20、20G、20g、20R碳素结构钢的区别及使用特点.pdf

2 0 、 2 0 G、 2 0 g 、 2 0 R碳 素 结 构钢 的 区别及使 用 特点 一 艨 电 厂 内容摘要】 文主要对2 0 , 2 0 G 、 2 0 g 、 2 0 R四个钢号的碳隶结构钢在适用标准、 用途、 化学成份、 关 键 词 】 0 ； q 2 0 g 2 0 R区 别 两 必 2 0 、 2 0 G、 2 0 g 2 0 柱这四个钢号均为含 碳量 0 2 0 的碳素结构钢。但它们之 间存 在着较大的差别 ， 价格相差也相当悬殊。设 计与使用中若不能正确选用往往会重者发 生破坏性事故 ， 轻者也会影响使用寿命 或 者也会 造 成优材 劣用 。现 将 这 四个 钢 号 的 区别以及设计 与使用 中应 注意 的地方分述 如下 。 I 适用 的标 准及 用途 不 同 1 1 2 0钢用 于一 般 钢 管 ， 有 三 个 标 准 。 标 准 G B 8 1 6 2适 用于结 构用 无缝 钢管 ； 标 准 G B 8 1 6 3适 用 于 输 送 流 体 用 一 般 无缝 钢管 ； 标 准 G B 3 0 8 7适 用 于低 中 压 锅 炉 无 缝 钢 管 ， 该 标准适用 制造各种 结构低 中压 锅炉 过热蒸汽管、 沸水管及机车锅炉用过热蒸汽 管、 大烟管、 小烟管和拱砖管用 的优 质碳 素 结构钢 热轧 和冷拨 ( 轧 ) 无 缝钢管 。 1 2 2 0 G是制造高压及其以上压力的 蒸汽锅炉 、 管道等用的优质碳素结构钢 。如 广泛 用来制 造介 质温 度 4 3 0 的省 煤器 、 过 热器 、 水 冷壁 、 给水 、 主蒸 汽管 等 。 标 准 G B 5 3 1 0适 用 于 高 压 锅 炉 用 无 缝 钢管 。 1 3 2 0 g 用 于制 造各 种 锅炉 受 压 元件 用 厚度为 6 01 2 0 ra m 的碳 素钢 板 。 标 准 G B 7 1 3适用 于锅 炉用碳 索 钢 和低 应 用 合金 钢 钢也 适用该 标 准 。 1 4 2 0 R适用于中常温压力容器受压 元 件用厚度 为 61 0 O mm 的碳 素钢 。 标准 G B 6 6 5 4适用于压力容器用钢板 。 2 化 学成 份上 的细微 差别 四个钢号 的化 学成份见 表 1 。 从表 1可看 出四个钢号 的化学 成份基 本上是一致 的。但 比较其相应的适 用标 准 后 ， 在化 学成份 上还 略有差别 。 2 1 c t 与 N i 这 两种 元 素在 碳 索 钢 中 是作为杂质残留钢中， 但这两种成份对钢的 性 质只会 带来好 处 。 2 2 铜在碳素钢中也是作为杂质残留 的。铜含量超标 时使钢 的表面存在着铜 的 富集 ， 热加工时的二次加热会使富铜层进一 步增厚 ， 并 向表 面 区域 的奥 氏体 晶界 扩 散 ， 使奥氏体晶界严重脆化 ， 导致工件在外载荷 的作用下 引起表 面脆性 断裂 。因此 ， 在钢 材 需 进行 锻 造及 冲压 的热加 工时 过 高 的铜 含 量将引起 工 件 的开 裂 。必 须对 钢 中铜 的含 量作 出限定 。 可能是 考虑 到 2 O钢 冶炼 用料 的复杂 性 及其作为工件时较多承受热压力加工 在适 用标 准 GB 6 9 9(G B 8 1 6 2、 GB 8 1 6 3 、 GB 3 0 8 7 均注 明化 学 成 份偏 差 应 符 合 标 准 GB 6 9 9) 的文字 说明 中第 3 1 1 1条规定 “ 使 用废 钢 冶 炼 的 钢允 许古 铜 量 不 大 于0 3 0 ”。 第 1 9 一 八 维普资讯 表 1四个钢号 的化学成份 ( ) S P C r Nj Cu V Mo 钢 号 适 用 标 准 C Mn CB8 1 6 2 2 0 0 1 70 2 4 0 1 7 0 3 7 0 3 5 0 0 65 0 0 3 5 0 0 3 5 0 2 5 0 0 CB81 6 3 2 0 GI B 0 8 7 0 1 70 2 4 0 l 7 0 3 7 0 3 5 0 6 5 0 0 3 5 0 0 3 5 0 2 5 0 2 5 0 笛 2 OC GB 5 31 0 0 1 70 2 4 0 1 7 0 3 7 0 3 5 0 6 5 0 0 3 0 0 0 3 0 0 2 5 0 2 5 0 2 0 0 0 8 0 1 5 2 0g CB71 3 0 2 0 0 1 5 0 3 0 O 5 0 0 9 0 0 0 3 5 0 0 3 5 0 3 0 0 3 0 0 3 0 0 0 1 0 1 0 2 0 R CB 66 5 4 0 2 0 0 1 5 0 3 0 0 4 0 0 9 0 0 0 3 0 0 o 3 5 0 3 O 0 3 0 0 3 0 注 ： 1 2 0 G钢 中酸溶铝不 大于 0 0 1 0 ， 暂不作交货依据 但应填人质量证明书中。 2 2 0 g 钢板在满足性能要求的情况下 ， 锰吉量的下限可为 0 4 0 ， 耐厚度大 于 2 5 ram的钢板碳音量 最 大可 到 0 2 2 。 3 为改善 2 0 R的性能， 可舔加微量台金元 素。 3 1 I 2条 又规定 “ 热压 力加 工用 钢 的含 铜 量应 不 大于 0 2 0 ” 。 2 3 炼钢时用锰铁脱氧使锰残留在钢 中。 一般 而言 ， 锰 是有益 元素 。锰 主要溶于 铁索体中而使铁索体强化， 另外 ， 锰还 能增 加珠光体的相对量并使其细化 ， 因而锰能提 高钢 的强度 。但 过 高的 含锰 量 对 焊 接性 能 不利 。考虑 到钢 的综合性 能 ， 锰 的含量 与碳 的含 量应适 当匹配 。因此 G B 7 1 3标 准 中的 2 0 g钢板 和 G B 6 6 5 4标 准 中的 2 0 R钢板 的含 碳量 比其它两种钢有所降低 ， 规定为 O 2 0 0 2 2 ， 而其 含锰量的上 限 比其它 两种 钢 有所提高 ， 分别规定为 0 5 0 0 9 0 、 0 4 0 0 9 0 。 2 4硅也 是 一 种脱 氧剂 而 且它 的脱 氧作用比锰强。硅 固溶于铁素体 中， 提高钢 的强度 ， 但也降低钢的塑性和韧性。因此， 为 了保证 2 0 g及 2 0 R钢有 良好 的 塑性 和 韧 性 ， 特别是时效 冲击韧性和长期的中温使用 性 能。这 两 种钢 中硅 含量 的上 限 比其 它 两 种钢 均有 所 降低 规 定 为不超 过 O 3 0 。 3 机械 性能 的 区别 这四个钢号 的机械性能如表 2所示。 表 2四个 钢号的机械 性能 8 山 nh 截 面厚 度 口 B Ah 玲弯 1 8 0 。 技术 条件 钢号 MP J e l n MP a J b=2B CB8 l 6 2 3 9 2 2 4 5 2 0 2 0 1 5 2 4 5 GB 8 l 6 3 3 9 0 5 3 0 2 0 1 5 2 3 5 (1 5 24 5 20 CB 3 0 盯 2 0 4 1 0 5 5 0 l 5 225 20 2 0 一 ( 转 下 页表 ) 维普资讯 ( 接上页表 ) 纵向 4 1 0 5 5 0 2 4 5 2 4 3 5 G1 3 5 3 1 0 2 0 C 横向 4 0 0 2 1 5 2 2 2 7 6 一 1 6 4 O O 一5 3 0 2 4 5 2 6 d =1 5a 1 6 一 2 5 4 O 0 5 2 0 2 3 5 2 5 d= 1 5 a 2 5 3 6 4 O 0 5 2 0 2 2 5 2 4 d =1 5a GB 71 3 2 0 g 2 9 2 7 3 6 6 0 4 O05 2 0 2 2 5 2 3 d=2a 6 0一 1 0 0 3 9 05 1 0 2 0 5 2 2 d=2 5a 1 0 0一 1 5 0 3 8 0 5 0 0 1 8 5 2 2 d=2 5 a 6 1 6 2 45 2 5 1 6 3 6 2 3 5 2 5 4 O O5 0_ 0 d=2 a GB6 6 5 4 2 0 R 3 l 3 66 0 2 2 5 2 5 6 01 0 0 3 9 05 1 0 2 0 5 2 4 d=2 5a 表中 n 时效冲击值 ， A V型缺 口夏 比冲击试样冲击 吸收功 。 从表 2可看 出 ， 2 0 g及 2 0 R钢 的机 械性 能随钢板 的厚度不 同其要 求也不 同 ， 且 厚度 等级 划分 较细 ， 随着厚 度 的增 加 ， 强度 、 屈服 点及 冲击 韧性指标均 有所 降低 。 2 0 G则 区分为纵 向及横 向试样两 种要 求 。 四种 2 O号钢的高温规定残余伸长应 力 ( MP a ) ， 不小于表 3的数值 。 表 3 四个钢号 高温规定 残余伸 长 应 力 MP a 厚度 温 度 ( 钢号 标准号 mm 2 0 0 2 5 0 3 o0 3 5 0 4 O 0 4 5 0 5 0 0 2 0 GB3 0 8 7 1 9 9 9 1 8 8 1 7 0 1 4 9 1 3 7 1 3 4 1 3 2 2 O G CB5 31 0 1 9 9 5 21 5 1 9 6 1 7 7 1 5 7 1 3 7 9 8 4 9 1 5 1 65 1 5 0 1 3 5 l 3 0 1 2 5 212 5 1 7 5 1 6 0 1 4 5 1 3 0 1 2 5 1 2 0 2 5 3 6 2 Og 3 6 6 0 GB 71 3 1 9 9 7 1 6 5 1 5 0 1 3 5 1 1 2 0 1 1 5 6 0 1 0 0 1 6 0 1 45 1 3 0 1 2 0 l 1 5 1 0 5 1 0 0 1 5 0 1 5 0 1 3 5 1 2 0 l 1 O 1 0 5 9 5 l 8 6 1 6 7 1 5 3 1 3 9 1 2 9 1 2 1 2I 一 3 6 2 O R 3 6 6 0 GB 6 6 5 4 1 9 9 6 1 7 8 1 61 1 4 7 1 3 3 1 2 3 l 1 6 6 0 1 0 0 1 6 4 1 4 7 1 3 5 l 2 3 l 1 3 1 0 6 2l 一 维普资讯 表 4检验 项 目和试验 方法 试 验方 法 序 号 检 验 项 目 2 0 2 0 2 0 G 2 Og 2 0 R GB8 1 6 3 - 8 7 GB 3 08 7 1 9 9 9 GB 5 3 1 0 1 9 9 5 GB 71 3 1 9 9 7 G1 1 6 6 5 4 1 9 96 GB2 2 2 GB2 2 2 GB 2 2 2 l 化 学 成 份 G B 2 2 3 GB 2 2 3 G B 2 2 3 G B2 2 3 GB 2 2 3 GB2 2 8 2 拉 伸 试 验 G B 2 2 8 G B 2 2 8 C 呦 GB 2 2 8 G B 6 3 9 7 3 玲弯 试 验 G B 2 4 4 G B 2 3 2 C B 2 3 2 GB 2 3 2 4 常 温 冲 击试 验 GB 1 2 2 9 GB T 2 2 9 GB 2 1 0 6 5 低温冲击试验 GB 4 1 5 9 6 时 效 冲 击试 验 G B 4 1 6 0 7 高温 拉 伸试 验 G B 4 3 3 8 G B 4 3 3 8 8 永 压 试 验 GB 2 4 1 GB 2 4 1 G B 2 4 1 9 卷 边 试验 GB 2 4 5 1 0 压 扁 试 验 G B 2 4 6 GB 2 4 6 G B 2 4 6 1 1 扩 口试 验 GB 2 4 2 GB 2 4 2 G B 2 4 2 1 2 晶 粒 度检 验 Y B 巧1 4 8 非 金属 夹 1 3 GB1 0 5 61 杂物检验 1 4 显 微 组 织检 验 GB T 1 3 2 9 8 GB 2 2 6 1 5 低倍检验 GB 2 2 6 G B l 9 7 9 1 6 脱 碳层 检 验 G B 2 2 4 GB r 5 7 7 7 1 7 超 声 波检 验 C B 7 7 7 G B T 5 7 7 7 GB m9 7 0 G B T 2 9 7 0 GB 4 1 6 3 l B 涡流检验 G昕7 3 5 GB 7 7 3 5 GB 7 7 3 5 1 9 漏磁检验 G B ， T l 2 6 0 6 2 0 厚度方向试验 GB 5 3 l 3 2 2 维普资讯 4 供货状态及 热处 理要求不 同 这 四种钢中 可能是考虑到对使用寿命 有直 接影 响的因素 ， 仅 有 G B 5 3 1 0的 2 0 G钢 对供货状态及热处理作 了明确规定： 应进行 9 O O9 3 0 C正火 热处理后 交货 ， 热轧管 当终 轧 温 度 大 于 等于 9 0 0 C时 ， 可 以代 替 正 火 ， 以热轧状态交货。 GB 7 1 3的 2 0 g钢 标 准 中注 明钢 板 以热 轧、 控 轧、 正火 及 正 火 加 回火状 态 交 货 ； G B 6 6 5 4的 2 0 R钢标准中注 明以热轧 、 控轧 或正火状态交货 ， 但均役有明确正火、 热处 理的温度或强调热轧后的温度。有关 资料 介绍其正火温度一般 为 8 0 0 9 2 0 ， 回火 温度 为 6 0 0 6 5 0 。 GB 3 0 8 7及 G B 8 1 6 3之 2 0钢 均 注 明 热 轧 以热 轧状 态或热处 理 状态交货 ， 冷轧 以热 处理状态交货。 5 检 验项 目和试 验方 法 的差异 四个钢号 的检 验 项 目和试 验 方 法 如表 4所 示 。队表 4看 出 ， 除 了钢 管与 钢板 的检 验项 目和试验方法有 明显 差异外 ， 三个 钢 管 标准 的检 验项 目也有 明显 不 同。GB 5 3 1 0的 高压 锅 炉 用 无 缝 钢 管 的 检 验 项 目最 多 ， GB 3 0 8 7的 低 中 压 锅 炉 用 无 缝 钢 管 次 之 ， G B 8 1 6 3输送流体用无缝钢管最少。这也在 一 定程度上反 映不 同标准对产 品质量要求 的严格程度。G B 7 1 3的锅炉用 钢板增加 时 效冲击 试 验 ， 这 是 因为 残 留 在 碳 钢 中氮 元 素 ， 在 温度 3 0 0 左右 ， 与碳元素生成化合 物 ， 将大 大降低 钢材 的时效 冲击 韧性 。 6 总 结 综上所 述可 见 四个 钢 号有 着较 大 的差 别。根据使用要求必须选择相适应的标准 ， 即 对 条 钢 适 用G B 6 9 9 ， 一 般 钢 管 适 用 G B 8 1 6 3 ， 输 送 流体 用 一 般 无 缝 钢管 适 用 G B 8 1 6 3， 低 中 压 锅 炉 用 无 缝 钢 管 适 用 G B 3 0 8 7 ， 高 压 锅 炉 钢 管 适 用 GB 5 3 1 0， 锅 炉 受压元件钢板适用 G B 7 1 3 ， 压力容器及其附 件适 用 GB 6 6 5 4 。决 不 能 用 G B 3 0 8 7 的 钢 管 ，更 不 能 用GB 8 1 6 3 的 钢 管 来 替 代 GB 5 3 1 0的钢 管 。 而更为重要的是在 设计及订货时就要 作 出准确 的选 择 。 因为 这 四个 钢 号 在成 品 检验时是很难鉴别 的。另外 ， 在到货验收时 一 定 要 以设 计 及 订货 时确 定 的 国 家标 准及 钢 号进 行 验 收 ， 而 决 不 能 简单 地 统 一 以 2 O 钢来 验牧 。 ( 上接第 l 2页) 符合技术评审要求 。 2 A3 3 5 1 9 1和 WB 3 6钢 高 压 管 件 的 设 计符合 国家和电力行业有关标准 、 规范的要 求 ， 研 制 的 A 3 3 5 1 9 1和 WB 3 6钢 热 压 三 通 和热 压弯头 的热 加 工 成 型工艺 和热 处 理工 艺是可行的 上述两种材料的三通和弯头 的有 限元计 算 分析 和应 力 测试 结果 基 本 吻 合 ， 强度 能够满足设