压力管道用材料及质量控制

全国压力管道元件制造鉴定评审员培训之压力管道用材料及质量控制,全国锅炉压力容器标准化技术委员会张勇一、金属材料基础知识二、压力管道常用管材、板材、锻件与铸钢件验收要求与适用范围三、压力管道元件制造和压力管道安装中的材料质量控制,一、金属材料基础知识,1、金属材料的分类2、金属材料的性能3、影响材料性能的因素4、压力管道常用材料标准,1、金属材料的分类,黑色金属：铁和铁的合金均称为黑色金属纯铁：化学纯铁含碳量几乎为零，工业纯铁含碳量0.05%。纯铁是很软的，一般不应用到实际中。铁碳合金：以铁为基础，以碳为主要添加元素的合金，统称为铁碳合金。生铁：把铁矿石放到高炉中冶炼而成的，含碳量24.3（也有资料称3.5%5.5%、2.11%-6.67%）的铁碳合金称为生铁。生铁质硬而脆，缺乏韧性，几乎没有塑性变形能力，因此不能通过锻造、轧制、拉拔等方法加工成形，主要用来炼钢和制造铸件，如白口铁、灰口铁和球墨铸铁。也有习惯上把炼钢生铁叫做生铁，把铸造生铁简称为铸铁。钢：含碳量在0.04%-2.3%之间（也有资料称0.03%-2.1%）的铁碳合金称为钢。为了保证其韧性和塑性，含碳量一般不超过1.7%。钢的主要元素除铁、碳外，还有硅、锰、硫、磷等。有色金属：除黑色金属外的金属和合金，如镍、钛、铝、铜、锆等。,金属材料分类（钢材）,（1）按化学成分分类：碳素钢：简称碳钢。除铁、碳外主要含有少量Si、Mn及P、S等杂质，这些总含量不超过2%，按含碳量不同分为：低碳钢含碳量小于0.25%中碳钢含碳量等于0.25%0.6%高碳钢含碳量大于0.6%合金钢：除碳钢所含元素外，还含有其它一些合金元素：如Cr、Ni、Mo、W、V、B等，按合金元素含量不同分类：低合金钢合金元素含量小于5%中合金钢合金元素含量等于5%10%高合金钢合金元素含量大于10%,金属材料分类（钢材）,（2）按用途分类：-建筑工程用钢或构件用钢普通碳素结构钢低合金结构钢钢筋用钢等-结构钢机器零件用钢调质结构钢表面硬化结构钢：包括渗碳钢、渗氨钢、表面淬火用钢易切削结构钢冷塑性成形用钢：包括冷冲压用钢、冷镦用钢。弹簧钢轴承钢-工具钢刃具钢、模具钢、量具钢碳素工具钢合金工具钢高速工具钢。-特殊用途用钢不锈耐酸钢、耐热钢、低温用刚、耐候钢、磁钢等-专业用钢如桥梁用钢、船舶用钢、承压设备用钢等。,金属材料分类（钢材）,（3）按冶炼中的脱氧方式分类：沸腾钢F镇静钢Z半镇静钢b特殊镇静钢TZ,金属材料分类（钢材）,（4）按金相组织分类按退火状态分亚共析钢（铁素体+珠光体）共析钢（珠光体）过共析和莱氏体钢（珠光体+渗碳体）按正火或淬火状态分铁素体钢（有称珠光体，不妥，非基本相）贝氏体钢马氏体钢奥氏体钢按加热冷却时有无发生相变的铁素体钢、奥氏体钢、双相钢等,金属材料分类（钢材）,（5）按品质分类：P、S杂质含量分类：普通钢P含量0.045%，S含量0.055%优质钢P含量0.040%，S含量0.040%高级优质钢AP含量0.035%，S含量0.030%特级优质钢E固容规TSGR0004第2.3条规定：用于焊接的碳素钢和低合金钢，P0.035%，S0.035%压力容器专用钢，基本要求：P0.030%，S0.020%；抗拉强度下限值大于540MPa，P0.025%，S0.015%；设计温度低于-20，抗拉强度下限值小于540MPa，P0.025%，S0.012%；设计温度低于-20，抗拉强度下限值大于或等于540MPa，P0.020%，S0.010%。,2、金属材料性能,为更合理使用金属材料，充分发挥其作用，必须掌握各种金属材料制成的零、构件在正常工作情况下应具备的性能。金属材料的性能一般包括使用性能和加工工艺性能两个方面使用性能：是指金属材料在使用条件下所表现的性能，它包括材料的物理、化学和力学等性能。物理性能化学性能力学性能工艺性能：是指材料承受各种冷、热加工的能力。冷、热加工性能,金属材料性能使用性能,物理性能金属材料在固态下所表现出来得一系列物理现象叫金属的物理性能，如密度、比重、熔点、导电性、导热性、热膨胀性、磁性和耐磨性等。化学性能材料在常温或高温条件下,抵抗氧化或腐蚀介质对其化学侵蚀的能力，一般包括耐腐蚀性，抗氧化性等。耐腐蚀性：指金属材料抵抗各种介质侵蚀的能力金属和合金对周围介质，如大气、水汽、各种电解液侵蚀的抵抗能力叫做耐腐蚀性。化工生产中所涉及的物料，常会有腐蚀性。材料的耐蚀性不强，必将影响设备使用寿命，有时还会影响产品质量。抗氧化性：指金属材料在高温下，抵抗产生氧化皮能力在化工生产中，有很多设备和机械是在高温下操作的，如氨合成塔、硝酸氧化炉、石油气制氢转化炉、工业锅炉、汽轮机等。在高温下，钢铁不仅与自由氧发生氧化腐蚀，使钢铁表面形成结构疏松容易剥落的FeO氧化皮；还会与水蒸气、二氧化碳、二氧化硫等气体产生高温氧化与脱碳作用，使钢的力学性能下降，特别是降低了材料的表面硬度和抗疲劳强度。因此，高温设备必须选用耐热材料。力学性能材料在不同环境（温度、介质、湿度）下，承受各种外加载荷（拉伸、压缩、弯曲、扭转、冲击、交变应力等）时所表现出的力学特征。,金属材料性能使用性能力学性能,（1）强度金属抵抗永久变形和断裂的能力。常用的强度判据如屈服强度、抗拉强度。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。单位：MPa。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。规定非比例延伸强度Rp抗拉强度试样在屈服阶段之后所能抵抗最大应力。符号：Rm。单位：MPa。指金属在静载荷作用下，抵抗塑性变形或断裂的能力。强度是机械零件（或工程构件）在设计、加工、使用过程中的主要性能指标，特别是选材和设计的主要依据。强度的测定拉伸实验。,11,拉伸试验,拉伸试验机,拉伸试样,金属材料性能使用性能力学性能,（2）塑性断裂前材料发生不可逆永久变形能力。常用的塑性判据是伸长率A和断面收缩率Z。断后伸长率原始标距的伸长（Lu-Lo）与原始标距（Lo）之比的百分率。断后伸长率：A=（Lu-Lo）/Lo，Lu-Lo断后标距的残余伸长。断面收缩率断裂后试样横断面积的最大缩减量（So-Su）与原始横截面积（So）之比的百分率。（3）冷弯性能用于衡量材料在室温时的塑性。是焊接接头常用的一种工艺性能试验方法，它不仅可以考核焊接接头的塑性，还可以检查受拉面的缺陷，分面弯、背弯、侧弯三种。,13,金属材料性能使用性能力学性能,（4）韧性材料在断裂前吸收能量和进行塑性变形的能力。金属的韧性通常随加载速度提高、温度降低、应力集中程度加剧而减小。冲击韧性(冲击功)冲击试样缺口底部单位横截面积上的冲击吸收功。反映金属材料对外来冲击负荷的抵抗能力，一般由冲击韧性值（ak）和冲击功（Ak，现在用KV2表示）表示，其单位分别为J/cm2和J（焦耳）。冲击韧性或冲击功试验（简称“冲击试验”），因试验温度不同而分为常温、低温等；按试样缺口形状分为V形缺口和U形缺口冲击试验两种。冲击吸收功指标的实际意义在于揭示材料的变脆倾向。,14,冲击试验机冲击试样和冲击试验示意图,金属材料性能使用性能力学性能,（5）硬度材料局部抵抗硬物压入其表面的能力称为硬度。是比较各种材料软硬的指标。由于规定了不同的测试方法，所以有不同的硬度标准。各种硬度标准的力学含义不同，相互不能直接换算，但可通过试验加以对比。常用硬度按其范围测定分：布氏硬度（HBW）、洛氏硬度（HRAH、K等标尺）、维氏硬度（HV）等。硬度试验是机械性能试验中最简单易行的一种试验方法。一般硬度越高，耐磨性越好。,16,金属材料性能使用性能力学性能,（6）蠕变在高温和低于屈服强度的应力作用下，材料塑性变形量随时间延续而增加的现象。与弹性变形不同，塑性变形通常在应力超过弹性极限之后才出现，而蠕变只要应力的作用时间相当长，它在应力小于弹性极限时也能出现。蠕变极限在规定温度下，引起试样在一定时间内蠕动总伸长率或恒定蠕变速率不超过规定值的最大应力。蠕变在低温下也会发生，但只有达到一定的温度才能变得显著,称温度为蠕变温度。对各种金属材料的蠕变温度约为0.3Tm，Tm为熔化温度，以热力学温度表示。通常碳素钢超过300-350摄氏度，合金钢在400-450摄氏度以上时才有蠕变行为持久强度在规定温度及恒定力作用下，试样至断裂的持续时间的强度。金属材料、机械零件和构件抗高温断裂的能力，常以持久极限表示。试样在一定温度和规定的持续时间下，引起断裂的应力称持久极限。金属材料的持久极限根据高温持久试验来测定。飞机发动机和机组的设计寿命一般是数百至数千小时，材料的持久极限可以直接用相同时间的试验确定。在锅炉、燃气轮机和其他透平机械制造中，机组的设计寿命一般为数万小时以上，它们的持久极限可用短时间的试验数据直线外推以得到数万小时以上的持久极限。经验表明，蠕变速度小的零件，达到持久极限的时间较长。锅炉管道对蠕变要求不严，但必须保证使用时不破坏，需要用持久强度作为设计的主要依据。持久强度设计的判据是：工作应力小于或等于其许用应力，而许用应力等于持久极限除以相应的安全系数。,17,金属材料性能使用性能力学性能,（7）疲劳材料在循环应力和应变作用下，在一处或几处产生局部永久性累积性损伤，经一定循环次数后产生裂纹或突然发生完全断裂的过程。高周疲劳材料在低于其屈服强度的循环应力作用下，经104105以上循环次数而产生的疲劳。低周疲劳材料在接近或超过其屈服强度的低频率循环应力作用下，经102105塑性应变循环次数而产生的疲劳。热疲劳温度循环变化产生的循环热应力所导致的疲劳。腐蚀疲劳腐蚀环境和循环应力（应变）的复合作用所导致的疲劳。,18,金属材料性能工艺性能,工艺性能是指机械零件在加工制造过程中，金属材料在所定的冷、热加工条件下表现出来的性能。金属材料工艺性能的好坏，决定了它在制造过程中加工成形的适应能力。由于加工条件不同，要求的工艺性能也就不同，如铸造性能、可焊性、可锻性、热处理性能、切削加工性等。冷加工性能切削性能：切削加工性（可切削性，机械加工性）：指金属材料被刀具切削加工后而成为合格工件的难易程度。切削加工性好坏常用加工后工件的表面粗糙度，允许的切削速度以及刀具的磨损程度来衡量。它与金属材料的化学成分，力学性能，导热性及加工硬化程度等诸多因素有关。通常是用硬度和韧性作切削加工性好坏的大致判断。一般讲，金属材料的硬度愈高愈难切削，硬度虽不高，但韧性大，切削也较困难。冷弯性能：指金属材料在常温下能承受弯曲而不破裂性能。弯曲程度一般用弯曲角度（外角）或弯心直径d对材料厚度a的比值表示，a愈大或d/a愈小，则材料的冷弯性愈好。冲压性能：金属材料承受冲压变形加工而不破裂的能力。在常温进行冲压叫冷冲压。检验方法用杯突试验进行检验。,19,金属材料性能工艺性能,工艺性能是指机械零件在加工制造过程中，金属材料在所定的冷、热加工条件下表现出来的性能。热加工性能铸造性能铸造性（可铸性）：指金属材料能用铸造的方法获得合格铸件的性能。铸造性主要包括流动性，收缩性和偏析。流动性是指液态金属充满铸模的能力，收缩性是指铸件凝固时，体积收缩的程度，偏析是指金属在冷却凝固过程中，因结晶先后差异而造成金属内部化学成分和组织的不均匀性。合金钢与高碳钢比低碳钢偏析倾向大，因此，铸造后要用热处理方法消除偏析。锻造性能可锻性：指金属材料在压力加工时，能改变形状而不产生裂纹的性能。它包括在热态或冷态下能够进行锤锻，轧制，拉伸，挤压等加工。可锻性的好坏主要与金属材料的化学成分有关。焊接性能焊接性（可焊性）：指金属材料对焊接加工的适应性能。主要是指在一定的焊接工艺条件下，获得优质焊接接头的难易程度。它包括两个方面的内容：一是结合性能，即在一定的焊接工艺条件下，一定的金属形成焊接缺陷的敏感性，二是使用性能，即在一定的焊接工艺条件下，一定的金属焊接接头对使用要求的适用性。化工设备广泛采用焊接结构，因此材料焊接性是重要的工艺性能。,20,3、影响材料性能因素,成分工艺组织性能影响材料性能的主要因素化学成分组织结构加工工艺热处理,21,影响材料性能因素化学成分,1、碳（C）：钢中含碳量增加，屈服点和抗拉强度升高，但塑性和冲击性降低，当碳当量超过0.23%时，钢的焊接性能变坏，因此用于焊接的低合金结构钢，含碳量一般不超过0.25%。2、硅（Si）：在炼钢过程中加硅作为还原剂和脱氧剂，所以镇静钢含有0.150.30%的硅。硅量增加，会降低钢的焊接性能3、锰（Mn）：在碳素钢中加入0.70%以上时就算“锰钢”，较一般碳素钢不但有足够的韧性，且有较高的强度和硬度，提高钢的淬透性，改善钢的热加工性能。锰量增高，减弱钢的抗腐蚀能力，降低焊接性能。4、磷（P）：在一般情况下，磷是钢中有害元素，增加钢的冷脆性，使焊接性能变坏，降低塑性，使冷弯性能变坏。5、硫（S）：硫在通常情况下也是有害元素。使钢产生热脆性，降低钢的延展性和韧性，在锻造和轧制时造成裂纹。6、氧（O）：氧在钢中是有害元素。尤其是对疲劳强度、冲击韧性等有严重影响。7、氢（H）：钢中溶有氢会引起钢的氢脆、白点等缺陷。,22,影响材料性能因素化学成分,8、氮（N）：铁素体溶解氮的能力很低。当钢中溶有过饱和的氮，在放置较长一段时间后或随后在200300加热就会发生氮以氮化物形式的析出，并使钢的硬度、强度提高，塑性下降，发生时效。9、铬（Cr）：在结构钢和工具钢中，铬能显著提高强度、硬度和耐磨性，但同时降低塑性和韧性。铬又能提高钢的抗氧化性和耐腐蚀性，因而是不锈钢，耐热钢的重要合金元素。10、镍(Ni)：镍能提高钢的强度，又保持良好的塑性和韧性(低温韧性)。镍对酸碱有较高的耐腐蚀能力，在高温下有防锈和耐热能力。但由于镍是较稀缺的资源，故应尽量采用其他合金元素代用镍铬钢。11、钼(Mo)：钼能使钢的晶粒细化，提高淬透性和热强性能。12、钛(Ti)：钛是钢中强脱氧剂。它能使钢的内部组织致密，细化晶粒；降低时效敏感性和冷脆性。改善焊接性能。13、钒(V)：钒是钢的优良脱氧剂。钢中加0.5%的钒可细化组织晶粒，提高强度和韧性。钒与碳形成的碳化物，在高温高压下可提高抗氢腐蚀能力。14、铌(Nb)：铌能细化晶粒和降低钢的过热敏感性及回火脆性，提高强度，但塑性和韧性有所下降。,23,影响材料性能因素组织结构,铁碳合金状态图铁碳平衡图又称铁碳相图或铁碳合金状态图。它以温度为纵坐标，碳含量为横坐标,表示在接近平衡条件（铁-石墨）和亚稳条件（铁碳化铁）下（或极缓慢的冷却条件下）以铁、碳为组元的二元合金在不同温度下所呈现的相和这些相之间的平衡关系。Fe-Fe3C平衡图由包晶、共晶、共析三个基本反应组成（下图仅为纯铁和钢的部分）铁碳合金状态图明确反映出含碳量、温度与组织状态的关系，是研究钢铁的重要依据，也是铸造、锻造及热处理工艺的主要理论依据。它的许多基本特点即使对于复杂合金钢也具有重要的指导意义，如在简单二元Fe-C系中出现的各种相，往往在复杂合金钢中也存在。当然，需要考虑到合金元素对这些相的形成和性质的影响，因此研究所有钢铁的组成和组织问题都必须从铁碳平衡图开始。工程上依据Fe-Fe3C平衡图把铁碳合金分为三类,即工业纯铁(C0.021)、钢(0.0212.11C)和铸铁(2.116.69C)。实际加热时钢铁的临界点往往高于Fe-Fe3C平衡图上的临界点,冷却时则低于平衡图的临界点。如图3所示，习惯上以A表示平衡图上的临界点,沿用奥斯蒙以法文加热的首字母c及冷却的首字母r分别标志加热和冷却，Ac表示加热时的临界点,Ar表示冷却时的临界点。,24,25,26,影响材料性能因素组织结构,常见的显微组织奥氏体（A）碳溶解在-Fe铁中形成的固溶体称奥氏体。强度硬度不高，塑性韧性很好，无磁性。铁素体（F）碳溶解在-Fe中形成的固溶体称铁素体强度硬度低，塑性韧性好。渗碳体（Fe3C）铁碳合金中的碳不能全部溶入-Fe或-Fe中，其余部分的碳和铁形成一种化合物（Fe3C），称为渗碳体。硬而脆，随C%增加，强度硬度提高，而塑性韧性下降。珠光体（P）珠光体是铁素体与渗碳体的机械混合物。性能介于F与Fe3C之间。马氏体（M）马氏体是钢和铁从高温急冷下来的组织，是碳原子在a-Fe中过饱和的固溶体。具有很高的强度和硬度，但很脆；延展性差，易导致裂纹。魏氏组织粗大的过热组织，塑性韧性下降，使钢变脆。带状组织双相共存的金属材料在热变形时沿主伸长方向呈带状或层状分布的组织。,27,影响材料性能因素组织结构,晶粒度：用于描述晶粒大小的参数常用的表示方法单位体积的晶粒数目（ZV）单位面积内的晶粒数目（ZS）晶粒的平均线长度（或直径）（用18级表示。8级细小而均匀、综合力学性能好）金属晶粒的尺寸(或晶粒度)对其在室温及高温下的机械性质有决定性的影响，晶粒尺寸的细化也被作为钢的热处理中最重要的强化途径之一。因此，在金属性能分析中，晶粒尺寸的计算显得十分重要。,28,影响材料性能因素加工工艺、热处理,加工工艺对组织性能影响冷作变形会带来纤维组织、加工硬化及残余内应力。热变形会提高材料塑性变形能力及降低变形抗力。热处理通过改变金属材料的组织，对金属材料的性能产生较大影响。,29,影响材料性能因素热处理,热处理是把金属材料在固态下加热到预定温度保温一定时间，然后以预定的方式冷却下来，通过这一过程改变金属材料内部的组织结构，从而使金属材料的性能发生预期的变化。热处理改变金属工件的性能，是通过改变其内部组织来实现的。金属材料在热处理过程中，会发生一系列的组织变化。金属材料中组织转变的规律，就是热处理的原理。,影响材料性能因素热处理,常用的钢材热处理方法：退火，正火，淬火，回火，调质和固溶处理。（1）退火：常用的退火又分可为完全退火、再结晶退火和消除应力退火。(A)完全退火是将铁碳合金完全奥氏体化（加热到Ac3以上2030）然后缓慢冷却，以获得接近平衡组织的工艺过程。完全退火适用于处理亚共析钢、中合金钢，目的是改善钢铸件或热扎型材的机械性能。由于加热温度超过上临界点，使组织完全重结晶，可达到细化晶粒、均匀组织、降低硬度、充分消除内应力等目的。,影响材料性能因素热处理,再结晶退火是将变形后的金属加热到再结晶温度以上（600Ac1之间），保持适当时间，使被冷加工拉长了的和破碎了的晶粒重新成核和长大成正常晶粒，成为没有内应力的新的稳定组织。使钢的物理性能和机械性能基本上都能得到恢复。对于连续多次冷加工的钢材，因随加工道次的增加、硬度不断升高，塑性不断下降，必须在两次加工之间安排一次再结晶退火、使其软化，以便钢材能进一步加工。这种退火又称为软化退火或中间退火。,影响材料性能因素热处理,消除应力退火。消除应力退火是为了除去由于塑性变形加工，焊接等原因造成的以及铸件内存在的残余应力而进行的热处理工艺，消除应力退火的加热温度低于钢的再结晶温度。(SR),影响材料性能因素热处理,（2）正火：将钢加热到Ac3（或Acm）以上3050，保温后在空气中冷却，得到珠光体型组织的热处理工艺叫正火。(N)正火主要用于细化钢材的晶粒，改造组织、提高机械性能；正火与退火的区别是正火的冷却速度稍快，所获得的组织比退火细，综合机械性能也有所提高。,影响材料性能因素热处理,（3）淬火：将钢加热到Ac3（亚共析钢）或Ac1（过共析钢）以上3050，保温后以大于临界冷却速度的速度快速冷却的热处理工艺叫淬火。(Q)淬火一般是为了得到马氏体组织，可使钢材得到细化；淬火马氏体是碳在-Fe中的过饱和固溶体。,影响材料性能因素热处理,（4）回火：将钢加热到Ac1以下某一温度，保温后在空气中冷却的工艺叫回火。(T)回火常作为钢淬火后的第二道热处理，以改善钢的淬火组织和性能。回火也常用于消除钢材的变形加工或焊接残余应力。根据回火时加热的温度不同，回火可分为低温、中温和高温三种。,影响材料性能因素热处理,（5）调质：通常将淬火加高温回火的热处理工艺叫调质。(Q+T)调质后获得回火索氏体组织，可使钢材得到强度与韧性相配合的良好的综合性能。（6）固溶处理：将合金钢加热至高温单相区，并经过充分的保温，使过剩相充分溶解到固溶体中后快速冷却，以得到过饱和的固溶体这样的热处理工艺称为固溶处理。（奥氏体不锈钢）其目的是为了改善金属的塑性和韧性，并为进一步进行沉淀硬化热处理工艺准备条件。(S),4、压力管道常用材料标准,基础标准GB/T699优质碳素结构钢GB/T700碳素结构钢GB/T3077合金结构钢钢板：GB/T710优质碳素结构钢热轧薄钢板和钢带GB713锅炉和压力容器用钢板GB/T3274碳素结构钢和低合金结构钢热轧厚钢板及钢带GB3531低温压力容器用低合金钢板GB24511承压设备用不锈钢钢板及钢带,38,压力管道常用材料标准-钢管,钢管GB3087低中压锅炉用无缝钢管GB/T3091低压流体输送用焊接钢管GB5310高压锅炉用无缝钢管GB6479高压化肥设备用无缝钢管GB/T8163输送流体用无缝钢管GB/T9711石油天然气工业输送钢管交货技术条件GB9948石油裂化用无缝钢管GB/T12459钢制对焊无缝管件GB/T12771流体输送用不锈钢焊接钢管GB13296锅炉、热交换器用不锈钢无缝钢管,压力管道常用材料标准-钢管,钢管GB/T13401钢板制对焊管件GB/T14976流体输送用不锈钢无缝钢管GB/T21832奥氏体铁素体型双相不锈钢焊接钢管GB/T21833奥氏体铁素体型双相不锈钢无缝钢管GB/T24593锅炉和热交换器用奥氏体不锈钢焊接钢管NB/T47019锅炉、热交换器用管订货技术条件HG/T20537.3化上装置用奥氏体不锈钢焊接钢管技术要求HG/T20537.4化工装置用奥氏体不锈钢大口径焊接钢管技术要求SY/T3091低压流体输送用焊接钢管SY/T5037低压流体输送用螺旋缝埋弧焊钢管,压力管道常用材料标准-锻件,钢锻件：NB/T47008(JB/T4726)承压设备用碳素钢和合金钢锻件NB/T47009(JB/T4727)低温承压设备用低合金钢锻件NB/T47010(JB/T4728)承压设备用不锈钢和耐热钢锻件,压力管道常用材料标准-铸件,铸钢和铸铁件GB/T1348球墨铸铁件GB/T9439灰铸铁件GB/T9440可锻铸铁件GB/T12229通用阀门碳素钢铸件技术条件GB/T16253承压钢铸件,压力管道常用材料标准-有色金属,有色金属材料GB/T2054镍及镍合金板GB/T2882镍及镍合金管GB/T3621钛及钛合金板材GB/T3624钛及钛合金管GB/T6893铝及铝合金拉(轧)制无缝管YB/T5264耐蚀合金锻件YB/T5353耐蚀合金热轧板,压力管道常用材料标准-有色金属,有色金属材料JB4741压力容器用镍铜合金热轧板材JB4742压力容器用镍铜合金无缝管JB4743压力容器用镍铜合金锻件JB/T4734铝及铝合金容器JB/T4745钛及钛合金容器JB/T4755铜及铜合金容器JB/T4756镍及镍合金容器,压力管道常用材料标准非金属材料,GB3985石棉橡胶板GB15558.1燃气用埋地聚乙烯（PE）管道系统第1部分：管材GB15558.2燃气用埋地聚乙烯（PE）管道系统第2部分：管件CJ/T125燃气用钢骨架聚乙烯塑料复合管CJ/T126燃气用钢骨架聚乙烯塑料复合管件CJ/T183钢塑复合压力管CJ/T189钢丝网骨架塑料（聚乙烯）复合管,二、压力管道常用管材、板材、锻件与铸钢件验收要求与适用范围,1、TSGD0001压力管道安全技术监察规程工业管道第二章第二节和第三节对压力管道常用的各种材料提出了基本的安全技术要求和使用范围规定。2、GB/T20801.2压力管道规范工业管道第2部分：材料进一步明确规定了压力管道各种建造材料的基本要求，这些基本要求包括材料选用、使用限制、检验要求和标记等方面。,1、TSGD0001压力管道安全技术监察规程第二章管道元件第二节材料,第二十一条管道组成件的材料选用应当满足以下各项基本要求，设计时根据特定使用条件和介质，选择合适的材料：（一）符合相应材料标准的规定，其使用方面的要求符合管道有关安全技术规范的规定；（二）金属材料的延伸率不低于14%，材料在最低使用温度下具备足够的抗脆断，由于特殊原因必须使用延伸率低于14%的金属材料时，能够采取必要的防护措施；（三）在预期的寿命内，材料在使用条件下具有足够的稳定性，包括物理性能、化学性能、力学性能、耐腐蚀性能以及应力腐蚀破裂的敏感性等；（四）考虑在可能发生火灾和灭火条件下的材料适用性以及由此带来的材料性能变化和次生灾害；（五）材料适合相应制造、制作加工（包括锻造、铸造、焊接、冷热成形加工、热处理等）的要求，用于焊接的碳钢、低合金钢的含碳量应当小于或者等于0.30%；（六）几种不同的材料组合使用时，应当注意其可能出现的不利影响。,1、TSGD0001压力管道安全技术监察规程第二章管道元件第二节材料,第二十二条管道组成件采用新研制、无应用实例的国产材料，材料研制生产单位应当将试验验证资料和第三方检测报告报国家质检总局，由国家质检总局委托有关的技术组织或者技术机构进行技术评审。技术评审的结果经过国家质检总局批准后，方可进行试制、试用。通过一定周期的试用、验证，进行型式试验或者技术鉴定后，报国家质检总局备案。第二十三条管道组成件所用材料采用国际标准或者国外标准时，应当符合下列要求：（一）选用国外压力管道规范允许使用并且已有使用实例的材料，该材料性能不得低于国内类似材料的有关安全技术规范及其标准要求，其使用范围符合有关安全技术规范及其标准的规定；（二）首次使用前，对化学成份、力学性能进行复验，并且进行焊接工艺评定，符合规定要求时，方可投入制造。,1、TSGD0001压力管道安全技术监察规程第二章管道元件第三节管道元件的使用,第二十四条铸铁管道组成件的使用除符合本规程第二十五条的规定外，还应当符合以下要求：（一）铸铁（灰铸铁、可锻铸铁、球墨铸铁）不得应用于GC1级管道，灰铸铁和可锻铸铁不得应用于剧烈循环工况（注4）；注4：剧烈循环工况的定义见GB/T20801.3-2006压力管道规范工业管道第3部分：设计和计算的规定。（二）球墨铸铁的使用温度高于-20，并且低于或者等于350。第二十五条灰铸铁可锻铸铁管道组成件可以在下列条件下使用，但是必须采取防止过热、急冷急热、振动以及误操作等安全防护措施：（一）灰铸铁的使用温度高于或者等于-10，并且低于或者等于300，设计压力小于或者等于2.0MPa；（二）可锻铸铁的使用温度高于-20，并且低于或者等于300，设计压力小于或者等于2.0MPa；（三）旋铸铁和可锻铸铁用于可燃介质时，使用温度高于或者等于150，设计压力小于或者等于l.0MPa。,1、TSGD0001压力管道安全技术监察规程第二章管道元件第三节管道元件的使用,第二十六条碳素结构钢管道组成件（受压元件）的使用除符合第二十七条规定外，还应当符合以下规定：（一）碳素结构钢不得用于GC1级管道；（二）沸腾钢和半镇静钢不得用于有毒、可燃介质管道，设计压力小于或者等于1.6MPa，使用温度低于或者等于200，并且不低于0；（三）Q215A、Q235A等A级镇静钢不得用于有毒、可燃介质管道，设计压力小于或者等于1.6MPa，使用温度低于或者等于350，最低使用温度按照GB/T20801.1-2006压力管道规范工业管道第1部分：总则的规定；（四）Q215B、Q235B等B级镇静钢不得用于极度、高度危害有毒介质管道，设计压力小于或者等于3.0MPa，使用温度低于或者等于350，最低使用温度按照GB/T20801.1的规定。,1、TSGD0001压力管道安全技术监察规程第二章管道元件第三节管道元件的使用,第二十七条用于管道组成件的碳素结构钢的焊接厚度应当符合以下要求：（一）沸腾钢、半镇静钢，厚度不得大于12mm；（二）A级镇静钢，厚度不得大于16mm；（三）B级镇静钢，厚度不得大于20mm。第二十八条碳钢、奥氏体不锈钢钢管以及由其制造的对接焊管件的使用限制应当符合表1规定。,1、TSGD0001压力管道安全技术监察规程第二章管道元件第三节管道元件的使用,1、TSGD0001压力管道安全技术监察规程第二章管道元件第三节管道元件的使用,第二十九条碳钢、碳锰钢、低温用镍钢不宜长期在425以上使用。铬钼合金钢在400-550区间长期使用时，根据使用经验和具体情况提出适当的回火脆性防护措施。第三十条奥氏体不锈钢使用温度高于540（铸件高于425）时，应当控制材料含碳量不低于0.04%，并且在固溶状态下使用。奥氏体不锈钢在540900区间长期使用时，应当采取适当防护措施防止材料脆化。奥氏体不锈钢在以下条件下，还应当考虑发生晶间腐蚀的可能性：（一）低碳(C0.08%)非稳定化不锈钢，在热加工或者焊接后使用；（二）超低碳(C0.03%)不锈钢，在高于425长期使用。,1、TSGD0001压力管道安全技术监察规程第二章管道元件第三节管道元件的使用,1、TSGD0001压力管道安全技术监察规程第二章管道元件第三节管道元件的使用,第三十二条金属材料及其焊接接头的冲击韧性应当符合有关安全技术规范及其材料标准的要求。第三十三条管道用密封件的选用应当考虑设计压力、设计温度以及介质、使用寿命等的要求，并且符合有关安全技术规范及其相应的密封材料标准的规定。第三十四条管道支承件的使用应当符合有关安全技术规范及其相应标准的规定。,2、GB/T20801.2压力管道规范工业管道第2部分：材料,1范围规定了压力管道建造材料的基本要求，这些基本要求包括材料选用、使用限制、检验要求和标记方面的规定。4一般规定4.1材料选用；4.2材料牌号和许用应力。5材料选用的基本原则6材料的使用限制(具体规定)6.1球墨铸铁、灰铸铁和可锻铸铁；6.2结构钢；6.3管子和管件；6.4碳钢和铬钼合金钢；6.5奥氏体不锈钢；6.6铝及铝合金。7高温条件下的材料使用限制7.1材料使用温度上限；7.2高温材料的选用原则。8低温条件下的材料使用限制8.1最低使用温度及冲击试验免除；8.2冲击试验。9材料标记和质量证明9.1材料标记；9.2质量证明。附录A材料牌号和许用应力。,3，GB713-2014锅炉和压力容器用钢板,1）标准总体情况GB713-2008代替GB713-1997锅炉用钢板和GB6654-1996压力容器用钢板,2008版标准是在GB713-1997和GB6654（2003年报批稿）基础上制订的。GB713-2008参照的国外先进标准为欧洲标准EN10028-2:2003。GB713-2008计列入Q245R、Q345R、Q370R、18MnMoNbR、13MnNiMoR、15CrMoR、14Cr1MoR、12Cr2Mo1R和12Cr1MoVR计9个牌号。该标准2008年9月1日实施。2）GB713-2008标准第1号修改单2012年7月11日发布，2012年10月1日实施，1号修改单提高了原有各钢号的技术指标。增加了17MnNiVNbR和12Cr2Mo1VR二个钢号。其中12Cr2Mo1VR钢板的主要技术指标基本同GB150.2-2011。,3，GB713-2014锅炉和压力容器用钢板（2014年6月24日发布，2015年4月1日实施）,3）GB713-2014和2008版相比：（1）新标准共12个钢号。（2）纳入Q420R、07Cr2AlMoR和12Cr2Mo1VR；（3）扩大了钢板厚度，Q245R和Q345R最厚达250mm；（4）提高了各牌号的夏比V型冲击功指标；（5）规定锅炉和压力容器用钢应由氧气转炉或电炉冶炼，并应经炉外精炼，承压设备专用钢板均如此；（6）规定钢锭、电渣重熔坯压缩比；（7）降低了各牌号的S、P含量上限；,3，GB713-20014锅炉和压力容器用钢板4）Q245R钢板,5）Q345R（16MnR）钢板,3，GB713-20014锅炉和压力容器用钢板5）Q345R钢板与美、欧盟相近钢号比较,4、GB24511-2009承压设备用不锈钢钢板及钢带,（1）.钢号(钢管和钢锻件基本一致)本标准共列入17个钢号。铁素体型3个钢号：S11306、S11348、S11972。奥氏体型11个钢号：S30408、S30403、S30409、S31008、S31608、S31603、S31668、S31708、S31703、S32168、S39042。奥氏体铁素体型3个钢号：S21953、S22253、S22053。,4、GB24511-2009承压设备用不锈钢钢板及钢带,（2）制定本标准的原因GB/T20878-2007不锈钢和耐热钢牌号和化学成分同时列出了统一数字代号（按GB/T17616）和牌号（按GB/T221）。牌号表达复杂化（如原00Cr18Mo2改为019Cr19Mo2NbTi）。个别统一数字代号有不妥之处（如S41008、S31782）。GB/T3280-2007和GB/T4237-2007较GB/T4237-1992年标准降低了技术要求。钢号只采用牌号，未列入统一数字代号。,（3）0Cr18Ni9与S30408/06Cr19Ni10钢板,（4）00Cr17Ni14Mo2与S31603/022Cr17Ni12Mo2钢板,（5）S11306/06Cr13钢板,5、NB/T47008470102010承压设备用钢锻件,JB4726-2000，JB4727-2000和JB4728-2000自2000年颁布实施以来已经10年了，10年来我国压力容器用碳素钢和低合金钢锻件、低温压力容器用低合金钢锻件、压力容器用不锈钢锻件的产品质量有了很大提高，技术要求高的一些新钢号锻件相继研制成功，为提高压力容器的安全性和进一步满足压力容器的使用要求均起到了积极作用。TSGR0004-2009固定式压力容器安全技术监察规程于2010年12月1日正式实施，该规程降低了确定钢材许用应力的安全系数，因此相应钢材标准的技术要求应做出修改、提高。此外，根据全国锅炉压力容器标准化技术委员会的要求，将标准的中的内容涵盖到承压设备，因此标准的名称由压力容器扩大到承压设备（包括压力容器、压力管道和锅炉）。基于上述原因，对JB4726-2000、JB4727-2000和JB4728-2000标准进行了修订。,（1）NB/T47008承压设备用碳素钢和合金钢锻件,标准总体情况将NB/T47008-2010标准的名称修改为承压设备用碳素钢和合金钢锻件。JB4726-2000标准适用的设计压力不大于35MPa，系与GB150-1998钢制压力容器相一致，由于JB4732-1995钢制压力容器-分析设计标准标准中的钢锻件也是采用JB4726-2000标准，JB4732-1995标准适用的设计压力为小于100MPa，因此本标准将适用的设计压力提高到了为小于100MPa。设计温度不低于20。,（1）NB/T47008承压设备用碳素钢和合金钢锻件,JB4726-2000标准中列有11个钢号，本标准增加了20MnNiMo、15NiCuMoNb、12Cr2Mo1V、12Cr3Mo1V和10Cr9Mo1VNb五个钢号。20MnNiMo系压力容器用钢锻件，15NiCuMoNb系锅炉用钢锻件，12Cr2Mo1V、12Cr3Mo1V系压力容器和压力管道用钢锻件，10Cr9Mo1VNb系压力管道和锅炉用钢锻件。标准明确了级锻件只适用于公称厚度小于或者等于100mm的20、35和16Mn三个钢号。,（1）NB/T47008承压设备用碳素钢和合金钢锻件,（1）NB/T47008承压设备用碳素钢和合金钢锻件,5.技术要求5.1冶炼方法锻件用钢应采用电炉或氧气转炉冶炼的镇静钢。经供需双方协商，可采用电渣重熔、炉外精炼等冶炼方法。5.2化学成分5.2.1锻件用钢的化学成分（熔炼分析）应符合表1的规定。5.2.2根据需方要求，并在合同中注明，20、35和16Mn钢P、S含量可为P0.025%、S0.015%。,（1）NB/T47008承压设备用碳素钢和合金钢锻件,根据需方要求，并在合同中注明，20、35和16Mn钢P、S含量可为P0.025%、S0.015%。需方可进行成品分析，分析结果与表1规定值的允许偏差应符合GB/T222中表2的规定。表1中P0.020%的钢号，其允许正偏差为0.003%；S0.012%的钢号，其允许正偏差为0.002%。本标准中所有16个钢锻件的磷、硫含量均符合、甚至严于TSGR0004-2009的技术要求。符合TSGR0004-2009技术要求的钢号为20、35、16Mn、20MnMoNb、15NiCuMoNb、35CrMo和1Cr5Mo七个钢号。,（1）NB/T47008承压设备用碳素钢和合金钢锻件,将本标准中部分钢锻件与美国ASME标准中相近钢锻件的磷、硫含量的规定进行对比。从上表中数据可以看出，我国NB/T47008-2010标准中各钢号的磷、硫含量均严于美国ASME标准中相近的钢号。5.3锻造5.3.1锻造使用的钢锭、钢坯或轧材应有熔炼单位的质量证明书。5.3.2锻造使用的钢锭头尾应有足够的切除量，以确保锻件无缩孔及严重偏析等缺陷。5.3.3采用钢锭或钢坯锻造时，锻件主截面部分的锻造比不得小于3（电渣重熔钢不得小于2）。采用轧材锻造时，锻件主截面部分的锻造比不得小于1.6。,（1）NB/T47008承压设备用碳素钢和合金钢锻件,5.6力学性能5.6.1级锻件的硬度值应符合表3的规定。表中硬度值系三次测定结果算术平均值的合格范围，其单个值均不得超过表中规定范围的10HBW。5.6.2、和级锻件的拉伸和冲击性能应符合表3的规定。表中冲击功为3个试样试验结果的算术平均值，允许一个试样的冲击功低于规定值，但不得低于规定值的70%。5.6.3根据需方要求，并在合同中注明，20、16Mn和20MnMo钢锻件可进行20冲击试验，代替表3中的0冲击试验，20冲击功指标仍按表3的规定。,5.7外观质量5.7.1锻件经外观检查，应无肉眼可见的裂纹、夹层、折叠、夹渣等有害缺陷。如有缺陷，允许清除，但修磨部分应圆滑过渡，清除深度应符合以下规定：a）当缺陷存在于非机械加工表面，清除深度不应超过该处公称尺寸下偏差；b）当缺陷存在于机械加工表面，清除深度不应超过该处余量的75%。5.7.2锻件形状、尺寸和表面质量应满足订货图样的要求。,（1）NB/T47008承压设备用碳素钢和合金钢锻件,5.8内部缺陷5.8.1锻件应保证不存在白点。5.8.2用超声检测锻件内部缺陷，锻件的超声检测质量等级按表4的规定。,（1）NB/T47008承压设备用碳素钢和合金钢锻件,（1）NB/T47008承压设备用碳素钢和合金钢锻件,6试验方法6.1化学分析化学分析应按GB/T223或GB/T4336的规定。仲裁试验应按GB/T223的规定。6.2硬度试验硬度试验应按GB/T231.1的规定。根据需要也可用其他方法测定。6.3拉伸试验拉伸试验应按GB/T228.1的规定。6.4冲击试验冲击试验应按GB/T229的规定。6.5超声检测超声检测应按JB/T4730.3的规定。,（1）NB/T47008承压设备用碳素钢和合金钢锻件,7检验规则7.1锻件应由供方检验部门按订货合同进行检验。7.2化学分析用的试样按GB/T20066的规定制取。每冶炼炉号取1个试样。7.3拉伸和冲击试样取样规则7.3.1取样数量7.3.1.1热处理单件重量小于或等于3500kg的锻件取一组试样（1个拉伸、3个冲击）。7.3.1.2热处理单件重量大于3500kg的锻件取两组试样（每组1个拉伸、3个冲击），两组试样位置间隔180，如锻件长度大于直径的1.5倍时，则应在锻件两端各取一组试样。7.3.2取样方向锻件（不含条形）宜取切向试样，当不能制取切向试样时，则取纵向或径向试样。条形锻件宜取纵向试样。,（1）NB/T47008承压设备用碳素钢和合金钢锻件,7.3.3取样部位7.3.3.1筒形锻件和环形锻件的试样应取自锻件的端部，从壁厚的1/2处取样，见图2a）和图2b）。7.3.3.2饼形锻件的试样应取自锻件的端部，饼形锻件直径小于或等于350mm时在外缘取样，直径大于350mm时从距边缘等于或大于20mm处向里取样，见图2c）。7.3.3.3碗形锻件的试样应在锻件的开口端，从壁厚的1/2处取样，见图2d）。7.3.3.4长颈法兰锻件的试样应在锻件公称厚度部位距外缘等于或大于20mm处向里（或从余块内表面向外）取样，见图2e）。7.3.3.5条形锻件的试样应取自锻件的端部，从距表面1/4公称厚度处取样。7.3.3.6除级锻件外，锻件的力学性能试样也可从同批号单独锻成的检验锻坯上制取。检验锻坯应与锻件有相同的锻造工艺、锻造比，其公称厚度应等于或大于锻件的公称厚度，并同炉热处理。,（1）NB/T47008承压设备用碳素钢和合金钢锻件,7.5复验7.5.1需方需要复验时，供方应提供需方复验的试料，需方在收到锻件之日起3个月内为复验有效期。7.5.2拉伸试验不合格时，可从被检验锻件原取样部位附近再取2个拉伸试样进行复验，复验结果的所有数据均应符合表3的规定。7.5.3冲击试验不合格时，可从被检验锻件原取样部位附近再取3个冲击试样进行复验，合格条件为前后两组共6个试样的试验数据算术平均值不得低于表3的规定，允许有2个试验数据低于规定值，其中低于规定值70%的数据只允许有一个。7.5.4当力学性能试验或复验不合格时，允许对该批（件）锻件重新热处理后进行检验，但重新热处理的次数不得超过两次（回火次数不计）。,（1）NB/T47008承压设备用碳素钢和合金钢锻件,A.1力学性能试样坯料的模拟焊后热处理试验前全部试样坯料应在低于临界温度下进行一次或多次热处理，目的是模拟锻件在随后容器制造过程中将要经受的焊后热处理或其他热处理。需方应向供方提供详细的热处理规范要求，包括温度、保温时间和冷却速度等。A.3高温拉伸试验表A.1所列钢号的级或级锻件可附加高温拉伸试验，试验温度在合同中注明，锻件的高温屈服强度值应符合表A.1的规定。高温拉伸试验方法应按GB/T4338的规定。A.4晶粒度的测定锻件的晶粒度合格级别由供需双方商定。晶粒度的测定方法应按GB/T6394的规定。A.5非金属夹杂物的检验锻件的非金属夹杂物合格级别由供需双方商定。非金属夹杂物的检验方法应按GB/T10561的规定。,（2）NB/T47009低温承压设备用低合金钢锻件,JB4727-2000标准中列有5个钢号，NB/T47009标准增加了08Ni3D一个钢号。该钢锻件为低温-1