新版gb150中关于压力容器用材料的问题.docx

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新版gb150中关于压力容器用材料的问题

压力容器用材料

1.   总则

1.1 通用要求

（1）   压力容器选材时应考虑容器的使用条件（如设计温度、设计压力、介质特性和操作特点等）、材料的性能（力学性能、工艺性能、化学性能和物理性能）、容器的制造工艺以及经济合理性，并尽可能选用国产牌号的材料。

（2）   压力容器用材料的质量、规格与标志，应当符合相应材料的国家标准或行业标准的规定。

（3）   压力容器专用钢板的制造单位应当取得相应的特种设备制造许可证。

（4）   材料制造单位应当向材料使用单位提供质量证明书，材料质量证明书的内容应当齐全，清晰，并且盖有材料制造单位质量检验章。

（5）   压力容器制造单位从非材料制造单位取得压力容器用材料时，应当取得材料制造单位提供的质量证明书原件或者加盖材料供应单位检验公章和经办人章的复印件。

（6）   对于采购的第Ⅲ类压力容器用Ⅳ级锻件，以及不能确定质量证明书的真实性或者对性能和化学成分有怀疑的主要受压元件材料，压力容器制造单位应当进行复验，符合相应材料标准的要求方可投料使用。

1.2 熔炼方法

压力容器受压元件用钢，应当是氧气转炉或者电炉冶炼的镇静钢。

对标准抗拉强度下限值大于或者等于540MPa的低合金钢钢板和奥氏体—铁素体型不锈钢钢板，以及使用温度低于-20℃的低温钢板和低温钢锻件，还应当采用炉外精炼工艺。

1.3 化学成分

1.3.1   用于焊接的碳素钢和低合金钢

碳素钢和低合金钢钢材，C≤0.25%、P≤0.035%、S≤0.035%。

1.3.2压力容器专用钢中碳素钢和低合金钢钢材，其硫、磷含量应当符合以下要求：

（1）碳素钢和低合金钢钢材基本要求，P≤0.030%、S≤0.020%。

（2）标准抗拉强度下限值大于或者等于540MPa的钢材，P≤0.025%、S≤0.015%。

（3）用于设计温度低于-20℃并且标准抗拉强度下限值小于540MPa的钢材，P≤0.025%，S＜0.012%。

（4）用于设计温度低于-20℃并且标准抗拉强度下限值大于或者等于540MPa的钢材，P≤0.020%、S≤0.010%。

1.4力学性能

 碳素钢和低合金钢钢材的冲击功最低值按表1的规定。

表1 碳素钢和低合金钢钢材的冲击功最低值

钢材标准抗拉强度下限值Rm（MPa）

3个标准试样冲击功平均值KV2（J）

≤450

≥20

＞450～510

≥24

＞510～570

≥31

＞570～630

≥34

＞630～690

≥38

1.5压力容器受压元件使用钢材的使用温度上限

1.5.1钢材的使用温度上限（相应受压元件的最高设计温度）为GB150.2-2011标准中许用应力表中各钢号许用应力所对应的最高温度。

1.5.2碳素钢和碳锰钢钢材在高于425℃温度下长期使用时，应考虑钢中碳化物相的石墨化倾向。

1.5.3奥氏体型钢材的使用温度高于525℃时，钢中含碳量应不小于0.04%。

1.6压力容器受压元件使用钢材的使用温度下限

1.6.1钢材（奥氏体型钢材除外）的使用温度下限（相应受压元件的最低设计温度）按GB150.2-2011的有关规定。

1.6.2奥氏体型钢材的使用温度高于或等于-196℃时，可免做冲击试验，低于-196℃～-253℃，由设计文件规定冲击试验要求。

1.6.3对用于低温低应力工况的钢材，其使用温度下限值按GB150.3附录E的规定。

1.7压力容器钢材的代用。

 1.7.1钢材代用的原则

（1）不得变更原有设计。

（2）代用钢材性能优于原始设计钢材时，不得减少代用钢材的厚度；略差于原始设计钢材时，也不得任意增加代用的厚度，而应重新进行强度或刚度校核。

（3）钢材代用应考虑与相邻钢材的兼容性，还要考虑由此引发的制造、检验等变化。

（4）中外钢材代用，代用材料应采用与原设计钢材相对照牌号的钢材，其技术要求不得低于原设计钢材（如S、P含量、冲击功指标、断后延长率等），材料应经复验合格后才能使用（应复验化学成分和力学性能）。

（5）钢材代用应事先征得原设计单位的书面批准，并在竣工图上做详细记录。

1.7.2钢材代用时应考虑的因素

（1）代用钢材的强度、塑性、韧性、化学成分、导热系数、线膨胀系数等对设计条件（温度、压力、介质、结构等）的适应性。

（2）代用钢材对制造加工工艺的适应性（尤其是焊接工艺、焊接材料、焊后热处理等）。

（3）代用钢材对均匀腐蚀和多种局部腐蚀（应力腐蚀、晶间腐蚀、电偶腐蚀、冲刷腐蚀等）的适用性。

（4）代用钢材与原设计钢材在钢材标准上的差异（如化学成分、检验项目、检验率等）。

（5）两种不同组织（如铁素体、奥氏体）的钢材互相代用因热膨胀系数差异所引起的热应力，异种钢焊接问题。

（6）代用钢材的经济性。

1.8压力容器钢材的许用应力按GB150.1的原则确定，各钢材的许用应力值按GB150.2选用，表中中间温度的许用应力可用内插法求得。

2.压力容器用钢板

2.1碳素钢和低合金钢板

2.1.1钢号及钢板标准

（1）GB713-2008《锅炉和压力容器用钢板》中所列钢号：

Q245R、Q345R、Q370R、18MnMoNbR、13MnNiMoR、15CrMoR、14Cr1MoR、12Cr2Mo1R、12Cr1MoVR。

（2）GB3531-2008《低温压力容器用低合金钢板》中所列钢号：

16MnDR、15MnNiDR、09MnNiDR。

2.1.2下列碳素钢和低合金钢钢板，应在正火状态下使用：

（1）用于多层容器内筒的Q245R和Q345R。

（2）用于壳体的厚度大于36mm的Q245R和Q345R。

（3）用于其它受压元件（法兰、管板、平盖等）的厚度大于50mm的Q245R和Q345R。

2.1.3下列碳素钢和低合金钢钢板，应每张热处理钢板进行拉伸和V型缺口冲击试验：

（1）调质热处理钢板。

（2）多层容器的内筒钢板。

（3）壳体厚度大于60mm的钢板。

2.1.4壳体用钢板应按表2的规定逐张进行超声检测，钢板超声检测方法和质量等级按JB/T4730.3的规定。

表2 壳体用钢板超声检测要求

钢号

钢板厚度（mm）

容器使用条件

质量等级

Q245R

Q345R

﹥30～36

用作容器的壳体

不低于Ⅲ级

﹥36

用作容器的壳体

不低于Ⅱ级

Q370R

Mn-Mo系

Cr-Mo系

Cr-Mo-V系

﹥25

用作容器的壳体

不低于Ⅱ级

16MnDR

Ni系低温钢（调质状态除外）

﹥20

用作容器的壳体

不低于Ⅱ级

调质状态使用的钢号

﹥16

用作容器的壳体

Ⅰ级

多层容器内筒钢板

≥12

多层容器内筒壳体

Ⅰ级

碳素钢和低合金钢

≥12

介质毒性程度为极度或高度危害，在湿H2S环境中使用，设计压力大于或等于10MPa

不低于Ⅱ级

2.1.5Q235系列钢板（Q235B及Q235C）的使用规定

（1）钢板标准按GB/T3274-2007《碳素结构钢及低合金结构钢热轧厚钢板及钢带》。

钢板的化学成分应符合GB/T700-2006《碳素结构钢》的规定，但钢板质量证明书中的磷、硫含量应符合P≤0.035%，S≤0.035%的要求。

（2）钢板应进行冲击试验和冷弯试验，试验结果应符合GB/T700的规定。

（3）容器设计压力小于1.6MPa。

（4）钢板的使用温度：

Q235B钢板为20℃～300℃；Q235C钢板为0℃～300℃。

（5）用于容器壳体的钢板厚度：

Q235B和Q235C不大于16mm；用于其它受压元件的钢板厚度：

Q235B不大于30mm，Q235C不大于40mm。

（6）不得用于毒性程度为极度或高度危害的介质。

（7）Q245R可替代Q235C钢板。

2.2高合金钢板

2.2.1钢号及钢板标准

（1）钢板标准按GB24511-2009《承压设备用不锈钢钢板及钢带》。

（2）钢号

  奥氏体型钢号：

06Cr19Ni10、022Cr19Ni10、07Cr19Ni19、06Cr25Ni20、06Cr17Ni12Mo2、022Cr17Ni12Mo2、06Cr17Ni12Mo2Ti、015Cr21Ni26Mn5Cu2、06Cr19Ni13Mo3、022Cr19Ni13Mo3、06Cr18Ni11Ti。

  奥氏体-铁素体型钢号：

022Cr19Ni5Mo3Si2N、022Cr22Ni5Mo3N、022Cr23Ni5Mo3N。

铁素体型钢号：

06Cr13Al、019Cr19Mo2NbTi、06Cr13。

（3）交货状态

  奥氏体型钢板以固溶热处理状态交货，奥氏体-铁素体型钢板以固溶热处理状态交货，铁素体型以退火状态交货。

2.2.2受压元件用钢板，使用温度下限按下列规定：

（1）铁素体型钢板为0℃；

（2）奥氏体-铁素体型钢板为-20℃；

（3）奥氏体型钢板为-196℃（如低于-196℃～-253℃，应作冲击试验）。

2.2.3奥氏体型钢板使用温度上限：

  奥氏体型钢板使用温度上限为700℃（钢中含碳量不小于0.04%）超低碳不锈钢的使用温度一般为400～450℃。

                     新旧牌号不锈钢对照表

类型

中国统一数字代号

新牌号

旧牌号

美国牌号

铁素体

S11306

06Cr13

0Cr13

410S

铁素体

S11348

06Cr13Al

0Cr13Al

405

奥氏体+铁素体

S20953

022Cr19Ni5Mo3Si2N

00Cr18Ni5Mo3Si2

S31500

奥氏体

S30408

06Cr19Ni10

0Cr18Ni9

304

奥氏体

S30403

022Cr19Ni10

00Cr19Ni10

304L

奥氏体

S31008

06Cr25Ni20

0Cr25Ni20

310S

奥氏体

S31608

06Cr17Ni12Mo2

0Cr17Ni12Mo2

316

奥氏体

S31603

022Cr17Ni12Mo2

00Cr17Ni14Mo2

316L

奥氏体

S31668

06Cr17Ni12Mo2Ti

0Cr18Ni12Mo2Ti

316Ti

奥氏体

S31708

XX文库-让每个人平等地提升自我06Cr19Ni13Mo3

0Cr19Ni13Mo3

XX文库-让每个人平等地提升自我317

奥氏体

S31703

022Cr19Ni13Mo3

00Cr19Ni13Mo3

317L

奥氏体

S32168

06Cr18Ni11Ti

0Cr18Ni10Ti

321

奥氏体

S30409

07Cr19Ni10

304H

2.3复合钢板

2.3.1不锈钢-钢复合板

（1）不锈钢-钢复合板的技术要求应符合NB/T47002.1-2009的规定，对不计入强度计算的奥氏体型不锈钢覆材，可选用GB24511以外的国家标准中钢号，该覆材钢号的技术要求（如磷、硫含量，强度指标等）允许低于GB24511相应钢号的要求。

（2）复合界面的结合剪切强度应不小于210MPa。

（3）复合板均需进行100%超声检测，复层和基层间面积结合率分别为：

B1板100%，B2板≥98%，B3板≥95%。

（4）不锈钢-钢复合板的使用温度范围应同时符合基材和覆材使用温度范围的规定。

（5）以锻件为基材时，应采用Ⅲ级或Ⅳ级锻件。

2.3.2镍-钢复合板

（1）镍-钢复合板的技术要求应符合NB/T47002.2-2009的规定。

（2）复合界面的结合剪切强度应不小于210MPa。

（3）复合板均需进行100%超声检测，复层和基层间面积结合率分别为：

B1板100%，B2板≥98%，B3板≥95%。

（4）镍-钢复合板的使用温度范围应同时符合基材和覆材的使用温度范围的规定。

（5）以锻件为基材时，应采用Ⅲ或Ⅳ级锻件。

2.3.3钛-钢复合板

（1）钛-钢复合板的技术要求应符合NB/T47002.3-2009的规定。

（2）复合界面的结合剪切强度应不小于140MPa。

（3）复合板均需进行100%超声检测，复层和基层间面积结合率分别为：

B1板100%，B2板≥98%，B3板≥95%。

（4）钛-钢复合板的使用温度下限按基材标准的规定，使用温度上限为350℃。

（5）以锻件为基材时，应采用Ⅲ或Ⅳ级锻件。

2.3.4铜-钢复合板

（1）铜-钢复合板的技术要求应符合JB/T47002.4的规定。

（2）复合界面的结合剪切强度应不小于100MPa。

（3）复合板均需进行100%超声检测，复层和基层间面积结合率分别为：

B1板100%，B2板≥98%，B3板≥95%。

（4）铜-钢复合板的使用温度下限按基材标准的规定，使用温度上限为200℃。

（5）以锻件为基材时，应采用Ⅲ或Ⅳ级锻件。

3.压力容器用钢管

3.1碳素钢和低合金钢钢管

3.1.1GB/T8163-2008《输送流体用无缝钢管》中10、20钢和Q345D钢管的使用规定如下：

（1）不得用于换热管。

（2）设计压力不大于4.0MPa。

（3）10、20和Q345D钢管的使用温度下限相应为-10℃、0℃和-20℃。

（4）钢管壁厚不大于10mm，

（5）不得用于毒性程度为极度或高度危害的介质。

3.12GB9948-2006《石油裂化用无缝钢管》中各钢号钢管的使用规定如下：

（1）换热管应选用冷拔或热轧钢管，钢管的尺寸精度应选用高级精度。

（2）10和20钢管的使用温度下限分别为-20℃和0℃。

3.1.3GB6479-2000《高压化肥设备用无缝钢管》中各钢号钢管的使用规定如下：

（1）钢中含硫量应不大于0.020%。

（2）换热管应选用冷拔或热轧钢管，钢管尺寸精度应选用高级精度。

（3）20和16Mn钢管的使用温度下限分别为0℃和-20℃。

3.1.4使用温度低于-20℃的钢管，其钢号、使用状态和冲击试验温度（即钢管的使用温度下限）按表4规定。

表4 低温用钢管的使用温度下限

钢号

钢管标准

使用状态

壁厚mm

冲击试验温度，℃

16Mn

GB6479

正火

≤40

-40

09MnD

GB150.2.附录A

正火

≤8

-50

09MnNiD

GB150.2.附录A

正火

≤8

-70

3.1.5允许选用GB/T699-1999《优质碳素结构钢》中直径不大于50mm的10钢和20钢钢棒制造接管，其使用规定如下：

（1）接管壁厚不大于8mm，且应经正火热处理后使用。

（2）10钢和20钢接管的使用温度下限相应为-10℃和0℃，当10钢接管的P≤0.030%，S≤0.020%时，其使用温度下限为-20℃。

（3）接管免做冲击试验。

3.2高合金钢管

3.2.1常用不锈钢钢管的钢号和钢管标准见表5

表5 常用不锈钢钢管

新钢号

旧钢号

交货状态

钢管标准及允许壁厚

06Cr19Ni10

0Cr18Ni9

固溶

GB13296，δ≤14

GB/T14976，δ≤28

06Cr18Ni11Ti

0Cr18Ni10Ti

固溶

GB13296，δ≤14

GB/T14976，δ≤28

06Cr17Ni12Mo2

0Cr17Ni12Mo2

固溶

GB13296，δ≤14

GB/T14976，δ≤28

0617Cr17Ni12Mo2Ti

0Cr18Ni12Mo2Ti

固溶

GB13296，δ≤14

GB/T14976，δ≤28

06Cr19Ni13Mo3

0Cr19Ni13Mo3

固溶

GB13296，δ≤14

GB/T14976，δ≤28

022Cr19Ni10

00Cr19Ni10

固溶

GB13296，δ≤14

GB/T14976，δ≤28

022Cr17Ni12Mo2

00Cr17Ni14Mo2

固溶

GB13296，δ≤14

GB/T14976，δ≤28

022Cr19Ni13Mo3

00Cr19Ni13Mo3

固溶

GB13296，δ≤14

GB/T14976，δ≤28

3.2.2 GB13296-2007《锅炉、热交换器用不锈钢无缝钢管》、GB/T14976-2002《流体输送用不锈钢无缝钢管》、GB/T12771-2008《流体输送用不锈钢焊接钢管》中各钢号钢管使用温宿下限为-253℃。

3.2.3GB/T14976中的钢管不得用于换热管。

3.2.4GB/T12771中的Ⅰ类～Ⅳ类允许使用，但不得用于换热管，图样上应注明所选用的钢管类别。

Ⅰ类钢管的许用应力可选用GB/T14976中相应钢号无缝钢管的许用应力。

Ⅲ类和Ⅳ类钢管使用规定如下：

（1）设计压力小于10.0MPa。

（2）不得用于毒性程度为极度或高度危害的介质。

3.2.5允许选用GB/T1220中直径不大于50mm的奥氏体不锈钢钢棒制造接管，其使用规定如下：

（1）接管壁厚不大于8mm，且应在固溶状态下使用。

（2）各钢号接管的使用温度下限为--253℃。

4.压力容器用钢锻件

三项锻件新标准已于2010年12月15日实施，旧标准相应废止，新标准按TSGR0004-2009的相关要求进行修订，并应用了国内新钢号锻件的科研成果。

增加了一些新牌号，提高了一些牌号的技术要求，且部分牌号的技术要求严于ASME标准中相近牌号的技术要求。

4.1碳素钢和低合金钢锻件

4.1.1钢锻件的标准和使用状态按NB/T47008-2010（JB/T4726）《承压设备用碳素钢和合金钢锻件》和NB/T47009-2010（JB/T4727）《低温承压设备用低合金钢锻件》的有关规定。

设计压力提高为小于100MPa。

4.1.220MnNiMo、12Cr2Mo1V和12Cr3Mo1V钢锻件及NB/T47009中所有低温用钢锻件，均应经由炉外精炼的钢锻制而成。

4.1.3钢锻件的级别由设计文件规定，并应在图样上注明,NB/T47008中锻件级别分Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ级，Ⅰ级锻件只适用于公称厚度小于或等于100mm的20、35、和16Mn等3个钢号。

NB/T47009中锻件级别分Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ级。

下列钢锻件应选用Ⅲ级或Ⅳ级：

（1）用作容器筒体和封头的筒形、环形、碗形锻件。

（2）公称厚度大于300mm的低合金钢锻件。

（3）标准抗拉强度下限值等于或大于540MPa且公称厚度大于200mm的低合金钢锻件。

（4）使用温度低于-20℃且公称厚度大于200mm的低温用钢锻件。

4.2高合金钢钢锻件

4.2.1锻件标准和使用状态按NB/T47010-2010（JB/T4728）《承压设备用不锈钢和耐热钢锻件》的有关规定。

设计压力提高为小于100MPa。

4.2.2高合金钢钢锻件均应由经炉外精炼的钢锻制而成。

4.2.3钢锻件的级别由设计文件规定，并应在图样上注明，锻件级别分为Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ级，Ⅰ级锻件仅适用于公称厚度小于或等于150mm的0Cr13和0Cr18Ni9等2个钢号。

用作容器筒体和封头的筒形、环形、碗形锻件应选用Ⅲ级或Ⅳ级。

4.2.4钢锻件的使用温度下限应按下列规定：

（1）铁素体型钢锻件为0℃。

（2）奥氏体-铁素体型钢锻件为-20℃。

（3）奥氏体型钢锻件为-253℃。

4.3压力容器用钢锻件安全注册

压力容器用钢锻件生产单位必须取得制造许可证，方可生产压力容器用钢锻件。

5.压力容器螺柱（含螺栓）和螺母用钢棒

5.1碳素钢和低合金钢钢棒

5.1.1钢棒的标准和使用状态见表6

表6碳素钢和低合金钢螺柱、螺母用钢

螺柱用钢

螺母用钢

使用温度℃

钢号

钢材标准

使用状态

钢号

钢材标准

使用状态

20

GB/T699

正火

10、15

GB/T699

正火

-20～350

35

GB/T699

正火

20、25

GB/T699

正火

0～350

40MnB

GB/T3077

调质

40Mn、45

GB/T699

正火

0～400

40MnVB

GB/T3077

调质

40Mn、45

GB/T699

正火

0～400

40Cr

GB/T3077

调质

40Mn、45

GB/T699

正火

0～400

30CrMoA

GB/T3077

调质

40Mn、45

GB/T699

正火

-10～400

30CrMoA

GB/T3077

调质

-100～500

35CrMoA

GB/T3077

调质

40Mn、45

GB/T699

正火

-10～400

30CrMoA

GB/T3077

调质

-70～500

35CrMoVA

GB/T3077

调质

35CrMoA

GB/T3077

调质

-20～425

25Cr2MoVA

GB/T3077

调质

30CrMoA

GB/T3077

调质

-20～500

25Cr2MoVA

GB/T3077

调质

-20～550

40CrNiMoA

GB/T3077

调质

35CrMoA

GB/T3077

调质

-50～350

1Cr5Mo

GB/T1221

调质

1Cr5Mo

GB/T1221

调质

-20～600

5.1.2碳素钢螺柱和螺母用毛坯应进正火热处理，低合金钢螺柱和螺母用毛坯进行调质处理。

5.1.3碳素钢和低合金钢螺柱用毛坯经热处理后进行力学性能试验。

5.2高合金钢钢棒

5.2.1钢棒的标准和使用状态见表7

表7 高合金钢螺柱和螺母用钢

螺柱用钢

螺母用钢

使用温度℃

钢号

钢材标准

使用状态

钢号

钢材标准

使用状态

20Cr13

GB/T1220

调质

20Cr13

GB/T1220

调质

0～400

06Cr19Ni10

GB/T1220

固溶

06Cr19Ni10

GB/T1220

固溶

-253～700

06Cr25Ni20

GB/T1220

固溶

06Cr25Ni20

GB/T1220

固溶

-253～800

06Cr17Ni12Mo2

GB/T1220

固溶

06Cr17Ni12Mo2

GB/T1220

固溶

-253～700

06Cr18Ni11Ti

GB/T1220

固溶

06Cr18Ni11Ti

GB/T1220

固溶

-253～700

5.2.2各钢号螺柱用毛坯应进行拉伸试验，试验要求和结果应符合GB/T1220的规定。

6.压力容器用有色金属

6.1通用要求

压力容器用有色金属（铝、钛、铜、镍及其合金）应符合下列要求：

（1）   用于制造压力容器的有色金属，其技术要求应符合制造标准的规定；

（2）   压力容器制造单位应建立严格的保管制度，并且设专门场所，与碳钢、低合金钢分开存放。

6.2铝和铝合金

6.2.1牌号

（1）工业纯铝1060（代L2）

（2）铝锰合金3003（代LF21），即为防锈铝；

（3）铝镁合金5083（代LF4）。

6.2.2使用规定

（1）设计压力不大于16MPa；

（2）含镁量大于或等于3