ASME规范及认证材料篇

Forthebenefitofbusinessandpeople必维国际检验检验集团BureauVeritasChina2011年9月6日ASME规范简介及认证材料篇21建造规范允许使用的材料和选用2建造规范对材料的要求3ASME材料与UNS的关系4ASME第II卷材料5ASME第I卷和VIII－1卷的材料要求内容3规范通用要求金属学基础建造规范允许使用的材料和选用4ASMEseminarMarch20041规范通用要求I卷VIII-1卷由于在高温条件下工作，动力锅炉材料是特殊材料。ASME第II卷的A,B,C和D描述了制造动力锅炉材料的技术说明，除了在PG-8.2、PG-8.3、PG-10和PG-11中另有规定允许使用的外，均应符合第II卷中某一材料标准的要求，不得采用第II卷D篇各表以外的其它材料。材料的使用温度不得大于第II卷D篇各表中对第I卷结构连出应力限制值的温度，此外，尚应满足PG-5～PG-13中所专门提出的附加要求。SectionII材料的详细要求PartA-钢铁材料PartB-有色金属PartC-焊材PartD-材料性能有关规范案例压力容器选用材料时，应查阅以下不同的资料：SubsectionA材料的一般要求SubsectionB制造方法和特殊工况影响材料的选择SubsectionC针对特殊材料的要求材料表–给出VIII-1卷允许使用的材料（UCS-23、UHS-23、UNF-23等）强制性附录SectionII材料的详细要求PartA-钢铁材料PartB-有色金属PartC-焊材PartD-材料性能有关规范案例5ASMEseminarMarch20041金属通常划分为钢铁材料（铁50%）和有色金属。含有一种以上元素的金属为合金。铁合金（SA-XXX）铸铁—碳2%，非常脆，不易焊接，适合于制造复杂形状的部件。钢材—碳2%，不脆（有韧性），较易焊接。碳钢—碳在0.01%～1.7%，含硅、锰，用于较低温度。低合金钢—总合金元素的含量在5%以下，用于高温和含氢介质。中合金钢—指合金元素在5%～10%的合金钢，如含4%～6%铬和8%～10%镍的铬钢可用作精炼炉管。高合金钢—指合金元素高于10%的合金钢，用于腐蚀、高、低温。按化学成分和性能，不锈钢可分为：马氏体不锈钢—，铬含量最低，抗腐蚀性最差的不锈钢。铬12%，导磁，可通过奥氏体化、(淬火和回火改善强度和硬度。铁素体不锈钢—导磁，不可通过淬火和回火来改善强度和硬度。奥氏体不锈钢—不导磁，不可通过热处理来改善强度和硬度。可通过冷加工硬化。在冷加工后退火会使其软化。奥氏体/铁素体双相不锈钢—高强度，比奥氏体不锈钢具有更好的耐腐蚀性。铸造不锈钢－可能是马氏体、奥氏体或二元结构，分两个系列：耐腐蚀系列（C系列）和耐热系列（H系列）。金属学基础6ASMEseminarMarch20041ASME规范产品制造中会使用到两个临界温度：下临界温度（A1）=合金开始向奥氏体转变上临界温度（A3）=合金全部转变成奥氏体正火将钢加热到A3以上大约100F，然后在静止空气中冷却。目的是使钢的组织均匀，使硬度高于钢在退火状态的硬度。退火将钢加热到A3以上大约50F，然后随炉缓慢冷却。目的是细化晶粒，使材料软化。焊后热处理加热到A1以上的温度，目的是降低制造和焊接应力，降低热影响区的硬度。淬火钢加热后的冷却速度对提高钢的硬度和强度非常重要，如SA-517这样的钢种，其强度主要靠淬火获得。回火淬火后的钢非常脆，为增加韧性，将其加热到A1以下，然后冷却以得到所期望的高强度和良好韧性的综合性能。钢的热处理7ASMEseminarMarch20041主要用于强腐蚀、高温的环境。铝合金-不导磁、具有良好的可成型性、高的强度-重量比。铜合金-良好的耐腐蚀性和机械加工性能。镍合金-极好的耐腐蚀性和高温抗氧化性能。钛和锆合金-耐腐蚀性极强。有色金属8ASMEseminarMarch20041退火将材料加热到一定的温度，然后缓慢冷却。目的是使材料软化，消除冷加工应力。正火将材料加热到稍高于退火温度，然后以比退火快的冷却速度冷却。固溶处理在足以使各合金元素可随机弥散的高温下进行的热处理。稳定化低温加热以稳定某种合金元素。对合金以一定的温度处理以产生一稳定的性能。有色金属合金的热处理9ASMEseminarMarch20041建造规范对材料的要求ASME第Ｉ卷ASME第VIII卷第1分篇PG5到PG9：承受压力所产生应力的材料均应符合ASME规范SectionII中的某一材料标准的要求，且限于第II卷D篇各表所列的材料。材料的使用温度不应高于第II卷D篇各表中对第I卷结构列出许用应力的温度。UG-4到UG-8、UG-10、UG-12到UG-14：受压件的材料必须是ASME规范SectionII中的材料，并限于那些在UG-23提到的材料。10ASMEseminarMarch20041建造规范对材料的要求具体的要求，ASME第Ｉ卷ASME第VIII卷第1分篇具体的：PG-5一般要求PG-6板材PG-7锻件PG-8铸件PG-9公称管，管子和其它受压件PG-11其它各种受压件PG-12水位表本体和其连接管路材料PG-13拉撑件UG-4一般要求UG-5板材UG-6锻件UG-7铸件UG-8管道和管子UG-9焊接材料UG-11预制和预成形受压件UG-12螺栓和螺柱UG-13螺母和垫圈UG-14棒材11ASMEseminarMarch20041建造规范对材料的要求例外ASME第Ｉ卷ASME第VIII卷第1分篇非受压件材料仅须具有可焊性即可。UG-4(b)：非受压件材料仅须具有可焊性即可。UG-9：焊接材料。UG-11(a)&(c)：允许使用的ASME/ANSI标准（见规范解释VIII-77-86）。UG-13(b)：垫片仅须是可锻纲（Wroughtsteels）即可。UG-15：同牌号的可锻材料(Wroughtmaterials)已被批准作为可使用材料，但在“采购清单”中没有列入的此材料。（见规范解释VIII-1-89-194）强制性附录规定的材料。规范案例允许的材料。121UNS的编制方法2常用材料UNS编号中各数字的具体含义3ASME材料与UNS的关系ASME材料与UNS的关系13ASMEseminarMarch20042（1）统一编号体系（UNS）对金属与合金规定了18个编号系列，每一种UNS编号由单个字母作前缀，后面为5位阿拉伯数字组成，大多数情况下字母代表了金属性。例如，铝用A表示，贵重金属用P表示，不锈钢用S表示。碳素结构钢由AISI表示为AISI1020，被容纳在UNS内标识为G10200，这里G表示AISI和SAE（美国机动工程师协会）标准的碳钢及合金钢，五位阿拉伯数字中，前4位数字采用了AISI和SAE钢号系统的数字编号。第五位数字，也就是最后一位数字一般为0，若表示钢的特殊性能或含有特殊元素时，则采用其他数字。如GXXXX1，表示含硼钢种。又如易切削黄铜，由CDA（美国铜业学会）发展为CDAC36000，现被容纳在UNSC36000内，它属于ASTMB16标准内的一种铜锌铅合金材料。18个编号系列如下：UNS的编制方法14ASMEseminarMarch20042由AISI与SAE系统材料组成UNS编号：（1）G×××××，G表示AISI与SAE碳钢及合金结构钢，前四个××××表示AISI与SAE材料系统的数字编号。第一个×表示：1为碳素钢，2为镍钢，3为镍铬钢，4为钼钢，5为铬钢，61为铬钒钢，8为低镍铬钢，92为硅锰钢，93、94、97、98为铬镍钼钢；第二个×表示钢种或合金元素含量；第三、四个××表示含碳量，以万分之几表示平均值；第五个×一般为0，如有特殊要求用1或1以上数字表示。（2）S×××××，S表示AISI与SAE不锈钢及耐热钢；前三个×××表示不锈钢类型；第一个×表示：1为沉淀硬化不锈钢，2为Cr-Mn-Ni-N奥氏体，3为Cr-Ni奥氏体，4为高Cr马氏体和低碳高Cr铁素体，5为低碳马氏体；第二，三个××表示该类型钢的分类顺序号；第四、五个××表示材料顺序号（区别个别成分差别，00为无差别）。常用材料UNS编号中各数字的具体含义15ASMEseminarMarch20042由美国铝业协会（AA）材料组成UNS编号：A×××××，A表示铝及铝合金；第一个×区别铸造和加工（9表示加工产品，0，1，2，3，4，6表示铸造产品）；第二个×表示分类代号：1为工业纯铝≥99%，2表示Al-Cu系，3表示Al-Mn系，铸造Al-Si-Cu或Al-Si-Mn系，4为Al-Si系，5为AlMg系，6为Al-Mg-Si系（铸造尚未使用），7为Al-Zn系，8为其他铝合金，铸造Al-Sn系，9为备用系，铸造，其他合金；第三、四个××表示工业纯铝，仅第三个数字表示受控杂质个数，第四、五个数字合成表示合金编号；第五个×表示工业纯铝，第四、五个数字合成组号表示小数点以后的最低含量。由美国铜业发展协会（CDA）材料组成UNS编号：C×××××，C表示铜及铜合金；第一个×表示分类代号：1为纯铜，高铜合金；2为Cu-Zn系，3为Cu-Zn-Pb系，4为Cu-Zn-Sn系，5为Cu-Sn，Cu-Sn-Pb系，6为Cu-Al，Cu-Si，特殊Cu-Zn系，7为Cu-Ni，Cu-Ni-Zn系，8，9为铸造铜及铜合金；第二、三个××表示合金编号；第四、五个××一般均为00。常用材料UNS编号中各数字的具体含义16ASMEseminarMarch20042A00001～A99999铝及铝合金C00001～C99999中铜及铜合金E00001～E99999稀土和稀土族金属及其合金L00001～L99999低熔点金属及合金M00001～M99999杂类有色金属及合金N00001～N99999镍及镍合金P00001～P99999贵金属及合金R00001～R99999活性金属和高熔点金属及合金Z00001～Z99999锌及锌合金D00001～D99999特殊机械性能钢F00001～F99999铸铁及铸钢G00001～G99999AISI和SAE碳钢及合金钢H00001～H99999AISI可淬硬钢J00001～J99999铸钢（工具钢除外）K00001～K99999杂类钢及黑色金属合金S00001～S99999耐热及耐腐蚀（不锈）钢T00001～T99999工具钢W00001～W99999按焊接涂层分类的焊接填充金属，涂药及管状焊条ASME材料与UNS的关系17ASMEseminarMarch20042UNS（统一编号体系）对焊接填充金属规定的编号系列通常归入二大类型。第一种类型的成分由填充金属材料分析确定。例如，裸体无药线材、棒材或铸造棒材等。第二种类型的成分由焊接涂层分析确定。例如，涂药焊条、药芯和其他复合线状焊条等。对于第一种类型的焊接填充金属，继续按它们的金属材料成份，被指定在已建立起的编号系列内。例如，SFA-5.9，不锈钢焊丝和填充丝，若用AWSER316焊丝，它的UNS编号为S31680。对于第二种类型焊接材料被指定为新的基本系列，并用字母W表示，若用AWSE7016的焊条，它的UNS编号为W07016。焊材的UNS编号在ASME第Ⅱ卷C篇焊条，焊丝及填充材料里有较多的介绍。ASME材料与UNS的关系18ASMEseminarMarch20042ASME材料与UNS的关系（1）ASME规范第Ⅱ卷A篇黑色金属材料标准内约有26种标准的等级号，对应采用UNS编号，尤其是不锈钢材料绝大多数有UNS编号。但是标准中没有用UNS编号表示的材料，不是说明该材料没有UNS编号，可以从Ⅱ-C篇和Ⅱ-D篇里看到，这些材料也有用UNS编号表示的，如表1所示。（2）在ASME规范第Ⅱ卷B篇有色金属材料标准内，除了钛材没有直接在标准中采用UNS编号外，其他较广泛使用的铜铝镍镁锌合金材料标准均直接采用了UNS编号，但仍然可以在Ⅱ-D篇中查找出钛材的UNS编号。采用了UNS编号的标