压力容器材料

甘肃省特种设备协会压力容器设计审批员培训考核班1钢制压力容器用材料2009年12月16日张凯甘肃省特种设备协会压力容器设计审批员培训考核班钢制压力容器用材料2课题目录第一篇法规、标准对压力容器用钢材料的要求一、压力容器用钢的基本要求二、钢制压力容器允许使用的钢材三、“容规”对材料的要求第二篇材料标准一、代号二、几个机械性能指标及符号三、尺寸、外形、检验与试验第三篇容器设计选用材料的注意事项一、材料性能的影响因素二、材料的性能要求三、设计条件的要求甘肃省特种设备协会压力容器设计审批员培训考核班钢制压力容器用材料3第一篇法规、标准对压力容器用钢材料的要求一．压力容器用钢的基本要求1．压力容器受压元件用钢应符合GB150中第4节材料章的要求。非受压元件用钢,当与受压元件用钢焊接时,也应是化分相近、焊接性良好的钢材。2.采用GB150中第4节材料章以外的其他钢号的钢材,还应符合“附录A材料的补充规定”的有关规定。3.附录A作为第4节的补充，对下列钢材提出了要求：1）已列入第4节但尚未列入材料标准（国家标准或行业标准）的钢材；甘肃省特种设备协会压力容器设计审批员培训考核班钢制压力容器用材料42）选用未列入第4节的钢材，应注意以下要求；①选用国外钢材时，应是国外相应压力容器最新标准所允许使用的钢材，其适用范围不应超出该标准的规定，同时也不应超出第4节中相近成分和技术要求的规定。②选用新研制的钢材或未列入本标准的钢材，新钢材研制的负责单位或选用单位应将该钢材的技术资料报全国锅炉压力容器标准化技术委员会审定，审定合格后出具允许使用的证明文件。采用该钢材的容器制造单位报国家技术质量监督检验检疫总局锅炉压力容器安全监察机构批准后方可使用。甘肃省特种设备协会压力容器设计审批员培训考核班钢制压力容器用材料54．容器用钢应附有钢材生产单位的钢材质量证明书，容器制造单位应按质量证明书对钢材进行验收，必要时尚应进行复验。5．选择压力容器用钢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）、材料的焊接性能、容器的制造工艺以及经济合理性。6．钢材的使用温度下限，除奥氏体钢及本章有关条文另行规定者外，均高于-20℃。钢材的使用温度低于或等于-20℃时，应按附录C的规定进行夏比（V型缺口）低温冲击试验。奥氏体钢的使用温度高于或等于-196℃，可免做冲击试验。甘肃省特种设备协会压力容器设计审批员培训考核班钢制压力容器用材料67.钢材的使用温度上限应按第4章各材料许用应力表中各钢号所对应的上限温度。碳素钢和碳锰钢在高于425℃下长期使用时，应考虑钢中碳化物相的石墨化倾向。所谓石墨化是指钢在高温和应力长期作用下，会使碳化物分解成游离的石墨，这个过程是自发进行的，称为钢的石墨化过程。它不但消除了碳化物在钢中的作用，而且石墨相当于钢中的小裂纹，使钢的强度和塑性显著降低而引起钢件脆断，这是一种十分危险的转变过程。向钢中加入Cr、Ti、Nb等合金元素，能阻止石墨化过程；采用退火或回火处理也能减少石墨化倾向。奥氏体钢的使用温度高于525℃时，钢中含碳量应不小于0．04%，主要考虑高温下钢的强度的下降。甘肃省特种设备协会压力容器设计审批员培训考核班钢制压力容器用材料78．当对钢材有特殊要求时，（如特殊的冶炼方法、较高的冲击功指标、附加保证高温屈服强度、提高无损检测要求、增加力学性能检验率等），设计单位应在图样或相应技术文件中注明。9．钢材的高温性能参考值见150附录F。甘肃省特种设备协会压力容器设计审批员培训考核班钢制压力容器用材料8二．钢制压力容器允许使用的钢材1.钢板1.1碳素钢板1.1.1Q235钢板GB/T700-2006碳素结构钢现在剩Q235-D符合新容规要求，但是又不在150范围内。≯4mmGB912-2008碳素结构钢和低合金结构钢热轧薄钢板及钢带﹥4mmGB/T3274-2007碳素结构钢和低合金结构钢热轧厚钢板和钢带甘肃省特种设备协会压力容器设计审批员培训考核班钢制压力容器用材料91.1.2Q245R钢板GB713-2008锅炉和压力容器用钢板1.2低合金钢板1.2.1常用钢板Q345RQ370R18MnMoNbR13MnNiMoRGB713-2008锅炉和压力容器用钢板1.2.2中温抗氢用钢板15CrMoR14Cr1MoR12Gr2Mo1R12Gr1MoVRGB713-2008锅炉和压力容器用钢板1.2.3低温容器用钢板16MnDR15MnNiDR09MnNiDRGB3531-2008低温压力容器用低合金钢钢板甘肃省特种设备协会压力容器设计审批员培训考核班钢制压力容器用材料101.3球罐用调质钢板07MnCrMoVR07MnNiMoVDR12MnNiVRGB19189-2003压力容器用调质高强度钢板1.4不锈钢板12Cr18Ni9(304)06Cr18Ni11Ti(321)022Cr19Ni10（304L）022Cr17Ni12Mo2（316L）………GB/T4237-2007不锈钢热轧钢板和钢带甘肃省特种设备协会压力容器设计审批员培训考核班钢制压力容器用材料111.5不锈钢复合钢板JB4733-1996压力容器用爆炸不锈钢复合钢板爆炸法GB/T8165-2008不锈钢复合钢板和钢带爆炸、轧制法2．钢管2.1碳素钢管、低合金钢管GB/T8163-2008输送流体用无缝钢管≤10mmGB9948-2006石油裂化用无缝钢管GB/T6479-2000高压化肥设备用无缝钢管另外其他可用的钢管标准,如：GB/T3087、GB5310等。2.2低温钢管-40℃16MnGB/T6479-2000高压化肥设备用无缝钢管-50℃09MnDGB150附录A甘肃省特种设备协会压力容器设计审批员培训考核班钢制压力容器用材料122.3不锈钢无缝钢管GB/T14976-2002流体输送用不锈钢无缝钢管GB13296-2007锅炉、热交换器用不锈钢无缝钢管2.4不锈钢焊接钢管GB12771-2000流体输送用不锈钢焊接钢管①容器设计压力不大于6.4MPa。②各钢号钢管的使用温度范围与相应钢号的无缝钢管相同。③钢管壁厚不大于8.0mm。④不得用于毒性程为极度危害的介质。⑤各钢号钢管的许用应力为相应钢号无缝钢管的许用应力乘以0.85的焊接接头系数。甘肃省特种设备协会压力容器设计审批员培训考核班钢制压力容器用材料133．锻件3.1标准简介JB4726-2000压力容器用碳素钢和低合金钢锻件JB4727-2000低温压力容器用碳素钢和低合金钢锻件JB4728-2000压力容器用不锈钢锻件3.2锻件级别ⅠⅡⅢⅣ（使用工况和检测要求的不同）锻件级别要在图样上注明，如：16MnⅡ、09MnNiDⅢ-区分锻件与管子的不同。甘肃省特种设备协会压力容器设计审批员培训考核班钢制压力容器用材料144.螺柱用钢25354535CrMoA25Cr2MoVA0Cr17Ni14Mo240CrNiMoA（大直径高压容器主螺栓）5.焊接材料JB/T4747-2002《压力容器用钢焊条订货技术条件》代替GB/T983-1995《不锈钢焊条》GB/T5117-1995《碳钢焊条》GB/T5118-1995《低合金钢焊条》甘肃省特种设备协会压力容器设计审批员培训考核班钢制压力容器用材料15三．《容规》对材料的要求1.通用要求与GB150基本相同，主要是对材料的管理要求。2.容规的特殊要求2.1压力容器专用钢板（带）的制造单位应当取得相应的特种设备制造许可证；2.2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%。2.3压力容器专用钢中的碳素钢和低合金钢（钢板、钢管和钢锻件），其磷、硫含量应当符合以下要求：甘肃省特种设备协会压力容器设计审批员培训考核班钢制压力容器用材料16（1）碳素钢和低合金钢钢材基本要求，P≤0.030％、S≤0.020％；（2）材标准抗拉强度下限值大于等于540MPa的钢材，P≤0.025％、S≤0.015％；（3）用于设计温度低于-20℃并且钢材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℃并且钢材标准抗拉强度下限值大于等于540MPa的钢材，P≤0.020％、S≤0.010％。甘肃省特种设备协会压力容器设计审批员培训考核班钢制压力容器用材料172.4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-铁素体不锈钢钢板，以及用于设计温度低于-20℃的低温钢板和低温钢锻件，还应当采用炉外精炼工艺。。2.5取消了碳当量不大于0.45%的限定要求。2.6力学性能进行了详细规定：对冲击功和断后伸长率做了具体规定，并给出数值，见容规的表2-1和2-2。甘肃省特种设备协会压力容器设计审批员培训考核班钢制压力容器用材料182.7钢板超声波检测厚度大于或等于12mm的碳素钢和低合金钢钢板（不包括多层压力容器的层板）用于压力容器壳体时，凡符合下列条件之一的，应当逐张进行超声检测：（1）盛装介质毒性程度为极度、高度危害的压力容器；（2）在湿H2S腐蚀环境中使用；（3）设计压力大于等于10MPa的；（4）本规程引用标准中要求逐张进行超声检测的。3.境外牌号材料的使用3.1基本管理要求与GB150相同。甘肃省特种设备协会压力容器设计审批员培训考核班钢制压力容器用材料193.2压力容器制造单位应当对进厂材料与材料质量证明书进行审核，并且对材料的化学成分和力学性能进行验证性复验，符合相关要求后才能投料使用；3.3标准抗拉强度下限值大于等于540MPa的钢材，以及用于压力容器设计温度低于-40℃的低合金钢钢材，材料制造单位还应当按照容规1.9的规定通过技术评审，其材料方可允许使用。3.4当境外牌号材料由境内材料制造单位制造的材料生产时，除应当上述要求外，还应当按照容规1.9的规定通过技术评审，评审内容包括材料制造单位的相关条件和材料的试制技术文件。甘肃省特种设备协会压力容器设计审批员培训考核班钢制压力容器用材料204.新材料的使用4.1未列入本规程引用标准的材料主要受压元件采用未列入容规引用标准的材料，试制前材料的研制单位应当进行系统的试验研究工作，并且应当按照容规1.9的规定通过技术评审合格，该材料方可允许使用。4.2已列入本规程引用标准的材料标准抗拉强度下限值大于或者等于540Mpa的钢材，以及用于设计温度低于-40℃的低合金钢钢材，如果钢材制造单位没有该钢材的制造或者压力容器应用业绩，则应当进行系统的试验研究工作，并且按照容规1.9的规定通过技术评审，该钢材方可允许使用。甘肃省特种设备协会压力容器设计审批员培训考核班钢制压力容器用材料215.材料投用和标志移植5.1压力容器制造单位应当通过对材料供货单位进行考察、评审、追踪等方法，确保所使用的压力容器材料符合本规程的要求，并且在材料进厂时审核材料质量证明书和材料标志；5.2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，符合容规的规定后方可投料使用；5.3用于制造压力容器受压元件的材料在分割前应当进行标识移植。甘肃省特种设备协会压力容器设计审批员培训考核班钢制压力容器用材料226.焊接材料6.1用于制造压力容器受压元件的焊接材料，应当保证焊缝金属的力学性能高于或者等于母材规定的限值，当需要时，其他性能也不能低于母材的相应要求；6.2焊接材料应当满足相应焊材标准和本规程引用标准的要求，并且附有质量证明书和清晰、牢固的标志；7.材料代用压力容器制造或者现场组焊单位对主要受压元件的材料代用，应当事先取得原设计单位的书面批准，并且在竣工图上做详细记录。甘肃省特种设备协会压力容器设计审批员培训考核班钢制压力容器用材料23第二篇材料标准GB150-98列出了用于压力容器制造的各种材料标准，主要是几个影响大的标准（现在的标准号），下面将现行的一些材料标准列后：GB/T700-2006