 8可 以看 出， 奥 氏体相 中 的主要合 金元 素的含量与铁 素相 中的含量 相 比 较 ， 镍为 1 6 7倍 ， 氮为 1 0倍 ， 铬为 0 8 3倍 ， 钼为 0 6 3倍。 表 8 合 金元素在 铁素体相和奥 氏体相 中的分配 系数 合金类型 铁素体形成元素 奥 氏体形成元 素 合金元素 P W M o S i C r M n C u N i N 分配系数 2 5 2 1 6 1 3 1 2 0 9 0 7 0 6 O 1 对于固溶态的奥氏体不锈钢而言 ， 钢 中的铁 素体含量取决于钢中镍当量与铬 当量的比值。钢 中奥氏体相的稳定性则取决于奥氏体相中镍 当量 与铬当量的比值 ( 此处简称 比值 ) ， 奥氏体相 中的 比值越高 ， 奥 氏体的稳定性越强 。当钢 中的铁素 体含量接近为零时可称钢中的比值为临界 比值 ， 此时奥氏体不锈钢基本上为全奥氏体钢。全奥 氏 体不锈钢 中的比值与钢 中奥氏体相的比值是相同 的。在比值超过临界 比值 的情况下 ， 全奥氏体不 锈钢 中的奥 氏体 相为稳定 型奥 氏体相。比值越 高 ， 奥 氏体稳定性越高。如钢中的比值低于临界 比值 ， 钢中会产生铁素体相 ， 此时钢中奥氏体相中 的比值会随之降低 ， 奥氏体相 的稳定性也会降低 。 钢中的比值降得越低 ， 产生的铁素体含量会增加 ， 钢中奥氏体相的 比值也更低 ， 钢中奥 氏体相 的稳 定性也更低。一般 1 88型 ， 1 81 2一Mo 型奥氏 体不锈钢常存在一些铁素体相。这些钢中的奥氏 体 相 都 认 为 是 亚 稳 定 型 奥 氏 体 相。3 0 5 ( 1 0 C r 1 8 N i 1 2 ) ， 3 1 0 ( 2 5 C r 一 2 0 N i ) ， 9 0 4 L及 一 些 超 级奥氏体不锈钢的奥氏体相属稳定型奥氏体相。 不锈钢中的奥氏体形成元素大多可提高奥氏 体相的稳定性 ， 铁素体形成元素大多可降低奥氏 体相的稳定性 ， 常具有较好 的一致性。但有时也 不一定完全一致 ， 例如低 温奥 氏体不锈钢中的铬 含量常为 1 6 3 1 。铬含量在不 锈钢 中可提 高铁素体 含量。但 由于铬含量在不锈 钢 中常较 高， 对降低开始产生马氏体相变的温度 M 和 M 时常起主要作用 ， M。 和 M 的降低也是奥氏体相稳 定性提高的表现 。 含铜奥 氏体不锈钢中含铜多为 2 ， 也可以 为 l 4 。铜为弱的奥 氏体形成元素 ， 铜的镍 ， 当量仅为 0 3 。铜在奥 氏体不锈钢 中更重要 的 作用是在冷成形时可显著降低冷作硬化 ， 减少冷 变形诱发 马氏体相变的作用 。 日本和法国曾在较 早的标准中推荐含铜奥氏体不锈钢用于低温压力 容 器 ，如 日 本 牌 号 S U S 3 1 6 J 1(一 1 9 6 o C) ， S U S 3 1 6 J 1 L (一2 6 8) 。法 国牌号 Z 2 N C D U 2 5 2 0，Z 2NCDU2 5 2 5 05 AZ，Z2 CNDU1 7 1 6， Z1 NCDU252 0， Z1 NCDU312 7， Z1 NCDU2 5 2 5 0 5AZ，Z1 CND2 5 2 2 AZ，Z1 CNDU2 0 1 8 0 6 A Z均用于 一1 9 6 o C。由于含铜奥 氏体不锈钢 的热成形性能较低 ， 在耐蚀不锈钢 中含铜奥 氏体 不锈钢主要 提高在硫酸等 还原性介质 中的耐蚀 性 ， 低温钢可不考虑腐蚀。近年来 ， 低温用奥氏体 不锈钢 已基本不用含铜钢。 锰在一般的铬镍奥氏体不锈钢中主要作为非 主要元素 ( 杂质) ， 锰含量一般 2 ， 只在铬锰氮 不锈钢和铬锰镍氮不锈钢( 2 0 0系) 中才加入大量 锰 ， 以取代镍 的奥 氏体形成能力 。锰属于弱 的奥 氏体形成元素， 锰的镍 当量为 0 5 ， 如以镍含量 的 2倍锰取代 铬镍 奥 氏体 不锈钢 中全部 或部分 镍 ， 成为铬锰氮或铬锰镍氮类 的奥氏体不锈钢 ， 即 使其镍当量相 同， 铬锰氮或铬锰镍氮奥 氏体不锈 钢也会比铬镍奥氏体不锈钢更容易发生马氏体相 变 ， 马氏体的生成量明显增 多。降温或冷变形时 都会生成较多的 O r 和 s马氏体 。早期前苏联 、 法 国等 曾在低温压力容器用奥 氏体不锈钢中推荐采 用一些铬锰镍氮和铬锰氮奥氏体不锈钢牌号 ， 如 前苏联的 1 0 X 1 4 F 1 4 H 4 T (一 2 6 0) 0 3 X 2 0 H 1 6 A I 6 ( 一 2 6 9) ； 法 国的 z 4 C M N1 8 0 80 7 A Z(一 2 5 3 ) 。近年低温用奥氏体不锈钢 已基本不推荐采 用铬锰镍氮和铬锰氮不锈钢 ， 只采用铬镍不锈钢。 第 3 1 卷第 6期 压 力 容 器 总第 2 5 9期 在铬镍奥 氏体不锈钢 中， 提高奥 氏体稳定性 的合金元素主要是镍 和氮 ， 镍 的含量通 常较高。 中国规定镍 含量低 于 3 0 才 是不锈 钢 ， 镍 含量 3 0 一 5 0 为铁镍基合金 。因此 ， 不锈钢 中的镍 含量均低于 3 0 。含镍量最 高的牌号 为 $ 3 1 7 8 2 ( 或 $ 3 9 0 4 2)( 0 1 5 C r 2 1 N i 2 6 Mo 5 C u 2) ， 镍 含 量 1 9 两类牌号。C r 1 9 的牌号主要为 1 8 C r一8 N i ， 1 8 C r 一1 2 N i 一2 Mo 及 1 8 C r 一1 2 N i 一 3 Mo 等类型 ， 多为亚稳定型奥氏体 钢 ， 在低温钢中应用较多。C r 1 9 的牌号合金含 量高 ， 常为稳定型奥氏体钢 ， 也用作低温钢。 ( 3 ) 牌号 的碳含 量上 限有 0 1 0 ， 0 0 8 ， 0 0 3 及 0 0 2 几 种。 氮 含 量 有 控 氮 型 ( 0 1 1 ) 和 中氮型 ( 0 1 0 4 ) ， 也有 含 硅、 含铜 的牌号。钼含量既用一般 4 的常规牌 号 ， 也用 Mo 7 的高钼牌号 。可用含钛或铌的 稳定化牌号 。 5 C P V T 低温 压力 容器用不锈钢( 二 ) V o 1 3 1 N o 6 2 0 1 4 Z 0 Z _ 。 Z Z 。 0 0 0 r_ Z Z 譬 窒 星 曙 0 U 宴 皇 n Z Z 芝 = 皇 Z ! 卜 Z Z 墓 Z Z 苎 竺 rJ U 6 rJ 0 Z Z Z Z Z U 0 0 0 吕 0 鞋 鞋 I o 。 Z -J 0 U t “ q U N U U rJ 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 辍 。 。 n 。 。 n o o 。 。 8 1 塞 葛 苎 吝 l =2 8 暑 寸 寸 一 一 仆 窃 踢 c， ) 罱 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0 皇 号 艺 窖 皇 Z 宅 Z 竺 l I I 皇 乏 Z Z Z I Z 艺 Z 苎 U U 0 U U 6 U U U rJ U 兽 0 0 0 0 0 0 o 。 n n n 。 。 。 n 0 0 0 善 8 l 呈 I 墨豪 I 1 寸 _ 一 窃 窃 窃 窃 窃 窃 鲁 鲁 N 口 Z 寸 I l I I l I l l l l I 啐 J I I I 。 盎 。 荨 昌 N In 卜 N 答 苎 I 0 昌 高 I 弓 吝 弓 l l f l 蚕 鬟 I U -r l 昌 l 图 I I ! 蚕 U Z N l 窃 I l l I I I l I J I l I ( ， ) 8， ) 0 窃 l l l I I 窃 l l I I l I I l 0 0 c ，) l I I l I l l l l l 唔 = 皇0 l l I l 罨号 I 0 n 0 n 皇I I 毛 2 l 毛 = l l I l I I I l l f l l l I I U I 苎 = I 差 蓁 ； 重 三 l 1 l 誊 蓁 I 1 I 1 I I I 宅 = 蜜 爱 蠹 U I U I 苎 兰 Z 。 ln 。 卜 薹 ； 薹 委 l 1 Z I Z I 皇 1 主 蓁 ； l l l I 毫 譬 蠹 爰 囊 毛 I 毛2 宅 l I I I U I U I In 卜 罱 n n n n 寸 n 寸 甚 荨 荨 荨 荨 荨 I I - - 一 一 寸 一 I l l 恭 曝 攫 I 1 岳 告 惶 惶 导 惶 幄 追 一 一 一 一 鼙 谨 谨 谨 重 菱 薹 薹 薹 薹 薹 谁 埋 蛙 埋 髦 墅 谨 崔 一 一 一 辋 蛙 壁 Z j 寸 I n 一 蚤 蚕 ( ， ) (力 一 l ； 昌 罱 赛 星 g 窨 0 0 皇 豪 呈 呈 踢 l n 卜 n n n n n 一 n 。墨 Z U 一 d 廿 I Z 姬 乏 I 复 古 金 古 宝 1 7 低温压力容器用不锈钢 ( 二 ) v o 1 3 1 N 0 6 2 0 1 4 4 1 2 牌号应用趋 向 在表 1 1中列 出规 定 牌 号 的 4个 标 准 中， J I S B 8 2 7 0 -1 9 9 3和 N F A 3 62 0 9 -1 9 9 0为早 期 标准， 现 已被取代 ( 现版 J I S B 8 2 6 5： 2 0 0 3中未 规 定低 温钢牌 号 ) 。可视 为早期 对低 温牌 号 的规 定 。A D _2 0 0 0中规定了 一2 0 0用的 8个 牌 号和 一2 7 0用 的 7个牌号。在此基础上 ， E N 1 3 4 4 5 ： 2 0 0 2规定了 一2 0 0用的 1 5个牌号和 一2 7 0用的 1 0个牌号。E N 1 3 4 4 5 ： 2 0 0 9中改 将 1 5个牌号规定用于 一1 9 6 ， 1 0个牌号规定 用于 一2 7 3 ( 另规定 了用于 一1 9 6 的 5 个铸钢牌号 ， 此处不讨 论) 。在其他压力 容器标 准 中， 对不同低温级别规定应采用 的牌号均不够 具体和全面 。因此按 E N 1 3 4 4 5 ： 2 0 0 9中的规定牌 号与其他较早的标准相 比较 ， 可以得到低温用奥 氏体不锈钢 的应用趋 向如下 ： ( 1 ) 只应 用铬镍奥 氏体不锈钢 ， 基本上不再 采用铬锰镍氮奥氏体不锈钢。 ( 2 ) 只应用 C0 0 8 的牌号 ， 不采用含碳量 0 0 4 0 1 0 的 3 4 7 H， 3 1 6 H耐热型牌号 。 ( 3 ) 一般牌号不采用非含氮钢 ， 至少应采用 控氮钢 ( NO 1 0 或 0 1 1 ) 。低碳级 的牌号不 采用中氮钢( 氮含量 0 1 0 4 ) ， C0 0 3 的超低 碳 级 的牌 号 才 采 用 中氮 钢。如 不 采 用 3 0 4 N， 3 1 6 N， 3 1 7 N， 而采用 3 04L N， 3 1 6 L N， 3 1 7 L N， 3 1 7 L MN。 3 1 0 Mo L N， $ 3 2 1 5 4， 1 4 5 3 7等。 ( 4 ) 不用含硅钢如 $ 3 0 6 0 0 ， 1 4 3 6 1 。 ( 5 ) C r 1 9 的高合金钢只采用超低碳 级( C O 0 3 或 C0 0 2 ) ， 不 采用 低 碳 级 ( C 0 0 8 ) 如 3 0 9 S ， 3 1 0 S 。C r 1 9 的牌号可 采用 低碳级。 ( 6 ) 可采用 低碳级 稳定 化牌号 如 3 2 1 ， 3 4 7， 3 1 6 Ti ， 31 6Nb。 ( 7 ) C r 1 9 的牌号不用含铜 钢 ， C r 1 9 的高合金牌号有时可用含铜钢 如 $ 3 1 2 5 4， 9 0 4 L， N 0 8 0 2 8 ， 可改善高合金牌号的冷成形性能。 4 1 3 2 7 3级用牌号相对于 一1 9 6 o C级的特点 主要比较 E N 1 3 4 4 5： 2 0 0 9中 一 2 7 3 c lC 级的 1 0 个牌号相对于 一1 9 6级 l 5个牌号的合金特点。 ( 1 )一1 9 6级的牌号可采用 C0 0 8 的 牌号。 一 2 7 3级的牌号 中， 当 C r 1 9 时要求 采用 C0 0 3 的牌号 ， 当 C r 1 9 时的高合金 牌号要求采用 CO 0 2 的牌号 。 ( 2 ) 含钛或铌 的稳定化牌 号只用于 一1 9 6 级， 不用于 一2 7 3级。 ( 3 ) 同一类型 的牌号 ， 镍 含量高 的牌号奥 氏 体稳定性高， 可用于 一 2 7 3 c c级 ； 镍含量低 的牌号 奥氏体稳 定 性低 ， 可用 于 一1 9 6 级 ， 如 表 l 2 所示 。 表 1 2 同类型牌号按镍含量高低决定低温应用级别 牌号 E N牌号 主要合金成分( 上限或范围) 应 用低 温 类 型 级别 数字牌号 牌号 C N C r N i Mo 1 4 3 0 7 X2 C r Ni l 89 0 O 3 O 1 1 1 7 51 9 5 8 01 0 5 1 9 6 3 0 4L 1 4 3 0 6 X 2C r Ni 1 91 1 0 0 3 0 1 1 1 8 02 0 0 l 0 0l 2 0 一2 7 3 1 4 4 3 2 X 2C r Ni Mo 1 7 1 2 3 0 0 3 0 1 1 1 6 51 8 5 1 0 51 3 0 2 5 03 0 o 1 9 6 3 1 7 L 1 4 4 3 5 X 2C i Mo 1 81 43 O 0 3 0 1 1 1 7 O1 9 0 1 2 51 5 0 2 5 03 0 0 一2 7 3 1 44 3 8 X 2C r N i Mo l 8 1 5 4 0 0 3 0 1 1 1 7 51 9 5 1 3 01 6 0 3 0 4 0 一2 7 3 ( 4)钼 含 量 超 过 4 的 牌 号 如 1 4 4 3 9 ， 1 4 5 4 7 ， 1 4 5 3 7 ， 1 4 5 3 9， 1 4 5 2 9只能用 于 一1 9 6 级 ， 不能用于 一2 7 3级。钼为形成与稳定铁 素体的元素， 在合金元素较高的合金 中含较高含 量 的钼， 焊接接头在焊后状态时钢中易形成 8铁 8 素体和 盯相 ， 降低韧性 。 ( 5 ) 中氮钢 ( 钼含量低于 4 ) 牌号如 3 0 4 L N， 3 1 6 L N， 3 1 7 L N， 3 1 0 M o L N等 主要 用 于 一2 7 3 级。 4 2应 变强化压 力容 器 非螺栓 用低 温钢 第 3 l卷第6期 压 力 容 器 总第 2 5 9期 9 。 堪 堪霉雨 盔 霞 旧斑二 L 赠删 根稚 一 N 一 蟾 举 出憾 8乙 ： 8_【 z 导 葺s v辎幕 凄 蛊涩 赠删 一 _【 一 =： 燃 0 Z 0 Z 0 Z Z 0 0 Z 皇 毫 Z Z - 叫 皇 Z Z Z Z 艺 Z Z 譬 U 鞋 鞋 U 6 0 U 0 0 U 0 0 0 U 0 0 0 0 o 。 o 0 o o 。 。 8 n In 一 n 詈 器 g 卜 、 0 n 苫 g 一 r 、 _ _ 1 窃 n n n 仆 董 0 0 莩 0 昌 莩 l 1 l 1 一 r 、 寸 寸 寸 寸 、 |n 0 ln 0 导 导 f f f f 寸 、 0 0 0 0 0 1 l l I I n 寸 一 u 三 n n 莲 蠹 、 0 0 g 0 要 量 I I J J 一 0 0 8 0 8 8 l l I l I n n In 三 、 n In v 、 In In 宝 B 0 0 0 I I _ _ 竺 I I I 鞋 毛 毫 金 苎 竺 毛 车 毛 E _ 。 I I I I U U 毛 毛 若 Z U 寸 0 l n 昌 m n 导 n l l l 1 寸 一 鞋 一 _ _ 一 董 0 m l I l 0 n 0 r 、 r 、 N 、 n 导 I l I 导 导 导 未 跫 、 昌 0 I l l In 0 0 0 遭 _ _ 一 I n 0 In I I l I n 0 ln n o 。 。 o n In 寸 ln In 十 ln 星 、 丑 卜 _ - n 量 一 謇 n 一 一 嬖 妻 苫 耋 l l I 夏 n 踢 窃 Z 蝼 葛 Z Z Z 一 鞋 n 葛 葛 n m 一 一 n n 一 n n n n 罪啦、上 球 一 一 踺警譬 隈制 暖 哥 0 昌_ z 鼹 z 冥 c 1 0 ，回 昌 I 懈 低温压力容器用不锈钢( 二) A S ME -2 0 1 3 ， C a s e 2 5 9 61 奥氏体 不锈钢 压力容器的冷延伸 和 E N 1 3 4 5 8 2 ： 2 0 0 2 低温 容器固定式真空绝热容 器的附件 C 奥 氏 体不锈钢容器的压力强化 中的设计温度均为 5 0 一一 1 9 6。应变强化压力容器所用奥 氏体不锈 钢板材 的牌号及拉伸性能列于表 1 3 。A S ME中采 用 了 7个牌号 ， E N中采用了 6个牌号。 特点如下 ： ( 1 ) E N所用 6个牌号均为 1 8 C r 一8 N i 型牌 号 ， A S ME所用 7个牌号中 3个牌号为 1 8 C r 一 8 N i 型， 4个牌号为 1 8 C r 一1 2 N i 一 2 Mo型牌号 ， 均为奥 氏体不锈钢 中合金 含量最低 的牌 号。合金含量 低 ， 由冷变形诱发开始产生马氏体转变 的最高温 度马氏体点 M 也就高。在室 温下冷变形 能 较容易开始产生由奥氏体到马氏体的相变。这些 牌号均为亚稳定 型奥 氏体钢 ， 低温与变形均易促 使 马氏体相变 ， 达到应变强化的效果。 ( 2 ) 碳含量采用了低碳级与超低碳级 。碳含 量高者应变强化所产生的马氏体强度也较高。 ( 3 ) 采用了中氮钢 ， 可提高强度 ， 对降低韧性 的影响不大。 ( 4 ) 不采用含铜钢 ， 以免含铜会 降低应变强 化 的作用。 ( 5 ) E N采用了钛、 铌稳定化钢， 钛、 铌可降低 马氏体中的碳含量， 增加钢中铁素体含量， 有利有 弊。A S ME中未用。 ( 6 ) A S ME采用了含钼钢 ， 钼会降低 M 温度 ， E N中未用。 ( 7 ) 在 同为 3 0 4， 3 0 4 N， 3 0 4 L类 型的牌号 中， E N牌号的强度和塑性指标均 比 A S ME稍高。尤 其是 E N 中按 。 确 定 许用 应 力 ， A S ME仅按 R加 确定许用应力 。因而应变强化的最大应力值 o r ， E N的值分别为 A S ME的值的 1 5 2 ， 1 9 ， 1 3 7 倍 。可明显节省材料用量。 将应变 强化压力容器 的设计温度 上 限定 为 5 0， 是因为在较高温度下长期运转可能会产生 回复退火 ， 降低应变强化所提高的强度 。 两标准所 推荐 的牌号仅用 于 一1 9 6 o C温 度 ， 如用于 2 5 ， K I4 0 J 。 规定应变强化在室温时进行 ， 但在室温温度 范 围内， 具体温度的高低对应变强化作用 的影响 1 0 仍然很明显 ， 应适当控制 。 4 3 压 力容 器螺栓 用低 温钢 低温螺栓的特点是在固溶状态的棒材基础上 只进行机械切削加工 ， 不进行成形 、 焊接 ， 必要时 可进行热处理或应变强化处理 ， 宜采用低温韧性 与强度较高的牌号。有时要求较高的抗松弛稳定 性即抗蠕变性能 ， 以免工作时易产生应力松弛。 一 些压力容器标准与螺栓用材标准中规定采 用的低温螺栓用 奥 氏体不锈 钢牌号 列于表 1 4 。 这些牌号的特点为 ： ( 1 ) 主要 采用 1 8 C r一8 N i 及 1 8 C r 一1 2 N i 一 2 Mo型牌号 ， 没有采用 1 8 C r 一1 2 N i 一 3 Mo型牌号 ， 仅个别牌号采用了高合金牌号。 ( 2 ) 多数牌号采 用 了耐腐蚀钢类 ， 部分牌号 采用 了抗蠕变钢类 ， 可使螺栓在高应力载荷下具 有 良好的抗应力松驰性能。 ( 3 ) 多数牌号的碳含量不高于 0 0 8 ， 其 中 部分 牌 号 要 求 碳 含 量 下 限 不 低 于 0 0 4 或 0 0 3 。个别 牌 号 碳 含 量 上 限可 达 0 1 5 或 0 1 2 ， 以保持较高的强度。 ( 4 ) 许多牌 号采用 了控氮型与 中氮型 ， 可提 高强度 ， 同时保持较好的低温韧性。 ( 5 ) 采用 了 1 8 C r 一8 N i 型的钛或铌稳定化钢 ， 没有采用含钼的稳定化钢 。 ( 6 ) 采用了3 0 5型高镍稳定型奥氏体钢， 有 很好 的低温韧性 。 ( 7 ) 采用 3 0 3 S e牌号 ， 含硒后 可提高螺栓大 批量 自动化切削加工性能 。 ( 8 ) 部分牌号含微量硼可提高钢 的抗蠕变性 能 ， 也可提高热加工塑性。 ( 9 ) E N 1 3 4 4 5 ： 2 0 0 9中规定用 于 一2 7 3 o C级 的螺 栓 用 材 牌 号 为 X 2 C r N i Mo N 1 7 1 3 3 ( 1 4 4 2 9 ) 和 X 6 N i C r T i Mo V B 2 51 52 ( 1 4 9 8 0) 两个牌号 ， 值得重视。其中 1 4 9 8 0为沉淀硬化型 奥氏体不锈钢 。 2 2 m m的棒材 ， 在 9 8 0 o C1 h 油冷 +7 1 8 1 6 h时效状 态 ， 室温时 R 可 达 1 0 0 0 MP a， R加 2可达 6 3 5 MP a ， A可达 2 4 。 一1 9 0 时 K = 7 7 J 。在 9 0 0 o C5 h油冷 + 7 1 8 c 【 = 2 0 h时效状态 ， 厚 1 2 7 mm 的板材 一1 9 0 时 K V 2 = 7 7 J ， 一2 6 9 时 J =1 4 3 k J c m ， K =1 8 0 MP a m。强度高， 低温韧性好 ， 抗蠕变性能高 ， 抗应力松弛性能好 ， 适用 于极低温高载荷 的螺栓 材料。中、 美均有相应牌号。 第 3 1 卷第 6期 压 力 容 器 总第 2 5 9期 宝 0 (， ) Z Z Z Z Z 窖 皇 t l 2 0 = H j 皇 皇 0 0 Z Z I I 1 蚕 茎 芝 Z Z 董 Z Z 乏 Z 艺 Z 芝 Z 鞋 鞋 oo oo 苎 。o U U 3 U U 6 U U 6 U 6 U 6 U 0 N 昌 0 昌 昌 0 0 -q 0 吕 t“ l 0 0 0 0 n o 。 n 0 。 。 o 。 o 。 n t,r3 g 0 0 ln 8 8 n 昌 l I I 一 一 窃 窃 1 0 苎 0 N n n 仆 窃 窃 窃 I 一 一 萎 至 蠡 l I l I I I I I l l 【 ， ) I 苫 葛 一 m n 、 n n n n n n 呈暑 I 晷 r 、 裁 窃 I I l I l c ， ) I I I I I I I I I 一 I 0 0 (力 Z 8 蟊 葛 l I l In l I I l I I l I I I I I 葵 I n 0 寸 n n n 馨 窝 I (，) Z Z n I l l I J I I l I l I n n 0 苫 0 - n n m n 、_， p 呈 I 旺 n 艺 = 0 ! Z In I I 1 1 I 芝 I 艺 1 1 1 I l I l I 审 I 苎 U 趸 ( 6 昌 吕 吕 堇 n 蔓 I I l I 1 鼍 l I l I I l I I I I I ( 3 I U I I 誊 暑 _ 一 0 I I I 0 0 蚕n 苎 皇l 害I 萼2 三= 0 薹 n 三 I Z Z 艺 I I l I I l 罨 毛 I l I U I 毛 I Z 宅 I U U 6 0 I U I U 。 。 U I 譬 晏 0 0 寸 。 。 l 荨 l 荨 寸 寸 寸 0 - _ 一 一 蓄 寨 0 0 0 0 n n n I I l I l I 荨 甘 寸 一 器 器 毳 器 I l 耋 l l 导 导 I l ， 忸 $ 缸 哥 岳 抽 m 司 ，一 崔 n 崔 t l 螺 誉 螺 崔 2 o 。 l o o l。 o 葛 2 谣 竖 0 蜒 崔 谨 竖 谨 髻 器 薹詈 詈 暑 n 0 0 餐 髻 髦 辋 璧 暨 0 0 0 v 谨 餐 辋 v 髦 v 0 蜷皿 卜 苫 (， ) Z Z Z Z (， ) Z + + + Z 童 丙 婪 n 葛 n0 In 0 葛 Z - n n n 0 寸 _ _ _ 一 n 一 n n t ,- - i n n n 一 n n n n n 副 I 3 兰 I 量 I l 善 I 差 t q I I 善 嘉善 善宫怎 米 K 壹乏 t l _ 一 搬 旺 窖 警 薹 篓 覆 吝 界 咿嬖 骚 旺 誊 I 踺阜岳 蜷萁匠 馨 椎体 懈 C P V T 低温压力容器用不锈钢( 二) V o 1 3 1 N 0 6 2 0 1 4 5 低温检验 5 1 压力容器用奥氏体不锈钢材标 准中的低温 性 能检验 要 求 奥氏体不锈钢用于低温压力容器是重要的应 用领域之一 ， 因此压力容器用不锈钢材标准 中应 当列出有关奥氏体不锈钢材的低温性能以供设计 制造 中采用。这些低 温性 能可有拉伸性能 ( ， 尺 ， 。 ， A等) 、 冲击韧性( K ， ) 以及物理性 能( 弹性模量 、 热膨胀 系数 、 热导率 、 比热容等 ) 。 这些低温性能一般都不要求检验 ， 但 钢材厂应有 大量试验数据为基础可予保证 ， 使钢材的用户放 心应用 。低温韧性是低温压力容器用奥氏体不锈 钢材最重要 的性能 ， 绝 大部 分国家主要用 K 值 标示 ， 美国主要采用 值标示 ， 有时也用断裂韧 性 标示 。 各国压力容器用不锈钢材标准中对奥氏体不 锈钢低温性 能列 出的情况差别甚 大。I S O， E N及 N F的标准中列出较多， 除列出低温拉伸性能和物 理性能外 ， 多数牌号都列 出 一1 9 6 o C的 K 保证 值 ， N F标准中还列 出了部分牌号 一2 5 3的 保证值。B S标准列 出 了部分锻 件 与棒材 一1 9 6 的 ,； v 2 保证值。A S T M标准 中仅说明少数管 、 棒 材在一定温度以上时可以免检 。中、 日、 俄等国的 不锈钢材标准中则没有列出低温数据。 不锈钢材标准中列出了一些典型低温下可保 证 的冲击韧性值 ， 一般都没有作为必保检验要求 ， 而仅作为附加检验要求。一方面奥氏体不锈钢材 更多地用作耐腐蚀、 耐热及抗 高温蠕变时并不要 求低温性能， 只有用于低温时才要求低温性能 ； 另 一 方面 ， 即使用于低温压力容器 ， 不要求检验低温 韧性时 ， 钢厂也应能保证标准中所列的低温韧性。 只有当用户要求检验时 ， 才作为检验项 目。 压力容器用不锈钢材标准中对奥 氏体不锈钢 低温性能的检验要求列 于表 1 5 。对 于同类牌号 各国标准的检验要求并不相同。所用钢材标准中 的检验要求应不低于所用压力容器标准中的检验 要求才是可以接受 的。 表 1 5 承压不锈钢材标准对奥氏体不锈钢低温性能的检验要求 温度 要求横向K 值( J ) 或 标准号 钢材类 牌号数量( 与类型) L E( mm) 2 4 一l 96 6 0 I S O 9 3 28 7 ： 2 0 0 4 承压板 1 ( 含铌 ) 一 l 96 4 0 2 ( 3 0 0 ， 3 0 4 L ) 一1 9 5 7 l I S O 9 3 2 9 4： 1 9 9 7 承压无缝管 6 ( 3 2 1 ，3 4 7 ， 1 8 1 2 2 ) 1 9 5 6 3 2 ( 3 00 ， 3 0 4 L ) 一1 9 5 7 1 I S O 9 3 3 0 6 ： 1 9 9 7 承压焊接管 6 ( 3 2 1 ，3 4 7 ， 1 81 2 2 ) 1 9 5 6 3 2 4 ( 耐蚀类 ) 一1 9 6 6 0 E N 1 0 0 2 8 7 ： 2 0 0 7 承压板 1 ( 含铌 ，耐蚀类 ) 1 9 6 4 0 E N 1 0 2 1 65 ： 2 0 0 4 承压无缝管 2 1 ( 耐蚀类 ) 一1 9 6 6 0 E N 1 0 2 1 77 2 0 0 5 承压焊接管 1 9 ( 耐蚀类 ) 1 9 6 6 0 1 4 ( 耐蚀 类 ) 一1 9 6 6 0 E N 1 0 2 2 2 5 ： 2 0 0 5 承压锻件 2 ( 含铌 ，耐蚀类 ) 1 9 6 4 0 1 7 ( 耐蚀类 ) 一l 9 6 6 0 E N 1 0 2 7 2 ： 2 0 0 0 承压轧棒 2 ( 含铌 ，耐蚀类 ) 1 9 6 4 0 6 ( 3 00 ， 3 00 L ， 3 1 6 L， 3 1 6 N) 一1 9 6 5 0 B S 1 5 0 3 ： 1 9 8 0 承压锻件 2 ( 3 2 1 ，3 4 7 ) 1 9 6 4 0 3 ( 3 00 ， 3 1 6 N) 一1 9 6 7 0 B S 1 5 0 6 ： 1 9 8 6 承压螺栓用棒 2 ( 3 2 1 ， 3 4 7 ) 1 9 6 6 O 6 ( 3 00 N， 3 00L N， 3 1 6 N， 3 1 6 L N) 1 9 6 5 0 21 一1 9 6 70 N F A 3 6 2 0 9 一l 9 9 O 承压 板 1 ( 含铌 ) 1 9 6 4 0 7 ( 含氮) 2 5 3 5 0 N F A 3 6 2 1 8 1 9 8 8 承压特殊用板 9 1 9 6 5 6 N F A 4 9一l 1 7 一 l 9 8 0 管线用无缝管 8 1 9 6 8 0 5 ( 1 8 8 ， 1 81 2 2 ) 一1 9 6 8 0 N F A 4 9 2 1 7 1 9 8 1 换热用无缝管 2 ( 含氮 1 8 8 ， 1 81 2 2 ) 一l 9 6 7 2 第 3 1卷第 6期 压 力 容 器 总第 2 5 9期 7 ( 1 88 ， 1 81 2 2 ) 一l 9 6 5 6 3 ( 含钛或铌) 1 9 6 4 8 一 1 9 6 1 2 0 ( 参考值) N F A 3 66 0 7 1 9 8 4 承压锻件 3 ( 1 8 8 ) 2 5 3 9 6 ( 参考值) 一 l 9 6 1 0 4 ( 参考值) 2 ( 1 8 8含钛或铌) 2 5 3 8 0 ( 参考值 ) E N 1 0 2 6 9 ： 1 9 9 9 紧固件用钢 6 1 9 6 6 0 3 ( 3 0 4 ， 3 0 4 L， 3 4 7 ) 一2 5 4 2 0 J 或 L E 0 3 8 m m( 免检) As T M A 3 1 2 2 0 0 l a 无缝与焊接管 C0 1 牌号 1 9 8 2 0 J 或 L E0 3 8 m m( 免检) 7 ( 3 0 4 ， 3 0 3 S e ， 3 0 5 ， 3 1 6， 一 2 0 0 免检 A s T M A 3 2 0 2 0 0 7 螺栓用材 3 2 1 ， 3 0 4 L N， 3 1 6 L N) 4 ( 3 0 4 ， 3 0 5 ， 3 4 7， 3 0 4 L N) 2 5 5 免检 5 2压力容器标准 中对奥 氏体不锈钢 的低温性 能检验 要 求 压力容器标准 中对非螺栓构件 的母材 、 热影 响区与焊接应分别提出检验要求。对螺栓用材有 不同的要求 ， 应变强化容器与非应变强化容器有 不同的规定 ， 列于表 l 6 。 表 1 6 压力容器标准 中对奥 氏体 不锈钢材 与焊接接头低温性能的检验要 求 标准号 受检材料 设计温度 检验温度 C 低温检验要求 非螺栓材料 ， 螺 柱用材 一l 9 6 免检 螺母 用材 13 1 J ， 实测 L E G B 1 5 0 2 O 1 1 焊缝 一 l 9 2一1 9 6 一1 9 2 K V 2 3 l J ， 实测 L E 螺柱用应变强化 4 1 J S 3 O 4 O 8 母材、 热影响区、 焊缝 一1 9 6 设计温度 加 0 3 8