压力容器用金属材料[秦晓钟](GB150)-090617

压力容器用金属材料秦晓钟（中国通用机械工程总公司）一、压力容器选材的有关规定（一）钢材1.GB150-1998（含2002年第1号修改单）2.JB4732-1995（2005年确认）3.《压力容器安全技术监察规程》1999年版上页下页下页一、压力容器选材的有关规定（一）钢材《固定式压力容器安全技术监察规程》即将颁发nb3.0降为2.7用于焊接的碳素钢和低合金钢C≤0.25%，P≤0.035，S≤0.035提高了最低冲击功指标上页下页下页一、压力容器选材的有关规定（二）有色金属材料1.铝及其合金2.钛及其合金3.铜及其合金4.镍及其合金上页下页一、压力容器选材的有关规定（二）有色金属材料1.铝及其合金《容规》第17、18条。设计压力不大于8MPa.设计温度-269℃～200℃，设计温度大于65℃时，一般不选用含镁量大于等于3%的铝合金.典型牌号：工业纯铝1060，1200。铝锰合金3003。铝镁合金5083、5086。JB/T4734-2002《铝制焊接容器》上页下页返回一、压力容器选材的有关规定（二）有色金属材料2.钛及其合金《容规》第17、20条。设计温度：工业纯钛和钛合金不应高于300℃（《容规》对工业纯钛不应高于230℃），钛复合板不应高于350℃。用于制造壳体的钛材应在退火状态下使用。典型牌号：工业纯钛TA0、TA1、TA2、TA3、钛合金TA9、TA10。JB/T4745-2002《钛制焊接容器》上页下页返回一、压力容器选材的有关规定（二）有色金属材料3.铜及其合金《容规》第17、19条。用于受压元件一般应为退火状态使用。典型牌号：工业纯铜T2，T3。黄铜H62，H68。白铜BFe30-1-1。青铜QAI9-2。JB/T4755-2006《铜制压力容器》上页下页返回一、压力容器选材的有关规定（二）有色金属材料4.镍及其合金《容规》17、21条。主要受压元件用镍材应在退火状态下使用。典型牌号：工业纯镍N6。镍铜合金NCu30。耐蚀合金（NS）：铁镍基（Ni30%～50%，且Ni+Fe≥60%）NS112（Fe-Ni-Cr）；镍基（Ni≥50%）NS312（Ni-Cr），NS315（Ni-Cr），NS322（Ni-Mo），NS334（Ni-Cr-Mo）JB/T4756-2006《镍及镍合金制压力容器》上页下页9二、基础知识（一）室温拉伸试验（二）冲击试验（三）最低冲击功指标（四）焊接性能（五）钢材热处理上页下页10二、基础知识（一）室温拉伸试验GB/T228-2002《金属材料室温拉伸试验方法》，等效采用国际标准ISO6892：1998《金属材料室温拉伸试验》。抗拉强度Rm（）上屈服强度ReH（）下屈服强度ReL（）断后伸长率A（）上页下页bsuSL511二、基础知识上页下页（一）室温拉伸试验（续）0065.5SL对圆形横截面比例试样L0=5d。R4试样，d=10mm，L0=50mm。ASMESA370，标准圆形拉伸试样，D=12.5mm，L0=50mm。JISZ2201，4号试样，d=14mm，L0=50mm。12二、基础知识（二）冲击试验GB/T229-2007《金属材料夏比摆锤冲击试验方法》，等效采用国际标准ISO148：1983《钢的夏比冲击试验（V型缺口）》和ISO83：1976《钢的夏比冲击试验（U型缺口）》。压力容器用钢缺口类型U→V。英国1964年，美国1969年。中国1982年版《钢制石油化工压力容器设计规定》，GB3531，GB6654-1986。前苏联1990年仍用U型。上页下页13二、基础知识（二）冲击试验（续）冲击吸收功包括弹性功，塑性功和撕裂功。冲击试样：标准试样10mm×10mm×55mm，小尺寸试样10mm×7.5mm×55mm，10mm×5mm×55mm。冲击功指标，3个标准试样的算术平均值，允许1个试样的单个值低于规定值，但不得低于规定值的70%。小尺寸试样的冲击功指标。国际标准，欧洲标准，ASME，JIS冲击试验机，试样支座及摆锤刀刃。上页下页14二、基础知识（三）最低冲击功指标钢板、钢管、钢锻件及其焊接接头GB150（nb=3.0）上页下页钢材标准抗拉强度下限值Rm下限值MPa3个标准试样冲击功平均值KV2J≤450≥18＞450～515≥20＞515～650≥2715二、基础知识（三）最低冲击功指标（续）JB4732（nb=2.6）上页下页钢材标准抗拉强度下限值Rm下限值MPa3个标准试样冲击功平均值KV2J≤450≥20＞450～515≥24＞515～590≥27＞590～650≥3116二、基础知识（四）焊接性能碳钢和低合金高强度钢碳当量上页下页IIWCuNiVMoCrMnCCEVCE(%)1556)(WESVMoCrNiMnSiCCeq(%)14454062417二、基础知识（四）焊接性能（续）焊接裂纹敏感性组成PCM上页下页WESBNiVMoCuCrMnSiCPcm(%)560101520202030焊接裂纹敏感性指数Pc：H：焊缝金属氢含量，ML/100g；T：板厚，mm。防止裂纹的最低预热温度T0≥（1440Pc-392）℃60060tHPPcmc18二、基础知识（四）焊接性能（续）日本JISG3115,对厚度50mm以下的SPV490Q钢板，Ceq≤0.45%，经供需双方协议，可采用PCM代替Ceq，PCM≤0.28%。欧洲EN10028-3，对厚度60mm以下的P355（N、NH、NL1、NL2）钢板，可附加规定CEV≤0.43%。美国ASMESA20，对碳钢和碳锰钢可附加规定CE值。对厚度50mm以下、钢材标准抗拉强度下限值为485～＜550MPa的钢板，CE≤0.47%。我国GB713-2008，对Q245R、Q345R和370R可协议规定碳当量CE。GB19189规定07MnCrMoVR钢板PCM≤0.20%，07MnNiMoVDR钢板PCM≤0.21%，12MnNiVR钢板PCM≤0.26%。上页下页19二、基础知识（五）钢材热处理正火：将钢材加热至Ac3以上30～50℃，保温一定的时间，然后在空气中冷却。正火对钢材性能的影响C-Mn钢；Mn-V钢，Mn-Ti钢，Mn-Nb钢。淬火：将钢材加热至AC3以上一个温度，保温一定的时间，然后快速冷却至室温。钢板在线直接淬火（DQ）：钢板经精轧机轧制后，控制在Ar3以上一个温度范围，随后在位于精轧机后的加速冷却装置中快速冷却至室温。上页下页20二、基础知识（五）钢材热处理（续）回火：将钢材加热至AC1以下一个温度，保温一定的时间，然后根据需要以不同的冷速冷却至室温。正火加热高温回火，作用。淬火加高温回火——调质，作用。钢板在线回火（HOP装置）。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。这种热处理使奥氏体不锈钢具有优良的耐蚀性。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和钢中的碳形成碳化钛、碳化铌，以提高钢的耐晶间腐蚀性能。上页下页三、GB150（含第1号修改单）材料部分（一）概况（二）碳素钢板（三）低合金高强度钢板（四）低温钢板（五）中温抗氢钢板（六）不锈钢板（七）不锈钢复合钢板上页下页1.内容（1）第4章材料a.钢号；b.钢材标准；c.附加技术要求；d.使用范围；e.许用应力。上页下页三、GB150（含第1号修改单）材料部分（一）概况1.内容（续）（2）附录A材料的补充规定a.A1.1a)b.A1.1b)C.A1.1c)（3）附录F钢材高温性能高温屈服强度,10万小时持久强度极限，弹性模量，线膨胀系数。（4）附录H材料的指导性规定选用时应备案。上页下页三、GB150（含第1号修改单）材料部分（一）概况三、GB150-1998（含No.1）材料部分（一）概况2.2002年第1号修改单（1）修订依据a.钢材生产情况b.钢材标准c.科研成果（2）修订原则暂时修改影响较大的内容。上页下页返回25三、GB150-1998（含No.1）材料部分（一）概况3.钢材标准制修订近况（1）GB6654与GB713合并新标准GB713-2008《锅炉和压力容器用钢板》已发布,于2008年9月1日实施。新标准中列有Q245R、Q345R、Q370R、18MnMoNbR、13MnNiMoR、15CrMoR、14Cr1MoR、12Cr2Mo1R、12Cr1MoVR计9个牌号。标准技术水平有较大提高。钢板厚度负偏差按GB/T709-2006中的B类（0.30mm）。上页下页返回26三、GB150-1998（含No.1）材料部分（一）概况3.钢材标准制修订近况（2）GB3531修订GB3531-2008《低温压力容器用低合金钢钢板》已发布，2009年12月1日实施。标准技术水平有所提高。钢板厚度负偏差按GB/T709-2006中的B类（0.30mm）。（3）不锈钢板和耐热钢板标准GB/T3280-2007《不锈钢冷轧钢板和钢带》、GB/T4237-2007《不锈钢热轧钢板和钢带》和GB/T4238-2007《耐热钢板和钢带》3个新标准，与GB/T3280-1992、GB/T4237-1992和GB/T4238-1992相比较，钢号表示方法复杂化，钢板的技术要求有所降低。GBXXXXX《承压设备用不锈钢钢板及钢带》正在报批。上页下页返回27三、GB150-1998（含No.1）材料部分（一）概况上页下页返回3.钢材标准制修订近况（续）（4）压力容器用爆炸焊接复合板标准JB/T4733《压力容器用爆炸焊接复合板》已报批，该标准分为4个部分：JB/T4733.1《压力容器用爆炸焊接复合板第1部分：不锈钢-钢复合板》JB/T4733.2《压力容器用爆炸焊接复合板第2部分：镍-钢复合板》28三、GB150-1998（含No.1）材料部分（一）概况上页下页返回3.钢材标准修订近况（续）（4）压力容器用爆炸焊接复合板标准JB/T4733.3《压力容器用爆炸焊接复合板第3部分：钛-钢复合板》JB/T4733.4《压力容器用爆炸焊接复合板第4部分：铜-钢复合板》上述标准的技术水平优于国外先进水平标准——日本工业标准JISG3601～JISG3604。29三、GB150-1998（含No.1）材料部分（一）概况上页下页返回3.钢材标准修订近况（续）（5）承压设备用钢锻件标准JB/T4726《承压设备用碳素钢和合金钢锻件》、JB/T4727《低温承压设备用低合金钢锻件》和JB/T4728《承压设备用不锈钢和耐热钢锻件》3个标准即将报批，与JB4726-2000、JB4727-2000和JB4728-2000相比较，技术水平有所提高，钢号有所增加。三、GB150-1998（含No.1）材料部分（二）碳素钢板1.钢号及钢板标准GB/T912-1989(厚度不大于4mm）GB/T3274-1988(厚度大于4mm）20RGB6654CQ235BQ235上页下页三、GB150-1998（含No.1）材料部分（二）碳素钢板2.Q235-B和Q235-C镇静钢板（1）使用范围4.2.3b）和c）（2）技术条件a.化学成分（熔炼分析）钢号P%S%Q235-B≤0.045≤0.045Q235-C≤0.040≤0.040上页下页三、GB150-1998（含No.1）材料部分（二）碳素钢板2.Q235-B和Q235-C镇静钢板b.冲击试验钢号试验温度℃纵向AKVJ(注)Q235-B20≥27Q235-C0≥27上页下页三、GB150-1998（含No.1）材料部分（二）碳素钢板3.20R钢板（1）钢板标准上页下页GB6654GB713-2008a钢号20RQ245Rb板厚范围mm6～1003～150≤0.030≤0.025cP.S.含量P(%)S（