GB713-2014 《锅炉和压力容器用钢板》标准修订情况介绍及内容要点分析.pdf

GB 713-2014 锅炉和压力容器用钢板标准修订情况介绍锅炉和压力容器用钢板标准修订情况介绍及内容要点分析及内容要点分析 1 GB 7131 GB 713锅炉和压力容器用钢板标准修订背景锅炉和压力容器用钢板标准修订背景 GB 713-2008锅炉和压力容器用钢板标准1（以下简称GB 713-2008）于 2008 年 9 月 1 日起实施。2012 年 7 月 1 日，国家标准化管理委员会批准了GB 713-2008锅炉和压力容器用钢板国家标准第 1 号修改单2近年来，欧洲标准EN 10028-2009压力容器用钢板提高了锅炉及压力容器用钢的技术要求，特别是EN 10028.2-2009（以下简称GB 713 第 1 号修改单） ，并于 2012 年 10 月 1 日起实施。 3和EN 10028.3-20094中大大降低钢中S、P元素含量，提高冲击功要求；在国内，锅炉容器行业对钢板的成分控制、性能水平等要求越来越高。随着国内钢厂冶金装备水平和产品开发实力的不断提高，新产品不断出现，在不同领域、关键设备等实现了应用，并取得了良好的效果，有的达到了国际先进水平。因此，对GB 713-2008 进行修改势在必行。52014 年 6 月 24 日，国家标准化管理委员会发布了GB 713-2014锅炉和压力容器用钢板 62 2 GB 713GB 713- -20142014 修订的主要内容修订的主要内容 （以下简称GB 713-2014）,并将于 2015 年4 月 1 日实施。 从 GB 713-2014 内容来看， 标准修订的主要内容为： 扩大钢板厚度范围； 纳入新牌号： Q420R、07Cr2AlMoR 和 12Cr2Mo1VR； 降低各牌号的 S、P 含量上限； 提高各牌号的夏比 V 型冲击功指标； 规定钢锭、电渣重熔坯压缩比； 规定大单重钢板组批原则。 3 3 GB 713GB 713- -20142014 标准内容要点分析标准内容要点分析 3 . 1 钢板厚度范围的变化 近年来，承压设备的设计、建造在不断朝高参数化方向发展，73 . 2 牌号表示方法 从而使材料规格也不断地大型化。GB 713-2014 适用的钢板厚度范围为：3mm250mm，相关牌号厚度变化见表 1。 GB 713-2014 中牌号的表示方法与 GB 713-2008 保持一致， 即碳素钢或碳锰钢和不含铬、 钼的低合金高强度钢，用“Q+屈服强度+R”来表示。其中，GB 713 第 1 号修改单中加入的 17MnNiVNbR 牌号，由于其屈服强度为 420MPa 级且未有意添加铬、 钼元素， 所以在 GB 713-2014 中， 牌号改为： “Q420R” ；钼钢、铬-钼钢的牌号表示方法与 GB 713-2008 保持一致，未作改动。 3 . 3 厚度允许偏差的变化 GB 713-2014 增加了钢板厚度可按C类偏差供货的要求。 GB/T 709-2006 标准要求， 厚度C类偏差为：固定负偏差为零，按公称厚度规定正偏差。8 按C类厚度偏差供货的钢板要求高于按B类厚度偏差供货的钢板。这也与GB 19189-2011压力容器用调质高强度钢板和GB 3531-2014低温压力容器用钢板等标准要求相一致。删去GB 713-2008 中“根据需方要求，经供需双方协议，可供应减小负偏差且公差不变的钢板。 ”的要求。此项规定中的厚度偏差在GB/T 709-2006 标准中未提出，钢厂不好组织生产，用户不好进行验收，操作性也不强。 表表 1 1 GB 713GB 713- -20142014 标准中相关牌号厚度变化标准中相关牌号厚度变化 牌号牌号 GB713-2008 中厚度范围中厚度范围（mm） GB 713-2014 中厚度中厚度范围范围(mm) EN10028-2:2009 相相应牌号厚度范围应牌号厚度范围(mm) 备注备注 Q245R 3150 3250 250 相当于 P 2 6 5 G H Q345R 3200 3250 250 相当于 P 3 5 5 G H Q370R 1060 10100 E N标准中无对应牌号 Q420R 1030 E N标准中无对应牌号 15CrMoR 6150 6200 250 相当于 1 3 C r M o 4 - 5 14Cr1MoR 6150 6200 250 相当于 1 3 C r M o S i 5 - 5 12Cr2Mo1R 6150 6200 250 相当于 1 0 C r M o 9 - 1 0 12Cr2Mo1VR 6200 250 相当于 1 3 C r M o V 9 - 1 0 3 . 4 牌号 GB 713-2014 中共纳入 12 个钢牌号，较GB 713-2008 增加 3 个牌号。新纳入了武钢研制的 600MPa级正火型钢Q420R、抗H23 . 4 . 1 Q 4 2 0 R ( 1 7 M n N i V N b R ) S腐蚀压力容器用钢 07Cr2AlMoR和舞阳钢厂研制的 12Cr2Mo1VR钢。GB 713-2014 中相关钢牌号简介见表 2。 Q420R(GB 713 第 1 号修改单以 17MnNiVNbR牌号加入)具有高强度、高韧性及良好的焊接性能，是汽车罐车罐体专用低合金钢。国外一般采用Rm610MPa级的高强度钢，其罐体壁厚较小，自重系数相应降低，从而提高了槽车的容重比和运载效率，并为槽车向大型化发展奠定了基础。由于原15MnVR和 15MnVNR钢的冲击韧性和焊接性能均不理想， 导致我国的液化石油气和液氨等槽车的罐体材料几乎全部采用 16MnR钢，致使罐体壁厚较大，自重系数相应加大，容重比小，运载效率低。由合肥通用机械研究院提出，并与武汉钢铁（集团）公司等单位一起共同开发了 600MPa级的正火型17MnNiVNbR钢板， 2009 年， 通过全国锅炉压力容器标准化技术委员会技术评审， 明确了 17MnNiVNbR钢板可以适用于移动压力容器的制造。3 . 4 . 2 0 7 C r 2 A l M o R 11 此牌号钢板为抗H2S应力腐蚀压力容器用钢板。在 12Cr2AlMoV的基础上进行改进，去掉钒，一般添加适量稀土元素。稀土对钢中残留的有害非金属元素具有极大的亲和力，不仅可以进一步脱除钢材中残留的O、S、P等有害成分，而且还可以改变了钢中的硫化物和氧化物的形态，在降低钢中夹杂物的总数量的同时，也使钢中大块的条状硫化物改变成为球状和细小的硫化物，从而提高材料的韧性，并改善材料的焊接性能、提高钢材的耐腐蚀性能。在氢腐蚀环境中，钢材当中的夹杂物尺寸越小，其抗氢渗透的可能性越低。12此牌号在被列入GB 713-2014 前为 07Cr2AlMoRE，由武钢集团公司和武汉市润之达石化设备有限公司联合开展研制，并经全国压力容器标准化技术委员会进行了技术评审，列为GB 150-1998钢制压力容器标准案例（案例编号：CC-P007-1） ，成功应用于一批大型塔器、塔盘和换热器产品。此牌号钢板产品可与已列入GB 150.2-2011压力容器 第 2 部分：材料标准（以下简称GB 150.2-2011）13 附录A中 08Cr2AlMo换热管配套使用，两牌号实属同一钢品种。 表表 2 2 GB 713GB 713- -20142014 中相关钢牌号简介中相关钢牌号简介 类类别别 牌号牌号 简介简介 备注备注 碳素钢和碳锰系低合金钢 Q245R 自 GB 6654-1986压力容器用碳素钢和低合金钢厚钢板标准开始纳入压力容器专用钢板标准。改进了原来锅炉用钢板 20g 的化学成分，适当降低碳含量上限，增加锰含量上限。原牌号为 20R。是 GB 713 标准中的碳素钢牌号。 锰含量比普通 2 0钢高，可属碳锰钢，锰含量与 E N标准中同级别钢牌号相当 Q345R 是锅炉、压力容器中应用范围最广、使用量最大的一个牌号。广泛应用于制造单层卷焊容器、多层包扎容器、整体多层夹紧容器、热套容器和球形容器。 允许添加 N b 、V 、N i等元素，可提高钢板的韧性指标。 Q370R Q345R 钢板的改进型。焊接性、抗硫化氢应力腐蚀性能与 Q345R 相近，强度比 Q345R 稍高、韧性大为提高。应用于大型球形储罐的建造。 原牌号为1 5 M n N b R Q420R 汽车罐车罐体专用钢板。具有高强度、高韧性及良好的焊接性能。强度为600MPa 级的正火型钢板。 G B 7 1 3第 1号修改单以1 7 M n N i V N b R牌号加入 锰钼和锰镍钼 系低合金钢 18MnMoNbR 在美国 ASTM A302 Gr.B 钢基础上发展起来的用于氨合成塔和尿素合成塔等单层厚壁容器及锅炉汽包用钢板。 13MnNiMoR 1978 年我国开始研制。 用以制造超高压电站锅炉和亚临界电站锅炉的汽包壳体以及一些大型高压容器，代替当时从西德进口的BHW35 特厚钢板，并于 1985 年 10 月经冶金、 机械两部鉴定转产。 韧性较同规格18MnMoNbR高。 9，10 铬钼系和铬钼钒系中温用钢板 15CrMoR 使用量较大的 1.0Cr-0.5Mo 中温抗氢钢。 14Cr1MoR 炼油和化肥装置中使用量较大的 1.25Cr-0.5Mo-0.65Si 中温抗氢钢。 12Cr2Mo1R 用于高设计参数（温度、压力）设备的 2.25Cr-1.0Mo 中温抗氢钢。 12Cr1MoVR 高压、超高压、亚临界电站锅炉用 1.0Cr-0.3Mo-0.25V 钢板。钢中合金元素总量约为 2.25Cr-1.0Mo 钢的 1/2， 575的持久强度约为 2.25Cr-1.0Mo钢的 1.1 倍。可用于金属壁温不超过 565的锅炉集箱和主蒸汽管道等受压元件。 12Cr2Mo1VR 改进型 2.25Cr-1Mo-0.30V 系中温抗氢钢钢板。常用于重质油裂化和煤液化等工艺设备（设计温度需达 482）上。 由 1 2 C r 2 M o 1 R改进而来 07Cr2AlMoR 抗H20 7 C r 2 A l M o R E 曾列为 G B 1 5 0 - 1 9 9 8标准案例 S应力腐蚀压力容器用钢板， 一般添加适量稀土元素。 与GB 150.2-2011附录A中 08Cr2AlMo换热管实属同一钢品种。 3 . 4 . 3 1 2 C r 2 M o 1 V R 此牌号为改进型（Modified）2.25Cr-1Mo-0.30V 中温用钢板，常用于重质油裂化和煤液化等工艺的设备（设计温度需达 482）上。在传统的 2.25Cr-1Mo 抗氢钢中加入 0.25%0.35%V，同时调整其他微量元素，大幅度降低钢材中 S,P 等杂质，Sn、Sb 等有害元素。比传统的 2.25Cr-1Mo 抗氢钢提高了强度和韧性、抗高温氢腐蚀性能、抗氢脆性能和抗回火脆化性能等。此牌号已列入了 GB 150.2-2011 的附录 A 中。 3 . 5 化学成分 近年来，冶金技术有了突飞猛进的发展，承压设备用钢材的纯净化程度不断提升。钢材的纯净化，不仅可以改善承压设备的制造工艺性 （如焊接性） ， 更重要的是能显著改善承压设备用钢材的使用性能，从而大大提高了承压设备的使用安全性。143 . 5 . 1 降低相关牌号的 P 、S 含量; 严格控制 1 2 C r 2 M o 1 V R 的 P 、S 成品化学成分允许偏差 GB 713-2014 以提高钢材的纯净度为基础，对标准化学成分作了相关的规定。 随着国内冶金装备脱磷、脱硫能力的提高，GB 713-2014 参考了 EN10028-2：2009 和 EN10028-3：2009 中大大降低 P235、P265、P355、P460 钢中 S、P 含量的要求，调整 Q245R、Q345R、Q370R 钢 S、P含量范围，Q245R、Q345R 钢中 S 含量要求由 S0.015降低到 S0.010，Q370R 钢中 S、P 含量要求由原来的 S0.015、P0.025降低为 S0.010、P0.020。 GB/T 222-2006钢的成品化学成品允许公差标准表 2 中规定P、S元素的成品化学成分允许偏差均为“+0.005%” ，而P元素对 12Cr2Mo1VR的回火脆化敏感度很大，12Cr2Mo1VR一般用在高设计参数加氢反应器等重要装备上，所以必须严格控制P、S等元素的成品化学成分允许偏差。GB 713-2014 规定 ：“12Cr2Mo1VR钢成品化学分析允许偏差：P0+0.003%，S0+0.002%3 . 5 . 2 对化学成分表及相关规定作一定调整 。 ”这一规定与GB 150.2-2011 附录A一致。 对 GB 713-2008 化学成分表作了调整。将残余元素、Alt 等元素含量、总量等要求纳入化学成分表中。 原标准中， Q245R 和 Q345R 在化学成分表中只规定 C、 Si、 Mn、 P、 S、 Alt 等元素成分。 GB 713-2014的化学成分表列出了包括 Cr、Ni、Cu、Mo、Nb、V、Ti 及其他元素在内的 14 项元素成分（见表 3） 。Cr、Ni、Cu、Mo 元素为炼钢残余元素，另外用文字规定了它们的含量要求；Nb、V、Ti 为微合金化元素，化学成分表中规定了它们单个元素成分含量上限，在标准附加文字条款中也规定了它们的总量上限要求。Q245R 和 Q345R 等钢可以利用微合金化元素 Nb、V、Ti 的碳氮化物的析出强化，使原始奥氏体晶粒充分细化，提高钢的韧性。 由于板厚效应（钢板的Rel或Rp0.2和RmGB 713-2014 将规定碳当量 （CEV） 列为协议项目， 与GB 713-2008 相比， 增加了对新纳入牌号Q420R的要求。对碳素钢和碳锰系低合金钢作碳当量要求与承压设备的建造过程有着密切联系。承压设备通常需要通过焊接来建造，确定承压设备安全性和焊接预热水平，以避免氢劣化，关键取决于精确的母体金属成分、碳当量（CEV） ，并取决于焊接金属成分。一般随钢板厚度增加而减小）的原因，GB 713-2014 对厚度大于 60mm的Q345R、Q370R和Q245R作出了调整C或Mn元素含量上限的规定，使上述三牌号的厚钢板的力学性能满足标准要求。 15 在承压设备建造和焊接技术标准中，通常推荐焊接最低预热温度，而在这些标准中，碳素钢和碳锰系低合金钢的预热温度一般都比较低，所以，在钢材订货时对碳当量（CEV）作出协议要求，为重要承压设备的建造，特别是为制定焊接工艺（确定预热温度） ，提供了较为准确的基础数据。 表表 3 Q243 Q245R5R 和和 Q345RQ345R 化学成分表化学成分表 标准 牌号 化学成分(质量分数)% C Si Mn Cu Ni Cr Mo Nb V Ti Alt P S 其他 GB713-2008 Q245R 0.20 0.35 0.50 1.00 0.020 0.025 0.015 Cu+Ni +Cr+Mo 0.70 GB713(报批稿) 0.20 0.35 0.50 1.10 0.30 0.30 0.30 0.08 0.050 0.050 0.030 0.020 0.025 0.010 GB713-2008 Q345R 0.20 0.55 1.20 1.60 0.020 0.025 0.015 GB713(报批稿) 0.20 0.55 1.20 1.70 0.30 0.30 0.30 0.08 0.050 0.050 0.030 0.020 0.025 0.010 3 . 6 制造方法 3 . 6 . 1 增加了炉外精炼要求 为进一步加强承压设备用钢的质量，确保承压设备本体安全，GB 713-2014 增加了钢材炉外精炼的要求。炉外精炼能提高钢的纯净度，我国压力容器专用钢板标准均已要求采用炉外精炼的冶炼技术。 3 . 6 . 2 增加了电渣重熔坯压缩比要求 GB 713-2014扩大了钢板厚度范围。近年来，国内部分钢厂已采用电渣重熔坯轧制厚钢板。电渣重熔坯组织致密，成分均匀，在宽阔的温度区间内，具有良好的加工塑性，可以生产高性能特厚板，所以，相应允许更小的加工压缩比。 3 . 7 交货状态 GB 713-2014 对交货状态的相关技术要求，基本是针对锰钼和锰镍钼系低合金钢板与铬钼系和铬钼钒系中温用钢板提出的。 3 . 7 . 1 对部分铬钼系钢板的回火温度作了调整 调整 15CrMoR和 14Cr1MoR钢板的最低回火温度。由原来的 620调整到 650。15CrMoR和14Cr1MoR钢板中，含有较多中等碳化物形成元素，因此其回火抗力较大，所以，在回火工艺中，适当提高回火温度，能使得钢中贝氏体得到充分分解，得到较为理想的“铁素体+珠光体+少量细小弥散分布的回火贝氏体”组织。提高回火温度，也可改善碳化物的稳定性，增加稳定碳化物的析出量。碳化物的稳定性特别是钢中晶界处碳化物的稳定性决定了氢腐蚀反应的进程，所以适当提高回火温度还能提高钢板抗氢腐蚀的能力。16NB/T 47015-2011压力容器焊接规程标准中，表 5 给出了焊后热处理推荐规范，其中Fe-4 钢的最低焊后热处理温度是 650，15CrMoR和 14Cr1MoR钢板制压力容器建造过程中，一般都需进行多次焊后热处理，且标准规定焊后热处理的温度一般不得高于钢板的回火温度。钢厂实际生产过程中的回火温度也高于 650，如 15CrMoR钢板，有的钢厂采用 740进行回火173 . 8 力学性能 。所以对以上两种铬钼钢板的回火温度的调整是合理的。 随着国内各钢厂生产的锅炉和压力容器用钢的实物质量及性能水平的提高， 参考 EN10028-2： 2009标准要求，进一步提高国内锅炉和压力容器用钢的冲击功指标，从 GB 713 第 1 号修改单开始，标准提高了 Q245R、Q345R、Q370R、18MnMoNbR、13MnNiMoR、15CrMoR、14Cr1MoR、12Cr2Mo1R、12Cr1MoVR 钢的冲击功指标，见表 4。 表表 4 4 标准修订前后相关牌号夏比（标准修订前后相关牌号夏比（V V 型缺口）冲击吸收能量表型缺口）冲击吸收能量表 牌 号 原规定 修改后 温度/ V型冲击功AKV温度/ /J 冲击功KV2/J Q245R 0 31 0 34 Q345R 0 34 0 41 Q370R -20 34 -20 47 18MnMoNbR 0 41 0 47 13MnNiMoR 0 41 0 47 15CrMoR 20 31 20 47 14Cr1MoR 20 34 20 47 12Cr2Mo1R 20 34 20 47 12Cr1MoVR 20 34 20 47 3 . 9 增加了抗氢致开裂试验的规范性附录 碳钢或低合金钢在湿H2S环境（H23 . 1 0 超声检测 S浓度大于 55ppm，温度：0150，尤以室温最为敏感，pH值较低）下可能发生氢致开裂现象。GB 713-2014 以规范性附录A的形式提出了抗氢致开裂（HIC）试验要求。如需方需要钢厂提供抗氢致开裂（HIC）钢板，则钢厂需按附录A要求进行抗氢致开裂试验，并明确级别。我国国家标准GB/T 8650-2006管线钢和压力容器钢抗氢致开裂评定方法修改采用了美国腐蚀工程师协会标准NACE TM0284-2003，标准给出了试验及评定的方法。GB 713-2014 规范性附录A中明确了试验评定的验收级别，与EN 10028-2:2009 规范性附录D验收级别判定数据一致。 GB 713-2014 增加了按 GB/T 28297厚钢板超声自动检测方法标准进行钢板超声检测的要求。 3 . 1 1 其他附加要求 GB 713-2014 在附加要求中以协议项目提出： “可规定临氢用途铬钼钢板的附加技术要求。 ” 临氢用途铬钼钢板一般用于重要的承压设备上 （如加氢反应器等设备） ， 所以一般均在订货时提出附加要求。诸如：加严化学成分、为超纯净钢指定 J 和 X 因子、对晶粒度提出要求、硬度要求、指定步冷试验、附加高温拉伸试验以及指定低温条件下且经过焊后热处理（PWHT）后的冲击试验值等要求。 3 . 1 2 调整组批规则 3 . 1 2 . 1 规定大单重钢板组批原则 由于钢板厚度范围扩大，目前国内部分钢厂已供货重量超过 30t 的超重钢板，而 GB 713-2008 中未明确单重超过 30t 的钢板组批要求， 参考 GB 3531 的要求， 增加 “单张重量超过 30t 的钢板按轧制张组批。” 3 . 1 2 . 2 增加 “正火后加速冷却加回火状态交货的钢板，按热处理张组批。”的要求 随着连铸连轧工艺的发展，轧制张钢板一般都很长，受热处理设备限制，一张原轧制钢板不可能同时同炉进行热处理，即热处理工艺不完全相同，所以组织性能不可能完全相同。厚度大于 60mm 的铬钼钢板正火后加速冷却加回火热处理，是为了保证经热处理后，厚板的心部能得到贝氏体和贝氏体回火组织，从而保证力学性能。为检验热处理效果，GB 713-2014 明确要求按热处理张组批更合理。 4 4 GB 713GB 713 标准的发展标准的发展趋势趋势 从制订GB 713-2008 标准开始，我国承压设备专用钢板标准就一直以国际标准（ISO 9328-2）和国外先进标准（如：EN 10028-2 等国外标准）为参考采标对象。相关技术要求（如P、S含量，钢的纯净度指标等）已与国际和国外先进标准接轨。我国与国外标准之间的互认工作也有了最新进展。GB 150.2-2011 标准列入了ISO（EN）标准中的P265GH和P355GH两个钢板牌号，间接表达了我国压力容器行业将GB 713 标准纳入相应国际标准的愿望。102013 版的ASME BPVC规范第II卷已经增补了新的材料牌号标准，将GB713-2008 的材料纳入了ASME规范，标准号为SA/GB713，并提出了相应的附加技术要求。18 随着全球经济一体化加速发展，我国承压设备专用钢板标准必将在国际范围内得到认可。 5 5 结语结语 修订后的 GB 713-2014锅炉和压力容器用钢板标准扩大了钢板厚度范围、增加了新牌号、提高了钢板的韧性指标和冶炼的纯净度等要求，使标准的技术水平进一步得到提高。 我国承压设备专用钢板标准进一步与国际和国外先进标准接轨，同时在国际范围内，已逐渐被认可。 参考文献：参考文献： 1 GB 713-2008，锅炉和压力容器用钢板S. 2 GB 713-2008锅炉和压力容器用钢板国家标准第 1 号修改单S. 3 EN 10028-2:2009，Flat products made of steels for pressure purposes Part 2：Non-alloy and alloy steels with speci