金属材料基本知识课件(一).ppt

金属材料基础知识 钢材的分类 金属材料基础知识 一 GB T150 2 压力容器 材料 钢材的热处理 范围 总则 二 1 2 主要内容 钢材的物理性能 3 钢材的力学性能 4 钢板 钢管 钢锻件 材料代用需要考虑的问题 螺柱 含螺栓 和螺母用钢棒 目录 第一部分金属材料基础知识 一 钢材的分类 我国常用的钢材分类方法有五种 1 按化学成分分类为 碳素钢 合金钢 合金钢又分为低合金钢 合金元素总量在5 以下 中合金钢 合金元素总量 5 10 和高合金钢 合金元素总量 10 也有将合金钢分为低合金钢 合金元素总量在10 以下 和高合金钢 合金元素总量 10 2 按用途分类 可分为建筑及工程用钢 结构钢 工具钢 特殊性能钢 专业用钢 如压力容器用钢 3 按品质分类为 普通钢 优质钢 高级优质钢和特级优质钢 4 按冶炼方法分类 可按炉别 如氧气转炉钢和电炉钢 脱氧程度 如镇静钢 半镇静钢和沸腾钢 和浇注制度 如连铸钢和模铸钢 分类 5 按金相组织分类 可按退火状态的钢 正火状态的钢等进一步分类 即对钢材的金相组织有一定要求的钢 如低温压力容器用低合金钢16MnDR就是要求正火状态交货的钢 其金相组织应是铁素体加珠光体的组织 我国压力容器用钢 在GB T150中 按所引用的钢材标准分为 碳素钢 Q235系列 Q245 20等 低合金钢和高合金钢 不锈钢和耐热钢 低合金钢包括 低合金高强度钢 Q345R Q370R等 低温用钢 16MnDR 15MnNiDR 15MnNiNbDR 09MnNiDR等 中温抗氢钢 15CrMoR 14Cr1MoR 12Cr2MoR等 目录 第一部分金属材料基础知识 二 钢材的热处理 钢材的热处理 因加工工艺和对组织 性能的不同要求而不同 如对各种钢板常需进行正火处理 以获得细化而均匀的组织和较好的综合力学性能 高强度调质钢板则需进行淬火加高温回火处理 以保证达到所要求的力学性能 不锈钢板大多需进行固溶处理 以改善其耐蚀性 具体的热处理工艺有 退火 正火 淬火 回火 调质 固溶 稳定化 1 退火将钢件加热到高于或低于Acl 加热时珠光体向奥氏体转变的开始温度点 温度并保温一定的时间 压力容器用钢件的退火一般加热到低于Acl点 然后缓慢冷却 通常随炉冷却 这种热处理工艺称为退火 根据工艺特点 退火可分为完全退火 低温退火 球化退火 等温退火和扩散退火 低温退火是在低于Acl点进行的 主要是为消除钢件的残余应力 稳定尺寸 消除冷作硬化 降低硬度 低温退火又称去应力退火 是压力容器制造中最常用的热处理方法 退火的主要目的是 1 降低钢的硬度 2 改善或消除坯料在铸造 锻造和焊接时所产生的成分或组织的不均匀性 3 消除内应力 稳定尺寸 4 细化晶粒 改善钢中碳化物的形态和分布 完全退火 2 正火正火是将钢加热至Ac3 加热时珠光体向奥氏体转变的终了温度 以上30 50 或更高的温度 保温一定的时间 然后在空气中冷却的一种热处理工艺 正火的主要目的 1 细化晶粒 提高钢材韧性和稳定钢材的力学性能 2 得到所要求的金相组织 3 淬火淬火就是将钢件加热到Ac3 加热时珠光体向奥氏体转变的终了温度 以上某一个温度 保温一定的时间 使之奥氏体化后 急冷至室温 以获得淬硬组织 如马氏体组织的一种热处理工艺 淬火的主要目的是 1 提高钢的强度和硬度 如15CrMo和12Cr2Mo1钢锻件 其淬火后的强度和硬度要比正火后的高 2 能改善某些特殊钢的力学和化学性能 对压力容器用钢而言 淬火后的钢件 通常是紧接着进行高温回火 以获得预期的最佳性能 4 回火将淬硬后的钢件加热至Acl 加热时珠光体向奥氏体转变的开始温度点 以下某一温度 保温一定时间 然后以一定的速度冷却到室温的热处理工艺称为回火 回火的主要目的是 1 消除淬火或正火后所产生的热应力和组织应力 降低脆性 以防变形和开裂 2 能使淬火或正火后的淬硬组织 马氏体 贝氏体等 转变成较稳定的组织 以确保得到所要求的良好的综合力学性能 3 在不同温度回火 可以获得不同组织和性能 因此 通过选择不同的回火温度 可以调整淬火或正火后钢件的力学性能 5 调质在生产中一般将淬火后高温回火的联合热处理工艺称为调质处理 这种处理获得的是回火索氏体组织 如07MnCrMoVR和07MnNiMoVDR钢板 表现出较好的综合力学性能 6 固溶奥氏体不锈钢加热到1000 1100 保温一定时间然后快速冷却 获得单相奥氏体组织的工艺方法称为固溶处理 这种处理的奥氏体不锈钢具有一定的强度 很高的韧性和优良的耐蚀性 7 稳定化将含有Ti和Nb等稳定化元素的奥氏体不锈钢 加热到850 950 保温一定时间后水冷 油冷或空冷 使稳定化元素Ti Nb和钢中的碳形成TiC和NbC 提高钢的耐晶间腐蚀等的能力 8 压力容器常用热处理 压力容器行业习惯上依据目的不同 将常用的热处理方法分为四类 焊后热处理 消氢处理 改善力学性能热处理和恢复力学性能热处理 8 1焊后热处理过大的焊接热应力会加速已有缺陷的扩展 新缺陷的萌生以及造成压力容器应力状态紊乱 过大的焊接残余应力的存在还会造成应力腐蚀开裂 焊后热处理目的 消除或降低焊接残余应力和冷作硬化 提高接头抗脆断能力 改善焊接接头的塑性和韧性 提高抗应力腐蚀能力 稳定焊接构件形状 避免或减少在焊后机加工和使用过程中的变形 促使焊缝中的氢向外扩散 对安全性要求较高的压力容器 进行焊后热处理可以提高其安全性 但是如果焊后热处理温度过高或保温时间过长 反而使焊缝金属中碳化物聚集 粗化 造成力学性能 蠕变强度 冲击韧性下降 焊接应力大小一般与材质 钢材厚度 预热温度这三个因素有关 GB150 4根据各种材质 厚度 预热温度设定压力容器需要进行焊后热处理的条件 此外 还需考虑结构因素 如焊有分程隔板的碳素钢和低合金 介质环境 例如湿硫化氢应力腐蚀环境 GB150中规定 容器及其受压元件符合下列条件之一者 应进行焊后热处理 焊后热处理应包括受压元件与非受压元件的连接焊缝 a A B类焊接接头符合以下条件者 注 对于异种钢材相焊的焊接接头 按热处理严者确定是否进行焊后热处理 b 有应力腐蚀倾向的容器 c 用于盛装毒性为极度或高度危害介质的容器 d 除设计文件另有规定 奥氏体型不锈钢 奥氏体 铁素体型不锈钢的焊接接头可不进行热处理 8 2消氢热处理 危害 氢进入金属后将对金属力学性能造成严重损伤 溶解于晶格中的氢使塑性 韧性下降 甚至产生裂纹导致破坏 在破坏前容器外观没有任何可见变形 其破坏具有突然性而且容易产生金属碎片 而且可能在较低应力状况下发生 也称为低应力破坏 因而危害性较大 来源 金属中的氢可以是在制造工艺中吸收的 如焊接时氢溶解在液态金属中 冷却后来不及逸出 保留在焊缝中 焊接时的氢可能来自焊接材料的水分 因此焊材库要求安装去湿机 焊材使用前严格烘干并放入保温瓶 氢也可能来自于施焊环境中的水分 因此GB150 4规定 雨雪环境或相对湿度大于90 时且无有效防护措施时 禁止施焊 这也是焊条选用低氢型的原因 金属中的氢可能是材料长期在高温临氢环境下使用 氢逐渐被金属吸收 8 2消氢热处理 延迟裂纹 由于氢导致焊接接头开裂 往往是在焊后几个小时至几天内发生 故称为延迟裂纹 并不是所有金属焊接都会产生延迟裂纹 它与材料的强度级别和化学成分有关 只有强度级别较高的低合金钢才可能发生这一现象 Cr Mo钢 18MnMoNbR 消除 实践证明 只要焊后及时热处理 既可以消除过大的焊接应力 也可以使焊接接头中的扩散氢逸出 GB150 4规定 需要焊后进行消氢处理的容器 如焊后随即进行热处理 可免做消氢处理 一般需要消氢热处理的压力容器需要进行焊后热处理 而需要焊后热处理的设备不一定都需要消氢处理 8 3改善力学性能热处理 因为钢厂的热处理技术水平优于容器制造厂 所以此类热处理一般在钢厂进行 但是在制造工艺和质量管理方面提出了心得要求 就是当材料供货的热处理状态与使用状态 即设计要求 一致时 在整个设备制造过程中 主要是热加工中 如热成形 热处理等 不得破坏供货时的热处理状态 否则必须重新进行热处理 例如对于调质状态供货的钢材 如采用热成形 热卷 热冲压 其加热温度超过原回火温度 从而破坏了钢材供货时的热处理状态 该钢材化学成分虽然没有发生变化 但金相组织和性能完全变了 使用时将会发生危险 采用调质钢等对温度十分敏感的材料时 制造企业一定要慎重 尤其是要认真考虑钢板卷制 封头成形能力 8 4恢复力学性能热处理 目的 在于恢复因加工硬化而降低的塑性 韧性 保证压力容器的质量与安全 塑性 韧性的下降与相对变形量以及钢材种类有关 GB150等标准就是以这两个指标作为划分是否需要进行恢复力学性能热处理的条件 相对变形量就是钢材厚度与圆筒内径的比值 比值越大 材料加工硬化越严重 塑性 韧性指标下降越大 封头成形时的变形量远大于筒体 ASME标准用纤维伸长率 GB150 4中用冷成形变形率来衡量封头成形时的变形量 并以此作为判断封头冷成型后是否需要进行恢复力学性能热处理的指标 恢复力学性能热处理 可以采取消除应力退火 正火 正火加回火 标准未作具体规定 但国内多采用去应力退火 必要时可以将恢复力学性能热处理与焊后热处理合并 GB150中规定 当成形件的变形率超过以下要求时 应于成形后进行退火或固溶处理恢复材料的性能 1采用钢板冷成形的受压元件 如变形率超过下表的范围 且符合下列 款中任意条件之一者 应于成形后进行热处理 1 盛装毒性为极度或高度危害介质的容器 2 有应力腐蚀的容器 3 对碳钢 低合金钢 成形前厚度大于16mm者 4 对碳钢 低合金钢 成形后减薄量大于10 者 5 对碳钢 低合金钢 材料要求做冲击试验者 2 分步冷成形时 若不进行中间这处理 则成形件的变形率为各分步成形变形率之和 若进行中间热处理 则分别计算成形件在中间热处理前后的变形率之和 3 若需消除温成形工件的变形残余应力 可参照第一条对冷成形工件的热处理条件和要求进行 4 若热成形或温成形改变了材料供货热处理状态 应重新进行热处理 恢复材料供货热处理状态 8 5 奥氏体的敏化及常用热处理奥氏体敏化现象 奥氏体不锈钢在450 850 敏化温度 下长期停留 在晶界处析出铬的碳化物 造成晶界附近含铬量降低 在可能引起晶间腐蚀的电解质中使用时 会引起晶间腐蚀 晶间腐蚀是奥氏体不锈钢一种最为常见和危险的破坏形式 对于有晶间腐蚀要求的不锈钢 应通过试件的晶间腐蚀试验来验证工件的抗晶间腐蚀性能 1 稳定化处理 含有稳定化元素 Ti Nb等 的奥氏体不锈钢 在850 900 加热 保温一定时间 空冷 使碳充分与稳定化元素形成碳化物 并使奥氏体晶内元素扩散均匀 从而提高晶间腐蚀抗力的处理方法 2 固溶化处理 将奥氏体不锈钢加热到1100 左右高温并保温 使所有碳化物充分融入奥氏体中 然后以较快的速度冷却 以获得碳化物完全固溶于奥氏体基体内均匀的单向组织 从而提高抗晶间腐蚀性 GB150 2中规定 奥氏体不锈钢以固溶状态交货 目录 第一部分金属材料基础知识 三 钢材的物理性能 1 线膨胀系数热膨胀是固体的重要物理性能 从微观角度看 热膨胀是由于晶体的线长度和体积随温度升高而加大 即晶体中相邻质子之间的平均距离随温度的升髙而增大D金属的线膨胀系数表达式为 式中 平均线膨胀系数 1 K L 在 t温度区间的伸长量 0 时试样的长度 2 弹性模量物体在拉或压的外力作用下将发生形状和尺寸的改变 若外力不大 在去掉外力后 物体又恢复到原来的形状和尺寸 这时称物体处于弹性变形阶段 相应的变形称弹性变形 在弹性变形阶段 应力 与应变 之间的关系是线性关系 符合虎克定律 即 E 式中E是一个常数 即弹性模量 它表示在弹性变形阶段 应力和应变的比值 3 临界点某种成分的合金在加热或冷却过程中 由一种相 组织结构 向另一种相 组织结构 发生转变的开始或终了的温度 钢材常用的临界点有 Ac1 加热时珠光体向奥氏体转变的开始温度 Ar1 冷却时奧氏体向珠光体转变的终了温度 Ac3 加热时珠光体向奥氏体转变的终了温度 Ar3 冷却时奥氏体向珠光体转变的开始温度 4 钢材晶粒度 金属内部由许多的晶粒组成 晶粒大小用单位体积内晶粒数目表示 数目越多 晶粒越小 一般情况下 晶粒越细小 强度和硬度越高 且塑性 韧性越好 所以会采用很多方法来细化晶粒 如加入一些合金化元素 钒 铌等 进行正火热处理等等 目录 第一部分金属材料基础知识 四 力学性能 对压力容器用金属材料而言 首先要求具有一定的强度 同时还应具有良好的塑性 韧性 可成形性及焊接性 1拉伸时的力学性能拉伸试验是压力容器用金属材料力学性能测试中最常见的试验方法 是在一定的温度和静载下将试样沿轴向拉伸 以了解材料在弹性变形和塑性变形时的应力 应变的情况 以及材料在最大应力下的断裂强度 通过拉伸试验可以获得材料的最基本力学性能指标 如抗拉强度 屈服强度和规定非比例延伸强度等 材料拉伸时的力学性能 明显的四个阶段 1 弹性阶段ob 比例极限 弹性极限 2 屈服阶段bc 失去抵抗变形的能力 屈服极限 取下屈服强度作为材料的屈服强度 3 强化阶段ce 恢复抵抗变形的能力 强度极限 4 局部径缩阶段ef 胡克定律 E 弹性模量 GN m2 1 抗拉强度抗拉强度 相应最大力的应力为抗拉强度 Rm 而最大力 Fm 是指试样在屈服阶段之后所能抵抗的最大力 对于无明显屈服 连续屈服 的金属材料 为试验期间的最大力 应力是指试验期间任一时刻的力除以试样原始横截面积之商 2 屈服强度屈服强度 当金属材料呈现屈服现象时 在试验期间达到塑性变形发生而力不增加的应力点 又区分为上屈服强度和下屈服强度 上屈服强度 ReH 试样发生屈服而力首次下降前的最高应力 下屈服强度 ReL 在屈服期间 不计初始瞬间效应时的最低应力 其他材料拉伸时的力学性能 3 规定非比例延伸强度非比例延伸率等于规定的引伸计标距百分率时的应力 例如Rp0 2表示规定非比例延伸率为0 2 时的应力 对于没有明显屈服阶段的塑性材料 用名义屈服极限 p0 2来表示 其它材料拉伸时的力学性能 对于脆性材料 铸铁 拉伸时的应力应变曲线为微弯的曲线 没有屈服和径缩现象 试件突然拉断 断后伸长率约为0 5 为典型的脆性材料 bt 拉伸强度极限 约为140MPa 它是衡量脆性材料 铸铁 拉伸的唯一强度指标 2 材料的高温力学性能 1 蠕变 金属在长时间的恒温 恒载荷作用下缓慢地产生塑性变形的现象 蠕变现象随着温度升高而加剧 碳素钢超过300 350 低合金钢超过400 低合金铬钼钢超过450 高合金钢超过550 蠕变现象比较明显 2 持久极限 在给定温度下 材料经过规定的时间不发生断裂的最大应力 是材料在高温长期负荷作用下抵抗断裂的能力 GB150 1 提到了 材料在设计温度下经10万小时断裂的持久强度的平均值 GB150 2中3 6 1 许用应力表粗线右侧的许用应力系由钢材10万小时高温持久强度极限所确定 三 钢板 1 冲击韧性 指材料在冲击载荷作用下吸收塑性变形功和断裂功的能力 用标准试样 V形缺口 的冲击吸收功Ak表示 单位 J 低温 室温 高温下 做一系列冲击试验 得到一系列冲击值 将这些值与对应的试验温度在坐标系中标出 连接成线 据此来评定材料的低温脆性 几乎所有的压力容器用钢材的韧性都会随着温度的下降而降低 当达到某一温度时将发生韧脆转变现象 材料一旦发生韧脆转变现象 其断裂形式便由韧性状态转变为脆性状态 3 冲击韧性及低温脆性 2 韧脆转变温度 一般的碳素钢和低合金钢在温度高于tk时 材料处于韧性状态 在断裂时表现为韧性断裂 而低于该温度时 则材料处于脆性状态 在断裂时表现为脆性断裂 这一温度称为冷脆转变温度 亦称韧脆转变温度 而奥氏体不锈钢 随温度变化下降不大 脆性断裂现象不明显 3 断裂 根据材料在断裂前其塑性变形的大小 断裂可以分为脆性断裂和韧性断裂 图中 s对温度变化十分敏感 高于tk时 c大于 s 材料受载先屈服后断裂 为韧性断裂 断裂时有明显的塑性变形 低于tk时 外加应力首先达到 c 为脆性断裂 断裂时没有明显的塑性变形 4 材料发生脆性断裂的原因 选材不当 使用温度不当 结构不合理 尖锐棱角 凹槽 急剧过渡等 存在难焊透接头 焊缝及热影响区晶粒粗大造成脆性 焊接缺陷及过大的残余应力 等等 5 水压试验温度 低温容器液压试验时液体温度不低于壳体材料和焊接接头的冲击试验温度 取其高者 加20 如果由于板厚等因素造成材料无塑性转变温度 NDT 升高 则需要相应提高试验温度 GB T150中规定 Q345R Q370R 07MnMoVR制压力容器进行液压试验时 液体温度不得低于5 其它碳钢和低合金钢制容器进行液压试验时液体温度不得低于15 当有试验数据支持时 可使用较低温度液体进行试验 但实验时应保证试验温度比容器壁金属无塑性转变温度至少高出30 或者按容规引用标准规定执行 不同材料制压力容器在液压实验时 试验液体不能出现凝固或冻结 试验温度 容器器壁金属温度 的最低温度一般由试验液体保证 案例 2012年煤一废热锅炉冬天打水压造成管箱开裂 管箱材质10Ni3MoV锻件 压力容器常用钢材的无塑性转变温度 NDTT 最高值 参考 一 范围 二 总则 四 钢管 五 钢锻件 六 螺柱 含螺栓 和螺母用钢棒 七 材料代用需要考虑的问题 目录 第二部分GB T150 2 压力容器 材料 三 钢板 一 范围 二 总则 四 钢管 五 钢锻件 六 螺柱 含螺栓 和螺母用钢棒 七 材料代用需要考虑的问题 目录 第二部分GB T150 2 压力容器 材料 三 钢板 一 范围 1 GB150规定了 1 压力容器受压元件用钢材允许使用的钢号及其标准 2 钢材的附加技术要求 3 钢材的使用范围 温度和压力 和许用应力 2 GB150适用于设计温度不低于 253 设计压力不大于35MPa的压力容器 一 范围 二 总则 四 钢管 五 钢锻件 六 螺柱 含螺栓 和螺母用钢棒 七 材料代用需要考虑的问题 目录 第二部分GB T150 2 压力容器 材料 三 钢板 二 总则 1压力容器受压元件用钢应附有钢材生产单位的钢材质量证明书原件 容器制造单位应按质量证明书对钢材进行验收 必要时应进行复验 如无钢材生产单位的钢材质量证明书原件时 则应按TSG21 固定式压力容器安全技术监察规程 的规定 加盖了材料经营单位公章和经办负责人签字 章 的复印件 2选择压力容器受压元件用钢时应考虑容器的使用条件 如设计温度 设计压力 介质特性和操作特点等 材料的性能 力学性能 工艺性能 化学性能和物理性能 容器的制造工艺以及经济合理性 3压力容器受压元件用钢应当是氧气转炉或者电炉冶炼的镇静钢 对标准抗拉强度下限值大于或者等于540MPa的低合金钢钢板和奥氏体 铁素体不锈钢钢板 以及用于设计温度低于 20 的低温钢板和低温钢锻件 还应当采用炉外精炼工艺 二 总则 4压力容器受压元件用钢材的使用温度上限4 1钢材的使用温度上限 相应受压元件的最高设计温度 为本标准各许用应力表中各钢号许用应力所对应的最高温度 如因过程工艺要求 钢材需短时在高于使用温度上限操作时 由设计人员在设计文件中规定 许用应力表中粗线右侧的许用应力系由钢材10万小时的高温持久强度极限所确定 4 2碳素钢和碳锰钢在高于425 温度下长期使用时 应考虑钢中碳化物相的石墨化倾向 4 3奥氏体钢的使用温度高于525 时 钢中含碳量应不小于0 04 二 总则 5压力容器受压元件用钢材的使用温度下限5 1钢材 奥氏体型钢材除外 的使用温度下限 相应受压元件的最低设计温度 按第3章至第6章相关条文的规定 5 2奥氏体型钢材的使用温度高于或等于 196 时 可免做冲击试验 低于 196 253 由设计文件规定冲击试验要求 二 总则 6碳素钢和低合金钢钢材的冲击试验要求碳素钢和低合金钢钢材 钢板 钢管 钢锻件及其焊接接头 的冲击功最低值按表1的规定7压力容器制造或现场组焊单位对受压元件用钢材的代用 应事先取得原设计单位的书面批准 并在竣工图上做详细记录 一 范围 二 总则 四 钢管 五 钢锻件 六 螺柱 含螺栓 和螺母用钢棒 七 材料代用需要考虑的问题 目录 第二部分GB T150 2 压力容器 材料 三 钢板 三 钢板 1碳素钢和低合金钢钢板1 1钢板的标准 使用状态及许用应力按表2的规定 1 2表2中所有用连铸坯轧制的钢板 压缩比应不小于3 1 3对容器制造过程中需进行正火 正火加回火或调质热处理的碳素钢和低合金钢钢板 钢板制造单位的交货状态可不同于表2中的使用状态 1 4下列碳素钢和低合金钢钢板 应在正火状态下使用 a 用于多层容器内筒的Q245R和Q345R b 用于壳体的厚度大于36mm的Q245R和Q345R c 用于其他受压元件 法兰 管板 平盖等 的厚度大于50mm的Q245R和Q345R 三 钢板 三 钢板 三 钢板 三 钢板 1 5下列碳素钢和低合金钢钢板 应每张热处理钢板 热处理后钢板被切割成数张时仍按1张考虑 进行拉伸和V型缺口冲击试验 a 调质热处理钢板 b 多层容器的内筒钢板 c 壳体厚度大于60mm的钢板 1 6对厚度大于36mm的调质状态使用的钢板和厚度大于80mm的正火或正火加回火状态使用的钢板 可增加一组在钢板厚度1 2处取样的冲击试验 其冲击功指标在设计文件中规定 三 钢板 1 7公称容积大于或等于50m3的球形储罐 其球壳板厚度不宜大于50mm 1 8用于设计温度高于200 的Q370R钢板 以及用于设计温度高于300 的18MnMoNbR 13MnNiMoR和12CrMo1VR钢板 应在设计文件中要求钢板按批进行设计温度下的高温拉伸试验 其屈服强度值参见GB150 2 2011附录B 1 9壳体用钢板 不包括多层容器的层板 应按下表3的规定逐张进行超声检测 钢板超声检测方法和质量分级按NB T47013 3的规定 三 钢板 三 钢板 1 10受压元件用钢板 其使用温度下限按表4的规定 表4中Q245R和Q345R钢板的使用状态符合1 4的规定 厚度大于100mm的壳体用钢板及其焊接接头 应规定较严格的冲击试验要求 设计单位可选用下列方法 a 冲击试验温度按最低设计温度 但冲击功指标高于表1的规定 b 冲击试验温度低于最低设计温度 冲击功指标按表1的规定 三 钢板 三 钢板 三 钢板 2高合金钢钢板2 1所有钢板均应由经炉外精炼的钢轧制而成 用连铸坯轧制的钢板其压缩比应不小于3 2 2钢板的交货状态应按GB24511 承压设备用不锈钢板及钢带 的相应规定 铁素体型 S1 钢板以退火状态交货 奥氏体 铁素体型 S2 钢板和奥氏体型 S3 钢板以固溶热处理状态交货 2 3GB24511标准中热轧厚钢板 热轧钢板及钢带的厚度允许偏差分为普通精度和较高精度两个等级 压力容器一般采用普通精度 如需采用较高精度 代号PT 时 应在设计文件中规定 三 钢板 2 4GB24511标准中钢板的表面加工类型 热轧产品 分为1E级 热轧 热处理 机械除氧化皮 和1D级 热轧 热处理 酸洗 冷轧产品 分为2D级 冷轧 热处理 酸洗或除鳞 和2B级 冷轧 热处理 酸洗或除鳞 光亮加工 压力容器中热轧产品一般采用1D级 冷轧产品一般采用2B级 2 5受压元件用钢板 使用温度下限按下列规定 a 铁素体型钢板为0 b 奥氏体 铁素体型钢板为 20 c 奥氏体型钢材的使用温度高于或等于 196 时 可免做冲击试验 低于 196 253 由设计文件规定冲击试验要求 三 钢板 3复合钢板3 1不锈钢 钢复合板a 不锈钢 钢复合板的技术要求应符合NB T47002 1 不锈钢 钢复合板 的规定 奥氏体型不锈钢覆材不计入强度计算 b 复合板的未结合率不应大于5 设计文件中应规定复合板的级别 B1级 未结合率为0 B2级 未结合率为 2 B3级 未结合率为 5 c 不锈钢 钢复合板的使用温度范围应同时符合本标准对基材和覆材使用温度范围的规定 d 复合钢板的复合界面的结合剪切强度应不小于210Mpa 三 钢板 3 2镍 钢复合板a 镍 钢复合板的技术要求符合NB T47002 2的规定 b 复合板的未结合率不应大于5 设计文件中应规定复合板的级别 c 镍 钢复合板的使用温度范围应同时符合基材和覆材使用温度范围的规定 其中基材的使用温度应符合本标准的规定 覆材的使用温度范围应符合JB T4756的规定 d 复合钢板的复合界面的结合剪切强度应不小于210Mpa 三 钢板 3 3铜 钢复合板a 铜 钢复合板的技术要求符合NB T47002 4的规定 b 复合板的未结合率不应大于5 设计文件中应规定复合板的级别 c 铜 钢复合板的使用温度下限按本标准对基材的规定 使用温度上限为200 d 复合钢板的复合界面的结合剪切强度应不小于100Mpa 3 4复合板作为管板时的级别为B1级 作为筒体时为B3级 负压设备及有热处理要求的设备及换热管受到压应力时的管板一般不选复合板 一 范围 二 总则 四 钢管 五 钢锻件 六 螺柱 含螺栓 和螺母用钢棒 七 材料代用需要考虑的问题 目录 第二部分GB T150 2 压力容器 材料 三 钢板 四 钢管 1碳素钢和低合金钢钢管1 1钢管的标准 使用状态及许用应力按表6的规定 对壁厚大于30mm的钢管和使用温度低于 20 的钢管 表中的正火不允许用终扎温度符合正火温度的热轧来代替 1 2表6中用于设计温度低于 40 的钢管用钢均应经炉外精炼 1 3GB T8163 输送流体用无缝钢管 中10 20钢和Q345D钢管的使用规定如下 a 不得用于换热管 b 设计压力不大于4 0MPa c 10 20和Q345D钢管的使用温度下限相应为 10 0 和 20 d 钢管壁厚不大于10mm e 不得用于毒性程度为极度危害或高度危害的介质 四 钢管 1 4GB9948 石油裂化用无缝钢管 中各钢号钢管的使用规定如下 a 热交换器管应选用冷拔或冷轧钢管 钢管的尺寸精度应选用高级精度 b 外径不小于70mm 且壁厚不小于6 5mm的10和20钢管 应分别进行 20 和0 的冲击试验 3个纵向标准试样的冲击功平均值应不小于31J 10和20钢管的使用温度下限分别为 20 和0 1 5GB6479 2000 高压化肥设备无缝钢管 中各钢号钢管的使用规定如下 a 钢中含硫量应不大于0 020 b 换热管应选用冷拔或冷轧钢管 钢管尺寸精度应选用高级精度 c 外径不小于70mm 且壁厚不小于6 5mm的20和16Mn钢管 应分别进行0 和 20 的冲击试验 3个纵向标准试样的冲击功平均值应分别不小于31J和34J 20和16Mn钢管的使用温度下限分别为0 和 20 四 钢管 1 6使用温度低于 20 的钢管 其钢号 使用状态和冲击试验温度 即钢管的使用温度下限 按表7的规定 表中16Mn钢的化学成分应符合P 0 025 S 0 012 的规定 外径不小于70mm 且壁厚不小于6 5mm的钢管进行 40 的冲击试验 3个纵向标准试样的冲击功平均值应不小于34J GB6479 2013 GB6479 2013 四 钢管 2高合金钢钢管2 1钢管的标准及许用应力按表8的规定 2 2GB T14976 流体输送用不锈钢无缝钢管 中的钢管不得用于换热管 2 3GB T12771 流体输送用不锈钢焊接钢管 中的 类 类钢管允许使用 但不得用于换热管 图样上应注明所选用的钢管类别 类钢管的许用应力可选用GB T14976中相应钢号无缝钢管的许用应力 类和 类钢管使用规定如下 a 设计压力小于10 Mpa b 不得用于毒性程度为极度或高度危害的介质 2 4GB T24593 锅炉和热交换器用不锈钢焊接钢管 中的钢管使用规定如下 a 钢管应逐根进行涡流检测 b 设计压力小于10 0Mpa c 不得用于毒性程度为极度或高度危害的介质 2 5GB T13296 锅炉 热交换器用不锈钢无缝钢管 用于换热管 四 钢管 2 6GB T21832 奥氏体 铁素体型双相不锈钢焊接接管 中的 类和 类钢管允许使用 但不得用于换热管 图样上应注明所选用的钢管类别 类钢管的许用应力可选用GB T21833中相应钢号无缝钢管的许用应力 2 7GB T21832中的 类钢管仅用于换热管 图样上应注明钢管类别 类 钢管外径允许偏差应按高级精度交货 该类钢管的使用规定如下 a 钢管应逐根进行涡流检测 b 设计压力小于10 0Mpa c 不得用于毒性程度为极度或高度危害的介质 2 8GB21833 奥氏体 铁素体型双相不锈钢无缝接管 中的钢管如用于换热管时 应选用冷拔或冷轧钢管 钢管的尺寸精度应选用高级精度 四 钢管 2 9钢管的使用温度下限应按下列规定 a GB T21832和GB T21833各钢号钢管为 20 b GB13296 GB T14976 GB T12771和GB T24593各钢号钢管奥氏体型钢材的使用温度高于或等于 196 时 可免做冲击试验 低于 196 253 由设计文件规定冲击试验要求 2 10允许选用GB T1220 不锈钢棒 中直径不大于50mm的S30408 S30403 S32168 S31608 S31603 S31703和S31008钢棒制造接管 a 接管壁厚不大于8mm 且应在固溶 或稳定化 处理状态下使用 b 各钢号钢管的许用应力可选用表8中GB T14976相应钢号的许用应力 c 各钢号接管的使用温度下限奥氏体型钢材的使用温度高于或等于 196 时 可免做冲击试验 低于 196 253 由设计文件规定冲击试验要求 d 接管的硬度 或拉伸 试验和无损检测要求在设计文件中规定 四 钢管 2 11钢管的外径允许偏差的规定 a 当管子作为流体用管时 按照相应管子标准中的规定 b 当管子作为换热管时 按照标准NB T47019 1 锅炉 换热器用管订货技术条件 中6 1的规定 6 1壁厚允许偏差管子按公称外径D交货时 外径允许偏差应符合表1的规定 不约定管子外径允许偏差级别时 管子外径的允许偏差按普通级的规定 四 钢管 2 11钢管的壁厚偏差的规定 a 当管子作为流体用管时 按照相应管子标准中的规定 b 当管子作为换热管时 按照标准NB T47019 1 锅炉 换热器用管订货技术条件 中6 3的规定 6 3厚度允许偏差壁厚S允许偏差应符合表2的规定 一般情况下管子按平均壁厚交货 如果买方有要求 亦可按最小壁厚交货 不约定管子壁厚允许偏差级别时 管子壁厚的允许偏差按普通级的规定 6 4钢管的壁厚不均的规定 a 无缝管横截面上壁厚不均按下式计算 S不均 Smax Smin S实测x100 b 在任意截面上 壁厚不均应为 冷拔轧管不超过16 热轧 挤压 管不超过18 一 范围 二 总则 四 钢管 五 钢锻件 六 螺柱 含螺栓 和螺母用钢棒 七 材料代用需要考虑的问题 目录 第二部分GB T150 2 压力容器 材料 三 钢板 五 钢锻件 1碳素钢和低合金钢钢锻件1 1钢锻件的标准 使用状态及许用应力按表9的规定 1 220MnNiMo 12Cr2MolV和12Cr3MolV钢锻件以及NB T47009 低温承压设备用低合金钢锻件 中所有低温用钢锻件 均应由经炉外精炼的钢锻制而成 1 3钢锻件的级别由设计文件规定 并应在图样上注明 在钢号后附上级别符号 如16Mn 09MnNiD 下列钢锻件应选用 级或 级 a 用作容器筒体和封头的筒形 环形 碗形锻件 b 公称厚度大于300mm的低合金钢锻件 c 标准抗拉强度下限值等于或大于540MPa且公称厚度大于200mm的低合金钢锻件 d 使用温度低于 20 且公称厚度大于200mm的低温用钢锻件 五 钢锻件 1 4用于设计温度高于300 的20MnMoNb 20MnNiMo 12Cr2Mo1V和12Cr3Mo1V 级或 级钢锻件 设计文件中应规定钢锻件按批 级 或逐件 级 进行设计温度下的高温拉伸试验 其屈服强度会在设计文件中要求 1 5钢锻件的使用温度下限按表10的规定 五 钢锻件 2高合金钢钢锻件2 1钢锻件的标准 公称厚度范围及许用应力按表11的规定 钢锻件的交货状态应按NB T47010 承压设备用不锈钢和耐热钢锻件 的规定 2 2高合金钢钢锻件均应由经炉外精炼的钢锻制而成 2 3钢锻件的级别由设计文件规定 并应在图样上注明 在钢号后附上级别符号 如S30408 用作容器筒体和封头的筒形 环形 碗形锻件应选用 级或 级 2 4钢锻件的使用温度下限应按下列规定 a 铁素体型S11306钢锻件为0 b 奥氏体 铁素体型S21953 S22253和S22053钢锻件为 20 c 奥氏体型钢锻件的使用温度高于或等于 196 时 可免做冲击试验 低于 196 253 由设计文件规定