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一 锅炉压力容器材料标准概况国标GB713 2008锅炉和压力容器用钢板 是对GB713 1997锅炉用钢板和GB6654 1996压力容器用钢板两个标准进行修订合并而成 2008年9月1日实施 我国压力容器用钢板标准有3个国家标准 即 1 GB6654 1996压力容器用钢板 该标准在1998年4月23日和2000年9月26日 由国家技术监督局发布了第1号 第2号修改通知单 内容分别为增加新牌号15MnNbR和对原牌号钢的P S含量 冲击温度 冲击功值 冶炼方法进行了调整 2 GB3531 1996低温压力容器用低合金钢钢板 该标准在2000年9月26日由国家技术监督局发布了第1号修改通知单 取消了原标准中牌号09Mn2VDR 并对其他原牌号的P S含量 冶炼方法及16MnD的冲击功值进行了调整 3 GB19189 2003压力容器用调质高强度钢板 另外 国标GB150 1998钢制压力容器中附录A包含有14GrlMoR钢板标准 在附录H中包含有l2Gr2MolR钢板标准 除上述外 GB150 1998还规定了用于制造压力容器的其它钢板标准的材料牌号 这些牌号的材料 在相关标准未修订发布实施前仍然继续使用 具体如下 3 GB19189 2003压力容器用调质高强度钢板 另外 国标GB150 1998钢制压力容器中附录A包含有14GrlMoR钢板标准 在附录H中包含有l2Gr2MolR钢板标准 除上述外 GB150 1998还规定了用于制造压力容器的其它钢板标准的材料牌号 这些牌号的材料 在相关标准未修订发布实施前仍然继续使用 具体如下 1 GB912 89碳素结构钢和低合金结构钢热轧薄钢板及钢带和GB T3274 2007碳素结构钢和低合金结构钢热轧厚钢板和钢带中的牌号有 Q235 A F Q235一A Q235一B Q235一c 2 GB4237 2007不锈钢热轧钢板和钢带中的牌号有 0Crl3A1 0Crl3 0Crl8Ni 0Crl8Nil0Ti0Crl7Nil2Mo2 0Crl8Nil2Mo2Ti0Crl9Nil3M03 00Crl9Ni10 00Crl7Ni14M02 00Crl9Ni13M03 0Crl8Ni5Mo3Si2 我国锅炉用钢板标准只有1个国家标准 即GB713 1997锅炉用钢板 其主要钢号有 20g 16Mng 15CrMoVg 19Mng 22Mng等 但现行蒸汽锅炉安全技术监察规程规定 下列6个国家标准和2个部颁标准中的某些牌号钢板可用于制造锅炉部件 1 GB T700 2006碳素结构钢 替代GB T700 1988 标准中牌号Q235一A和Q235一B 2 GB T3274 2007碳素结构钢和低合金结构钢热轧厚钢板和钢带 替代GB T3274 1988 标准中牌号Q235一C和Q235 D 3 GB T710 1991优质碳素结构钢和低合金结构钢热轧薄钢板和钢带 替代GB T3274 1988 标准中牌号15和20 4 GB T711 1988优质碳素结构钢和低合金结构钢热轧厚钢板和宽钢带 替代GB T3274一1988 标准中牌号l5和20 5 GB T13237 1991优质碳素结构钢冷轧薄钢板和钢带 替代GB T3274 1988 标准中牌号l5和20 6 GB T6654 1996压力容器用钢板标准中牌号20R和16MnR 但应补做时效冲击试验合格 该标准于2008年9月1日废止 在新修订的GB713 2008标准中 引进国际国外标准中通用的 典型的且国内已生产使用的牌号 如14Gr1MoR GB150 1998附录A中 和12Gr2M01R GB150 1998附录H中 淘汰原标准中性能差的 用户不满意的牌号 如15MnVR和15MnVNR 反映国内轧钢和冶炼技术进步 降低S P等杂质含量 提高钢的力学性能和加工性能 所以 GB713 2008相对于GB713 1997和GB6654 1996有较大变化 一 标准名称变化 GB6654 1996标准的名称为 压力容器用钢板 GB713 1997标准的名称为 锅炉用钢板 本标准GB713 2008标准的名称为 锅炉和压力容器用钢板 二 牌号表示方法 碳素钢和低合金高强度钢的牌号用屈服强度值 屈服强度的 屈 字和压力容器的 容 字的汉语拼音首位字母表示 例如Q245R Q345R 钼钢 铬 钼钢的牌号 用平均含碳量和合金元素字母 压力容器 容 字的汉语拼音首位字母表示 例如14CrlMoR 15CrMoR 三 尺寸 重量 外形及允许偏差 1 尺寸范围随着锅炉和压力容器行业的不断发展 要求钢板尺寸规格加大 轧机不断改造更新 并引进宽厚板生产线 因此原标准钢板宽度 厚度已不能满足目前行业发展的要求 本标准将原标准宽度3800mm加宽到了4800mm 原因 宝钢的5米轧机已投产 另与GB T709 2006标准相一致 钢板厚度由原标准下限6mm改为3mm 上限厚度由原标准l00mm 120mm 150mm增加到150mm 200mm 尺寸 外形及允许偏差应符合GB T709的规定 Q245R 20g 原150mm 和20R 原100mm 统一提到150mm Q345R 19Mng 16Mng 原150mm 和16MnR 原120mm 统一提到200mm Q370R 15MnNbR不变 60mm 15CrMoR 由15CrMog和15CrMoR 原100mm 提高到150mm 18MnMoNbR和12Cr1MoVR不变 100mm 13MnNbMoR 13MnNiMoNbg 原150mm 和13MnNiMoNbg 原120mm 统一提到150mm 14Cr1MoR和12Cr1Mo1R均为150mm 2 厚度偏差标准GB713 1997和GB6654 1996规定钢板厚度负偏差为 0 25mm 正偏差随宽度增加而增加 本标准的厚度偏差直接采用GB T709 2006 热轧钢板和钢带的尺寸 外形 重量及允许偏差 标准中的B类偏差 即固定负偏差为 0 3mm 3 计算理论重量的厚度钢板按理论重量交货 理论计重采用的厚度为钢板允许的最大厚度和最小厚度的算术平均值 计算结果与原标准公称厚度加上附加值的计算方法一样 方法简单 省去了计算附加值的表 其他的尺寸 外形按GB T709 2006标准执行 四 牌号 本标准将20g和20R 16Mng 19Mng和16MnR 13MnNiCrM0NI1g和13MnNiMoNbR 15CrMog和15CrMoR9个牌号分别进行了合并 这些牌号成分和性能基本一样 16Mng和19Mng在C含量上限差0 02 屈服强度 355MPa 比16MnR高10MPa 其他成分和性能基本相同 完全可以合并 15MnVR 15MnVNR和22Mng3个牌号存在强度波动较大 韧性偏低 成分性能不合理及不对应等诸多问题 经征求用户的意见 淘汰了上述3个牌号 为满足石化行业的需求 推进铬一钼钢国产化进程 本标准增加了14CrlMoR和12Cr2MolR两个牌号 14Cr1MoR 石化行业中常用 舞钢引进ASTMA387Gr11研制开发 成份和性能均匀 各向异性小 抗层状撕裂性强 12Cr2Mo1R 热强刚 强度高 韧性和抗氢性能好 适用于热壁和加氢等压力容器 舞钢引进ASTMA387Gr22研制开发 五 化学成分 1 GB7l3 2008钢的牌号和化学成分见表1 2 调整Q245R钢Mn含量范围 将原20R的Mn含量下限提高了0 1 将原20R和20g的Mn含量上限分别提高0 1 同时取消了si含量的下限 3 19Mng与16Mng 16MnR合并后 C Mn含量按原16Mng 16MnR含量执行 C Si含量不规定下限 4 本标准规定 全铝Alt含量可以用测定酸溶铝含量代替 此时酸溶铝Als含量应不小于0 015 炼钢生产工艺中为了降低钢中的含氧量 常用铝 钡 钙 硅 锰等脱氧材料 或其复合合金 与氧发生反应成氧化物炉渣上浮到钢水上层而降低钢中的氧含量 其中铝是优良的脱氧剂 铝易与氧反应生成Al2O3 极少量氮化铝 同时有部分单质铝溶入钢中 这部分单质铝可被酸溶解称为酸溶铝 而极少量的Al2O3也会滞留在钢中形成夹杂物 降低钢的性能 这部分Al2O3一般不易被酸溶解 单质铝和Al2O3的总含量成为全铝 含量 Als代表的是钢中的酸溶铝含量 Alt代表的是钢中的全铝含量 钢中的铝分酸溶铝和酸不溶铝 游离铝能够被酸溶解 称为酸溶铝 一般要求酸溶铝与全铝的比值大于90 Als Alt含量相差越大 说明夹杂物越多 本标准规定酸溶铝Als含量 0 015 而全溶铝含量 0 020 如果钢中加入Nb Ti V等微量几素 Alt含量的下限不适用 材料复验时 成品钢板的化学成分 化学分析 允许偏差应符合GB T222的规定 应注意区分熔炼分析和化学分析两个概念 熔炼分析 炉前分析仪 是指钢液浇铸过程中采取样锭 然后进一步制成试样并对其进行的化学分析 分析结果表示同一炉 罐 钢液的平均化学成分 成品分析 钢铁化学成分分析仪 是指在经过加工的产品钢材 包括钢胚 上采取试样 然后对其进行的化学分析 成品分析主要用于验证化学成分 又称验证分析 由于钢液在结晶过程中产生元素的不均匀性分布 偏析 成品分析的成分值有时与熔炼分析的成分值不同 六 力学性能和工艺性能 1 冲击试验温度原锅炉用钢板要求做常温冲击试验 压力容器用钢板部分牌号要求做0 和 20 冲击试验 而本标准只规定了一个冲击试验温度 即Q245R Q345R 18MnMoNbR 13MnNiMoR做O 冲击 2 调整冲击功 Q245R由原20R的27J提高到31J Q345R由原16MnR的31J提高到34J 18MnMoNbR 13MnNiMoR两个牌号由原标准31J和34J提高到41J 为满足不同环境对容器的使用要求 将原GB6654 1996中规定 根据需方要求 并在合同中注明 20R 16MnR 15MnVR的V形缺口常温冲击功可按34J交货 15MnVR 18MnMoNbR的V形缺口常温冲击功可按41J交货 和 经供需双方协议 16MnR可进行 20 的V形冲击试验 冲击功不小于24J 而本标准中6 4 1 2规定 根据需方要求 经供需双方协议 Q245R Q345R和13MnNiMoR钢板可进行一20 冲击试验 代替本标准表2中的0 冲击试验 其冲击功值应符合本标准表2的规定 3 取消20g 16Mng的时效冲击试验 由于技术进步和产品质量的提高 钢厂在冶炼时添加一些Nb V 等微量元素 采用Al进行脱氧 二次冶炼 精炼 等方法来改善钢的性能 保证了钢的晶粒细化 所以不再保留时效冲击试验 七 扩大了批重交货的重量 原GB6654 1996中7 2规定 钢板应成批验收 每批钢板由同一炉罐号 同一厚度 同一热处理制度的钢板组成 钢板厚度6 16mm的每批重量 15t 厚度 16mm的每批重量 25t 原GB713 1997中6 2规定 每批重量不大于25t 而本标准8 2中规定 钢板应成批验收 每批钢板由同一炉罐号 同一厚度 同一轧制或热处理制度的钢板组成 每批重量 30t 另外 对长期生产质量稳定的钢厂 提出申请报告并附出厂检验数据 由国家特种设备安全监察机构审查合格批准后 按批准扩大的批重交货 炼钢过程 烧结 炼铁 炼钢 连铸 模铸 轧钢烧结 就是把铁矿粉造块 为高炉提供精料的一种方法 是利用铁矿粉 熔剂 燃料及返矿按一定比例制成块状冶炼原料的一个过程 炼铁 高炉的冶炼过程主要目的是用铁矿石经济高效的得到温度和成分合乎要求的液态生铁 炼钢 广义上说就是铁水通过氧化反应脱碳 升温 合金化的过程 它的主要任务是脱碳 脱氧 升温 去除气体和非金属夹杂 合金化 连铸 就是合格钢水在铸机中冷却成坯的过程 轧钢 在旋转的轧辊间改变钢坯形状的压力加工过程 转炉炼钢 这种炼钢法使用的氧化剂是氧气 把空气鼓入熔融的生铁里 使杂质硅 锰等氧化 在氧化的过程中放出大量的热量 可使炉内达到足够高的温度 因此转炉炼钢不需要另外使用燃料 转炉炼钢是在转炉里进行 转炉的外形就像个梨 内壁有耐火砖 炉侧有许多小孔 风口 压缩空气从这些小孔里吹炉内 又叫做侧吹转炉 随着制氧技术的发展 现在已普遍使用氧气顶吹转炉 也有侧吹转炉 这种转炉吹如的是高压工业纯氧 反应更为剧烈 能进一步提高生产效率和钢的质量 电炉炼钢主要利用电弧热 在电弧作用区 温度高达4000 冶炼过程一般分为熔化期 氧化期和还原期 在炉内不仅能造成氧化气氛 还能造成还原气氛 因此脱磷 脱硫的效率很高 钢材的交货状态明确了各牌号钢的交货状态及相关规定 热轧 控扎 正火 正火 回火等 目前GB713标准中规定的钢材的交货状态主要有热轧 控轧 正火 正火加回火这几种供货状态 对于不锈钢还有固溶或稳定化处理 对于调质钢还有调质供货状态等 1 热轧钢热轧钢是经过高温加热轧制而成的钢材 它的强度不是很高 但足以满足我们的使用 它的塑性 可焊性较好 因此我们比较常用 一般要加热到再结晶温度以上才进行轧制 如 1000度以上 再结晶温度以上 热轧是在高温下加工而成 让钢材内部重结晶 让它的材性更优 但热轧不会改变金属的结构性能 2 控轧控冷也就是在调整钢的化学成分的基础上 通过控制加热温度 轧制温度 变形制度等工艺参数 控制奥氏体组织的变化规律和相变产物的组织形态 达到细化组织 提高强度和韧性的目的 控制轧制是以细化晶粒为主 用以提高钢的强度和韧性的方法 控制轧制后奥氏体再结晶的过程 对获得细小晶粒组织起决定性作用 3 正火钢经受过了正火的钢 正火是一种低成本的热处理方案 将亚共析碳钢加热到Ac3以上30 50 过共析碳钢加热到Acm以上30 50 保温 空气中冷却的方法称为正火 适用于碳素钢及中 低合金钢 因为高合金钢的奥氏体非常稳定 即使在空气中冷却也会获得马氏体组织 对于低碳钢 低碳低合金钢 细化晶粒 提高硬度 140 190HBS 改善切削加工性能 正火和退火主要有四个区别 1 正火的温度较高 退火的温度较低 2 正火的冷却速度比退火的冷却速度快 3 使用效果不同 在渗碳处理以后 正火能消除网状渗碳体 退火则不能 对含碳量在0 25 以下的钢 正火后可提高硬度