压力容器用材料的复验基础知识分解Word格式.docx

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第2.9.2条对境内也就是国内生产的国外牌号材料，也应符合2.9.1条的各项要求，也就是说，同样要进行材料的化学成分和力学性能进行验证性复验，符合《固规》及相应材料标准的要求后才能投料使用。

受这一条款影响较大的我公司主要产品有氨合成塔，因为它的全部受压件都是境外牌号，这里边有SA387Gr11CL2、SA387Gr22CL2、SA336F11CL3、SA182F11CL2、SA182F22CL3、SA182F321等.而且上述材料的复验项目多且复杂，同时还要考虑热处理长、短周期的影响。

这些我在后边还要讲到，这里暂不多说。

受影响的还有另外一个产品就是甲醇合成塔，因为它的反应管材料为进口牌号S31803，相当于国产牌号00Cr22Ni5Mo3N，如果采用国产牌号00Cr22Ni5Mo3N，我公司还没有焊接工艺评定。

这一条款是很严厉的，它规定无论是否主要受压元件都需复验。

制定这一条款和《固规》第2.9.3条：

设计单位若选用境外牌号的材料，应当在设计文件中充分说明其必要性和经济性，制定这些条款的主要目的是尽量减少使用国外牌号的压力容器用材料，进而保护民族工业。

这里想多说几句，在我个人看来这些条款非常必要，因为象SA516Gr70这些境外牌号，国产牌号Q345R已完全能代替，大可不必选SA516Gr70，因为在我看来如果没有特殊情况，选SA516Gr70而不选Q345R，除了崇洋媚外，并无其它的实际意义。

但是上述所说的氨合成塔和甲醇合成塔则应另当别论。

因为对应的国产牌号，用的不多，且产品的性能还不够稳定。

从实际情况看，以上几个方面均不是需要复验材料的主要来源，大量需要复验的压力容器用材料是设计文件或使用单位要求复验的，而且复验的项目繁多，而且复验内容相对较为复杂。

二、压力容器用材料复验的主要依据

压力容器用材料复验的主要依据通常是本工程单号的主体材料采购说明书或采购图纸。

主体材料采购说明书和采购图纸一般由研究院根据设计图纸、工程标准、《固规》及相关标准GB150、GB151、GB12337等编制或绘制。

材料的复验申请单通常由材料的采购单位根据采购说明书或图纸逐项填写。

三、压力容器用材料复验的内容

压力容器用材料复验的内容包括：

逐张检查钢板表面质量和材料标志；

按炉复验钢板的化学成分；

按批复验钢板的力学性能、冷弯性能；

当钢厂未提供钢板超声检测保证书时，应按《固规》第2.5条（P6）的要求进行超声检测复验。

（其中第（4）款《固规》的引用标准主要是指GB150P10第4.2.9条）

1.按炉复验钢板的化学成分

复验前首先要弄清所要复验的压力容器材料分几个炉批号，每个炉批号取一个化学成分复验试件。

通常产品的化学分析试样可从室温拉伸试验断裂后的试样上切取。

材料的化学成分复验执行标准是GB/T223。

有的时候采购说明书上会出现两组化学成分的数据，一组是熔炼分析数据，这组数据是钢厂炼钢时用的；

我们复验时采用的数据是产品分析的那一组数据。

这样的情况主要出现在加氢设备、Q345R抗氢钢设备等严格场合。

常见材料的化学成分要求见GB713-2008的表1（P4）。

需要说明的一点是标准要求的是最低要求，对于某个具体工程来说，可能要求更高，也就是说个别的成分会有变化，对于有变化的项目研究院会下达采购说明书加以明确。

比如工程号01702氨合成塔球封头用材料SA387Gr22CL2的P、S含量均要求≤0.008%.

对于不锈钢材料GB24511-2009中P8、9表13、14、15仅给出了熔炼分析时的化学成分，却没有给出产品分析的化学成分。

复验时我个人看，也只能按熔炼分析时的化学成分.

《固规》对于压力容器专用材料中的碳素钢和低合金钢中的S、P含量提出了严格的要求,这里边包括受压的板、管和锻件，同时对用于焊接结构件（非受压件）用材的S、P含量也提出了要求。

详见《固规》P5第2.3条。

对于个别的材料标准S、P含量达不到《固规》要求的，应在采购说明书中予以明确修改，如GB6479-2000《高压化肥设备用无缝钢管》中S≤0.030%,含量高于《固规》，在采购说明书中要根据《固规》第2.3条根据不同应用场合进行修改。

对于GB/T8163-2008《输送流体用无缝钢管》目前设计时一般不用于上类（受《固规》监察）的压力容器,对于上类容器建议选用GB9948-2006《石油裂化用无缝钢管》。

这里需要注意的是《固规》第2.3条它是针对压力容器用碳素钢和低合金钢说的，对于JB4728-2000（新标准号是NB/T47010-2010）并不适用。

在NB/T47010-2010《承压设备用不锈钢和耐热钢锻件》中P含量多数是P≤0.035%,只有四个牌号是P≤0.030%.

除了常规的化学成分外，对于氨合成塔、变换炉、加氢设备等还要求了回火脆化敏感性系数：

如工程号01702的球封头材料就要求：

（详见论文集P50）

J系数=（Si+Mn）×

（P+Sn）×

104≤120（Sn-锡）

注：

式中元素以其百分含量代入。

X系数=（10P+5Sb+4Sn+As）/100≤15（ppm）

式中元素以ppm（10的-6次幂）含量代入。

Sb-锑；

As-砷

关于化学成分还有另外一项要求，那就是碳当量，它的要求源于99版《容规》，新的《固规》已没有此要求，它的计算公式是：

CE（%）=C%+Mn%/6+（Ni%+Cu%）/15+（Cr%+Mo%+V%）/5

对于常规的碳素钢和低合金钢材料一般要求CE≤0.45。

需要说明的一点是对于氨合成塔用材料SA387Gr11CL2、SA387Gr22CL2、SA336F11CL3、SA182F11CL2、

SA182F22CL3几种材料无论如何也达不到CE≤0.45。

因为各项化学成分全部按材料标准取最低值，CE仍大于0.45．

我计算过大约是0.6左右。

有的设计院的设计文件要求上述几种材料的CE≤0.45,这是错误的，根本达不到的。

2．按批复验钢板的力学性能、冷弯性能（冷弯性能是工艺性能的一种）

2.1按压力容器专用材料标准的常规复验

对于GB713-2008中的材料如Q245R、Q345R、15CrMoR、14Cr1MoR等常见材料要求的力学性能和工艺性能主要有常温抗拉强度Rm、常温屈服强度Rel、伸长率A、0℃、20℃或-20℃V型缺口冲击功、冷弯试验。

对于GB24511-2009《承压设备用不锈钢钢板及钢带》中的材料，常见的如06Cr19Ni10、022Cr17Ni12Mo2、06Cr18Ni11Ti等常温力学性能详见GB24511-2009表16（P10），它与GB713-2008在力学性能项目上还是有区别的，如GB713-2008中的常温屈服强度，在GB24511-2009中叫规定非比例延伸强度，而且给出了两种；

GB24511-2009中没有冲击功这一项，取而代之的是三种硬度指标。

GB713-2008材料复验的检验项目、取样数量及试验方法详见GB713-2008表4（P6）。

检验规则详见第8章（GB713P6）。

取样位置（含钢管取样）按GB/T2975。

这里有一个问题，对于不锈钢材料，还有另一个标准，那就是GB/T4237-2007《不锈钢热轧钢板和钢带》，从名称上就不难看出二者的区别，GB24511-2009是承压设备专用的，而GB/T4237-2007不是。

尽管二者材料牌号完全一致，但我们不能采用GB/T4237-2007中的材料作为压力容器用材，更不能以GB/T4237-2007中的各项指标作为材料复验的依据。

就这个问题国家质检总局曾专门下发通知提出明确要求。

虽然在GB24511-2009颁布前，GB/T4237-2007曾列入压力容器相关标准，但GB24511-2009颁布后，GB/T4237-2007就不能列入了。

主要原因是其一GB/T4237的S、P含量达不到《固规》的要求;

其二，GB24511-2009是压力容器专用标准，国家既然颁布了专用标准，你再使用GB/T4237，就不允许啦。

对于低温压力容器专用材料，还有一个标准，那就是GB3531-2008《低温压力容器用低合金钢钢板》，这个标准要求的复验项目与GB713-2008完全一致，区别在于既然叫低温压力容器专用标准，它的冲击温度要是低温，具体的是：

16MnDR:

（-40℃；

-30℃）即壁厚大于60~120mm的为-30℃;

15MnNiDr:

-45℃；

09MnNiDR:

-70℃。

如果温度再低，就要选用奥氏体不锈钢材料了。

GB150-1998附录C规定，奥氏体不锈钢材料用于高于等于-196℃时，可免做冲击试验。

压力容器专用板材标准还有一个，那就是GB19189-2003《压力容器用调质高强度钢板》，这里边的材料有：

07MnCrMoVR、07MnNiMoVDR、12MnNiVR三个牌号的材料，据我所知，目前我公司还没有用过这三个牌号的材料，这里也不讲它了。

以上几个方面讲的是按压力容器专用材料标准进行的常规复验，它的特点是有标准作为复验依据，有法可依，就简单多了，因为标准中清清楚楚告诉你如何复验，也规定了复验哪些项目。

这里也就不做过多的叙述了。

常规拉力、冲击及弯曲复验的样坯应在钢板宽度1/4处切取，样坯尺寸450X300（450为板宽方向），这里边包括拉力、冲击及弯曲、高温屈服、厚度拉伸（20X20）、晶粒度（15X15）、非金属夹杂物（15X15）、硬度（一般20X20;

检测部位有特殊要求时：

20X40）都够。

2.2非必须复验的特殊复验项目

这里所说的非必须复验的特殊复验项目，指的是只有在重要的应用场合，如高温、高压、临氢等情况下才复验的项目。

它主要出现在氨合成塔、变换炉、加氢或临氢设备以及甲醇合成塔等重要设备中。

2.2.1高温屈服强度（常见的如SA-387-S7）

HG20584-1998《钢制化工容器制造技术要求》第5.1条通用的技术要求中的5.1.2条规定了必须复验压力容器用材料的高温屈服强度的应用场合，详见该标准的P34页。

当然这也不是绝对的，有的情况下设计院还要求了100℃、200℃、300℃一系列的高温屈服强度，并分别规定了每个温度下要求的具体数值，而且规定必须复验.比如说四川天一科技设计的甲醇合成塔的反应管就是这样的，以前干过的工程号如84517,现在我正在编制制造工艺的工程号14901等都是这样的。

高温屈服强度的具体的试验温度，取决于相应压力容器的设计温度，有时会略高于设计温度，但绝对不能低于压力容器的设计温度，否则试验就失去了意义。

高温屈服试验的试验温度和合格指标详见该工程的采购说明书。

GB713-2008的表3（P5）给出了各种材料不同温度的高温屈服强度。

它的具体数值不仅与温度有关系，而且还和材料的厚度有关系。

高温屈服强度是压力容器设计时强度计算的基础，是必须要满足的，这一点是不能含糊的，也是不容商量的。

2.2.2高温抗拉强度

高温抗拉强度和高温屈服强度同属于高温拉伸实验，本来应一起在一个序号里讲，但考虑两者还是有区别的，所以分开了。

二者的区别主要在于高温屈服强度是压力容器设计时强度计算的基础，是必须要满足的。

而高温抗拉强度则不是这样的。

但有的设计院也规定了必须要满足，更多的设计院就是规定了提供实际测量值，记录在复验报告中，供参考，不作为验收条件。

即使有的设计院也规定了必须要满足，但联系后通常也能同意。

二者的区别主要还在于高温屈服强度钢厂也做过这些试验，有数据支持，而高温抗拉强度则钢厂通常没有数据记录，同时由于高温抗拉强度试验数据不是很稳定的，因此钢厂不愿承担此风险，这一点国外的钢厂也一样，如日本的JFE等等，如果你和他们签订真正的订货合同，他们都会说达不到此要求，尽管上述指标就是ASME标准规定的标准必须达到的数值，他们仍说达不到。

2.2.3钢板的厚度方向拉伸试验

例如，现在正在施工的工程号01702氨合成塔的下封头用材料SA387Gr22CL2要求了钢板的厚度方向拉伸试验。

试验标准是ASMESA-770-S1,S2,S3，它要求厚度方向拉伸试验的抗拉强度和屈服强度均和常规的拉伸试验指标下限是完全一致的，这就非常严格了，这项要求的实质是要求材料各向同性，均匀一致，说实话连国外厂家例如日本的JFE都说达不到。

钢板的厚度方向拉伸试验通常的复验指标只有一项，就是断面收缩率，合格指标通常是：

扁平试件不小于40%;

圆形试件不小于45%。

2.2.4硬度

象SA387Gr22CL2要求硬度HB≤225。

硬度的测量比较简单，这里不做过多的叙述。

2.2.5晶粒度

进口板材一般要求按SA20M标准的5级或更细的晶粒度要求，复验按ASTME112标准执行。

国产材料的晶粒度按GB/T6394进行。

2.2.6非金属夹杂物

此条一般针对锻件，且各项工程中的要求不太相同,举例说工程号01704变换炉：

原要求14Cr1Mo锻件中非金属夹杂物应符合以下要求:

A、B、C、D及Ds类夹杂物均不大于1.0级，后来采购部门询了国内几家锻件厂,都满足不了要求,后经过联系设计院同意改成了A、B、C、D及Ds类夹杂物均不大于1.5级。

非金属夹杂物的复验标准是GB/T10561。

2.2.7不锈钢复合板的复验

不锈钢复合钢板基层的复验和前面说的完全一样。

不锈钢复合板的标准执行NB/T47002.1~NB/T47002.4-2009《压力容器用爆炸焊接复合板》。

复合板另外的复验要求就是复合界面的结合剪切强度：

《固规》要求：

不锈钢—钢复合板不小于210Mpa；

镍—钢复合板不小于210Mpa；

钛—钢复合板不小于140Mpa；

铜—钢复合板不小于100Mpa。

这项要求的目的是让复合钢板有着良好的工艺性能，否则滚筒时会一次滚出两个筒体来，压封头会一次压出两个封头来，尽管有人会认为这样效率很高，却不是我们希望的。

2.2.8分步冷却试验

分步冷却试验简称步冷试验，它多用于氨合成塔和加氢及临氢设备中。

由于2.25Cr-1Mo钢在371~593℃温度区间长期使用时会产生回火脆化现象，这一变化通过拉伸试验，由于变化不明显，根本检查不出来，所以只能通过步冷试验来检查。

由于回火脆化现象会带来灾难性的后果，所以这个项目的复验是必须要做的，步冷试验一般按批进行。

试样经分步冷却脆化处理后应满足下式要求：

VTr54+2.5△VTr54≤10℃。

式中：

VTr54—经Min.PWHT后的夏比（V型缺口）冲击功为55J时的转变温度。

△VTr54--经Min.PWHT+S.C（分步冷却）脆化处理后的夏比（V型缺口）冲击功为54J时相应的转变温度增量。

Min.PWHT—最小焊后热处理。

每张钢板进行一次回火脆化分步冷却试验，其试验步骤和要求见图一、图二：

图一中曲线A、B各由8个适当的试验温度点所组成，分别为-80°

C、-60°

C、-40°

C、-30°

C、-10°

C、0°

C、20°

C和40°

C。

在每个温度下各取3个试样进行夏比（V形缺口）冲击试验，共需48个试样试样要求见表3，曲线应完整，应有上、下平台值。

分步冷却脆化处理程序如图二

从理论上讲步冷试验做出来是没有任何问题的。

由于技术在进步，现在钢材的质量已大幅度提高，一般-80℃的冲击功都能达到200J以上。

这就带来一个问题，找不到冲击功54J那道线了.从这个意义上说步冷试验的合格指标已经过时了。

带步冷试验材料复验需要复验料的尺寸为:

450X300共两块（450为板宽方向）。

2.2.9材料力学性能试样的模拟焊后热处理

分最大程度的焊后热处理和最小程度的焊后热处理。

最小程度的焊后热处理，指的就是设备的焊后热处理（时间）；

最大程度的焊后热处理，指的是考虑在制造单位及用户现场各一次返修，即大约是最小程度焊后热处理时间的三倍。

引入模拟焊后热处理后，材料复验会变得复杂。

上述复验项目哪些在长周期做，哪些在短周期做？

通常拉伸试验（含高温拉伸、厚度方向拉伸试验）在长周期做；

冲击长、短周期各一套；

弯曲、化学成分及非金属夹杂物则是在供货状态做；

硬度、晶粒度、步冷试验在短周期做。

当然，上述说法只是通常做法，有的设计院也要求长、短周期全做。

2.2.10Q345R（HIC）的抗氢诱导裂纹试验:

钢板应以相同的炉罐号、同一厚度规格及同一热处理制度为一批进行抗氢诱导裂纹（HIC）试验，方法按GB/T8650。

取样部位为TxT/2，按横向取试样，试样尺寸为20x20x100。

具体要求如下：

PH=3.0～4.5；

H2S饱和0.5%醋酸+5%NaCl混合溶液

试验结果应满足:

CLR≤5%；

CTR≤1.5%；

CSR≤0.5%；

其中:

PH—试验结束时溶液的酸碱度；

CLR—裂纹长度百分比（CrackLengthratio）；

CTR—裂纹厚度百分比（Crackthicknessratio）；

CSR—裂纹敏感百分比；

这个试验我们公司目前还做不了，需外协做。

2.2.11Q345R（HIC）钢的抗硫化物应力腐蚀开裂试验,方法按GB4157,具体要求如下:

每批钢板中取一组试样进行抗硫化物应力腐蚀开裂试验,其门槛应力σth≥247MPa为合格.