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1、临氢用铭铝合金钢板国家标准编制说明（征求意见稿）临氢用铭铝合金钢板国家标准编制组2015-8-31临氢用铭铝合金钢板国家标准编制说明一 工作简况1 任务来源根据 “全国钢标准化技术委员会 2013 年第二批国家标准修订项目计划”， 计划编号为20131807-T-605 ，舞阳钢铁有限责任公司作为第一起草单位和金信息标准研究院共同研究制定临氢用铬钼合金钢板国家标准。2 编制单位主编制单位：舞阳钢铁有限责任公司、冶金工业信息标准研究院等3 制定理由我国能源特征是“富煤、少油”，石油资源的短缺使石油产品深加工及煤代油显得尤为重要， 油品深加工及以煤制油己成为我国能源战略的一个重要趋势，油品深加工及

2、煤制油煤化工等行业需要大量的临氢铬钼合金钢板，用于制作焦炭塔、气化炉、加氢反应器、分离塔等设备，目前已是一个成熟应用的品种。EN10028-2 中只有步冷试验的步骤，ASTM A387 、ASTM A542 附录中有相应的附加补充要求，而我国标准中则没有有关临氢用途钢板的具体技术指标的体现。舞钢早在1991 年已研制出制造加氢反应器的2.25Cr-1Mo 特厚钢板，成功用于制造胜利炼油厂加氢设备，运行正常；并于1997 年通过成果鉴定，同意在临氢设备上推广使用。到目前为止，已成功研制、应用了临氢15CrMoR 、临氢 14Cr1MoR 、临氢 12Cr2Mo1R 、临氢12Cr2Mo1VR、临

3、氢 2.25CnMo、临氢 2.25J1Mo0.3V、临氢 SA387Gr11(Gr12Gr22)等铭铝合金钢板，其实物质量达到了国际先进水平，已供货数十万吨，供应洛阳石化、中石化、兰石、一重等用于石化行业、煤化工等行业设备制造。目前，临氢铬钼钢板已是一个成熟应用的产品，舞阳、宝钢、武钢、兴澄等多数钢厂均已供货，但其技术要求特殊，质量要求严格，目前在我国的钢板标准中，没有此类钢板技术要求的具体体现。为提高我国能源设备用钢板的安全性，体现我国钢铁行业的研究成果及应用，适应石化、煤化工等设备制造业的需要，特需制定临氢铬钼合金钢板国家标准，以填补国内钢板标准的空白。4 主要工作过程4.1 主要过程简

4、介1) ) 2015 年 1 季度，进行了起草标准的情况调研及相关资料收集等准备工作。2) 2015 年 2 季度，进行标准中涉及到钢种的订货技术要求及实物主要技术特性的统计、分析(包括化学成分、X、 J 系数、交货状态、力学性能、模拟焊后热处理制度、取样位置、最大厚度等、工艺保证规律3) 2015 年 3 季度，研究编写临氢用铬钼合金钢板国家标准讨论稿及编制说明，并进行内部讨论及征求相关设计部门意见后，形成征求意见稿。4) 2015 年 4 季度，起草征求意见函，并将征求意见稿、编制说明、征求意见函报送冶标院开始广泛征求用户、设计部门、各生产厂意见。根据反馈意见，进行相关的标准研究及试验工作

5、，形成初稿，与冶标院协商适时召开讨论会。5）根据讨论会意见修改初稿内容，形成审定稿，适时召开审定会。6）根据审定会意见，修改相应内容，形成报批稿，并与其它技术资料一起报送冶金标准信息研究院。4.2 主要起草人及其所承担工作的简要说明4.2.1 本标准主要起草人：为了实现“科学、合理、先进、实用”的国家标准编制原则，按照生产和使用两个行业的专家共同制定标准的思路，努力做好这项重要的国家标准制订工作。4.2.2 主要起草人所承担的标准研究工作：（ 1 ）收集、对比、研究相关国内外标准GB/T709-2006 热轧钢板和钢带尺寸、外形、重量及允许偏差GB713-2014 锅炉和压力容器用钢板GB/T

6、2970 厚钢板超声波检验方法GB/T 2975 钢及钢产品力学性能试验取样位置及试样的制备GB/T 5313 厚度方向性能钢板JB/T4730.3 承压设备无损检测第 3部分 超声检测ASME SA20/SA20M 压力容器用钢板一般要求ASME SA387/SA387M 压力容器用铬钼合金钢板ASME SA542/SA542M 压力容器用淬火加回火铬钼钒合金钢板ASME SA832/SA832M 压力容器用铬钼钒合金钢板EN10028-2： 2009 承压用扁平钢产品- 第 2 部分 具有规定高温性能的合金钢和非合金钢API RP934-A-2008 高温高压临氢钢制压力容器用2.25Cr

7、1Mo 、 2.25Cr1Mo0.25V 、 3Cr1Mo、3Cr1Mo0.25V 材料和制造API RP934-C-2008 w 441c操作高压临氢钢制压力容器用1.25Cr0.5Mo材料和制造（ 2）统计分析舞钢临氢铬钼钢板实物质量，包括化学成分、X、 J 系数、交货状态、力学性能、模拟焊后热处理制度、取样位置、最大厚度等（ 3）编写本标准编制说明（ 4）收集本标准中主要技术指标确定所需的理论研究材料和论证材料；4.3 对相关的国内外标准进行对比分析，本次制订参照GB713-2014、 ASMESA387/SA387M 、API RP934-A-2008 （ 2012） 、 API RP

8、934-C-2008 及近年来用户的订货技术要求。二、标准制定原则1 、 本标准主要内容参照GB713-2014 锅炉和压力容器用钢板、 API RP934-A-2008 高温高压临氢钢制压力容器用2.25Cr1Mo 、 2.25Cr1Mo0.25V 、 3Cr1Mo 、 3Cr1Mo0.25V 材料和制造、API RP934-C-2008& 441c操作高压临氢钢制压力容器用1.25Cr0.5Mo材料和制造及近年来用户订货的设计技术要求，同时结合相关设计部门专家的意见而制定。2、标准的编制格式严格按照GB/T 1.1 2009规定进行编写，采用国家法定计量单位。三、标准主要内容说明1

9、范围根据目前舞钢临氢铭铝钢板通过锅容标委评审的最大厚度，钢板的厚度设定为 8mm-200mm。2牌号表示方法采用行业习惯表示方法，原牌号加上（H）组成。如：15CrMoR （H）。3尺寸、外形、重量及允许偏差与GB713-2014 一致，即“5.1钢板的尺寸、外形及允许偏差应符合 G B/T 709 - 2006的 规定。5.2 厚度允许偏差按 GB/T 709-2006中的B类要求。5.3 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。计算用钢板密度为7.85 g /cm34钢的牌号和化学成分4. 1牌号设置根据目前的生产及应用情况，牌号设置4个：即15C

10、rMoRH）、14CnMoRH）、12Cr2Mo1R（H） 、12Cr2Mo1VR （H）。4. 2化学成分（包括熔炼分析和成品分析）钢的化学成分的设定参照GB713-2014及API 934-A （C）的规定及近年来用户的订货设计要求。临氢铭铝钢板是在高温、高压氢环境或含氢流体、氢处理（如合成氨、甲醇等）中工作， 随着钢中铭铝含量的增加，钢的回火脆化倾向增大，而钢的高温回火脆化会降低材料韧性， 影响设备安全。因此，化学成分的设置分别考虑以下因素：1）严格设置影响回火脆化的元素、促进回火脆化的元素含量；提高钢水纯净度，严格设置 钢中H、O、N、S含量P是钢中的冷脆性元素，许多研究资料表明，当P

11、、Sn、SbK As等微量元素向原奥氏体晶界偏析时，就会发生脆化现象。4元素对脆化敏感性的顺序为P>Sn>As>Sb因此严格控制钢中 P、Sn> Sb、As；这 4 个牌号 P< 0.007%、AsW 0.010%、Sn< 0.010%、Sbx 0.003%; Si 和Mn是材料强化元素，但又促使材料脆化，应保持较低的含量；馍对材料回火脆性影响不 大，但当有P、Sn与馍共同作用时促使回火脆化倾向增加，也应限制；铜如果在贝氏体中以 不纯杂质元素明显存在，也会促进回火脆性增大，也应保持较低的含量。严格控制钢中H、O、N、S含量，提高钢水纯净度，提高钢的高温抗氢侵

12、蚀能力，因此设置本标准中 4 个牌号 SW 0.005%, HW 0.0002%、OC 0.0030%、N< 0.0080%。在铭铝钢中，Cr和Mo均提高钢的淬透性，促进贝氏体的组织转变。固溶的Mo不仅能提高钢的高温强度还能减少 P在晶界处的聚集，提高钢的抗回火脆化能力。 由于铝是较强的 碳化物形成元素，在长期时效中易形成铝的MoC MoCl碳化物，Cr的碳化物随之减少，使固溶Cr含量增加，促进了回火脆化，因此，回火脆化过程受铝在碳化物形成过程中的扩散过程所控制，要将铭和铝控制在一定的范围才可能促进富Cr碳化物的形成，从而阻止 Mo碳化物的形成，抑制回火脆化的发生。具体的化学成分如标准正

13、文表1。2)设置严格的回火脆化系数X系数、J系数，提高材料的抗回火脆化性能大量研究表明，很多元素是相互作用着影响材料的回火脆性，目前常用的两个系数为 X系数、J系数，计算公式分别如下：J=(Si+Mn) x (P+Sn) x 104(Si、Mn P、S阴百分比表示， 卜X=(10P+5Sb+4Sn+As)/100 (P、Sb、Sn、As 用 ppm 表示)。具体值见标准正文表 2。3)增加各元素成品分析规定，具体值见表1。5 制造方法根据API RP934-A (C)的规定，强调“钢液应进行真空处理”，其它要求与 GB713-2014规定一致。6 交货状态规定为“以正火(允许加速冷却)+回火状

14、态交货”。本标准规定的交货状态与API 934-A (C)的对比表：表1标准牌号交货状态本标准所有牌号正火(允许加速冷却)+回火状态API 934-A-20082.25Cr1Mo 2.25Cr1Mo0.25V正火+回火或淬火+回火API 934-C-2008（也适用于 1Cr0.5Mo）1.25Cr0.5Mo正火+回火或淬火+回火厚度)50mm 淬火+回火7力学性能及工艺性能1.1 力学性能为试样模拟焊后热处理状态，拉伸性能中增加“室温拉伸断面收缩率 Z的规定，具体值采用常用的订货规定”；室温拉伸性能中15CrMoRH H)> 14Cr1MoRH)、12Cr2Mo1VR(H)的伸长率根据

15、设计部门专家意见，与 GB713-2014相比，提高了 1% (绝对值)，并增加断面收缩率的规定，同时 12Cr2Mo1R(H) 、12Cr2Mo1VR(H)的屈服强度上限值根据API934-A的规定设定为 620MPa,其余同GB713-2014的规定；推荐的高温拉伸性能见附录B (具体值同GB713-2014),布氏硬度同 API RP934-A (C)的规定。弯曲试验为交货状态，按照 GB713-2014 对相应钢种的规定。具体规定见标准正文表3。铬钼钢回火脆化的表现为材料的韧性变差，冲击功明显下降；因此， 本标准规定了较为严格的冲击功值，15CrMoR (H)、14Cr1MoR ( H

16、)的冲击温度参照目前的订货要求及 API RP934-C的规定，剪切断口百分数最小为25%也符合 API RP934-C 的规定；12Cr2Mo1R ( H) 、12Cr2Mo1VR (H)的冲击温度按 API RP934-A的规定。具体温度及值见标准正文表4。1.2 推荐的模拟焊后热处理的制度中保温温度参照API RP934-A ( C) 和订货设计要求，保温时间由设计部门确定为宜。具体见标准正文表5。8 晶粒度根据订货要求，规定了晶粒度要求，即 “晶粒度检验应在钢板试样最大模拟焊后热处理状态进行，晶粒度应大于等于6 级。”9 回火脆化评定试验规定“12Cr2Mo1R (H)、12Cr2Mo

17、1VR (H)应按照附录C进行回火脆化评定试验。”10 超声波检验为保证钢板具有优异的内部质量，按照目前的设计要求，规定“钢板应逐张按 GB/T2970或NB/T47013.3进行超声波探伤，I级合格。”11 表面质量强调“钢板不允许进行焊补。”，其它要求同GB713-2014的规定。12 试验方法及检验规则根据订货技术要求及API RP934-A( C) 的规定， 分别见标准正文表6、 表 7 及第 8 条款。13 其它本标准的标准技术内容分为基本要求和补充要求两个部分，补充要求需经供需双方协商同意并需在合同中注明才执行，以满足不同用户的需要。包括：订购国外牌号、厚度偏差、化学成分、力学性能

18、、高温拉伸、其它温度冲击试A。验、非金属夹杂物等14 项内容，具体内容见标准正文附录附表1化学成分、力学性能的对比1化学成分1.1 与GB713-2014中相应牌号熔炼化学成分的对比表:牌号标准化学成分(质量分数)/%CSiMnSi+MnCrNiCuMoPS15CrMoR (H)本标准0.08-0.180.15-0.400.40-0.70-0.80-1.20<0.20< 0.150.45-0.60< 0.007<0.00515CrMoRGB713<0.30< 0.30< 0.025<0.01014Cr1MoR (H)本标准0.05-0.170.5

19、0-0.650.40-0.65< 1.201.15-1.50<0.20< 0.150.45-0.65< 0.007< 0.00514Cr1MoRGB713<0.170.50-0.80-<0.30< 0.30< 0.020<0.0101.25Cr0.5MoAPI RP 934-C<0.30< 0.20< 0.007< 0.00712Cr2Mo1R (H)本标准0.08-0.15<0.100.30-0.60-2.00-2.50<0.20< 0.150.90-1.10< 0.007<0.

20、00512Cr2Mo1RGB713<0.50<0.30< 0.20<0.020<0.0102.25Cr1MoAPI RP 934-A<0.30< 0.2012Cr2Mo1VR(H)本标准0.11-0.15<0.100.30-0.60-2.00-2.50<0.25< 0.150.90-1.10< 0.007<0.00512Cr2Mo1VRGB713< 0.20< 0.0102.25Cr1Mo0.25VAPI RP 934-A<0.25< 0.20对比显示，15CrMoR(H)、14Cr1MoR (H)

21、的P与API RP934-C一致，本标准中 4个牌号的Cu严于API RP934-C (A)的规定。 12Cr2Mo1VR(H)的 B、 Ca、 Nb> V、 Ti 与 GB713-2014一致。本标准中牌号的 As、Sn、SbK H、Q N J系数、X系数在GB713-2014中均无体现，具体参照订货技术要求规定。化学成分参照订货要求、GB713-2014及API RP934-A ( C)的相应要求。1.2 J 系数、X系数与 API RP934-A (C)的对比表：表 2回火脆 化系数牌号API RP934-A ( C)中相应牌号14Cr1MoR (H)12Cr2Mo1R ( H)、

22、12Cr2Mo1VR ( H)1Cr0.5Mo、1.25Cr0.5Mo2.25Cr1Mo、2.25Cr1Mo0.25VJ<1 50<100-<100X<15<15< 12<15<15对比显示，本标准 12Cr2Mo1VR (H)的X系数严于API 934-A规定，14Cr1MoR (H)增加J系数规定，其它同 API 934-A (C)的规定。2 力学性能2.1 力学性能是试样经受模拟焊后热处理状态的，布氏硬度同API RP934-A ( C)的规定；本标准规定的夏比( V型缺口)冲击温度及冲击吸收能量值与API RP934-A (C)的对比表：本标准牌号的夏比V型冲击试验aAPI RP934-A ( C)中相应牌号15CrMoR (H) 14Cr1MoR ( H) b12Cr2Mo1R ( H)、12Cr2Mo1VR( H)1.25Cr0.5Mo2.25Cr1Mo、2.25Cr1Mo0.25V温度/ c冲击吸收能量KV2/J,不小于温度/ c冲击吸收能量 KV2/J,不小于温度/ c冲击吸收能量KV/J ,不