固定式压力容器安全技术监察规程讲座-材料杨国义

2019/9/101固定式压力容器安全技术监察规程第二部分材料全国锅炉压力容器标准化技术委员会杨国义2019/9/102《容规》宣贯——第2章材料本部分修订原则：充分体现法规是安全基本要求的思想；解决99版《容规》中存在的对行业影响较大的突出问题；如在本章中涉及的材料复验问题，最低冲击功要求等；以99版《容规》为依托，结合在执行过程中发现的突出问题进行修订；适应相关材料标准的技术要求变化；结合近年来我国压力容器用材料生产技术水平的提高状况。2019/9/103《容规》宣贯——第2章材料本部分主要变化：材料制造许可。将“压力容器材料的生产应经国家安全监察机构认可批准。”改为压力容器专用钢板制造单位应当取得相应的特种设备制造许可证。充分体现法规是安全基本要求的思想；材料质量证明书。针对材料质量证明书问题，对实施许可的压力容器专用钢板，要求制造单位应当取得质量证明书原件。解决99版《容规》中存在的对行业影响较大的突出问题；材料成分、性能。对一般压力容器用钢的硫磷含量要求不变，提高对高强钢和低温钢硫磷含量的要求。除化学成分外，增加冲击功、伸长率等基本要求。复合材料。增加压力容器用复合钢板的基本要求。对复合钢板复合界面的结合剪切强度、基层材料的使用状态、冲击功合格指标等进行规定。2019/9/104《容规》宣贯——第2章材料本部分主要变化：铸铁、有色金属应用范围；根据目前实际应用情况及技术发展前景，适当调整铸铁、有色金属等的使用压力、温度限制范围；并增加对钽、锆、铌及其合金等材料的原则规定。新材料的范围；进一步明确新材料的范围，除99版容规规定的未列入引用标准的材料外，对已列入GB150或JB4732的标准抗拉强度下限值大于或者等于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，如钢材制造单位没有该钢材的制造和压力容器使用业绩，仍应当进行系统的试验研究工作，并且通过有关技术组织或者技术机构的技术评审，该钢材方可允许使用。材料复验。部分取消有关钢板、钢管复验的强制性规定。2019/9/105《容规》宣贯——第2章材料2.1通用要求主要变化：本条与99版容规第10条和第13条相对应，合并修订后形成本条。共分7小条，内容与先期制定的对应制造许可相对应。变化要点为：1）“材料生产单位”改为“材料制造单位”；2）“……压力容器材料的生产应经国家安全监察机构认可批准。”改为“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。”(1)压力容器的选材应当考虑材料的力学性能、化学性能、物理性能和工艺性能；该条与99版容规第13条对应（第13条钢制压力容器用材料（钢板、锻件、钢管、螺柱等）的力学性能、弯曲性能和冲击试验要求，应符合GB150的有关规定。）1）力学性能：材料在一定温度条件和外力作用下，抵抗变形和断裂的能力。压力容器用材料的常规力学性能指标主要包括：强度、硬度、塑性和韧性等；2019/9/106《容规》宣贯——第2章材料2.1通用要求2）化学性能：指材料在常温或高温条件下,抵抗氧化或腐蚀介质对其化学侵蚀的能力，一般包括耐腐蚀性,抗氧化性,耐酸性和耐碱性；3）物理性能：主要有密度、比重、熔点、导热性、热膨胀性、磁性和耐磨性等；4）工艺性能：一般包括铸造性、焊接性、可锻性、切削加工性等；•(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者行业标准的规定，其使用方面的要求应当符合本规程引用标准的规定；（1.10列了10项引用标准）•(3)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；•(4)材料制造单位应当在材料的明显部位作出清晰、牢固的钢印标志或者采用其他方法的标志，实施制造许可的压力容器专用材料，质量证明书和材料上的标志内容还应当包括制造许可标志和许可证编号；2019/9/107《容规》宣贯——第2章材料2.1通用要求•(5)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；•(6)对于压力容器专用钢板，由材料制造单位直接向压力容器制造单位供货时，双方商定钢板质量证明书的份数；由非材料制造单位供货时，材料制造单位应当分别为每张钢板出具质量证明书；(7)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（压力容器专用钢板除外）；压力容器制造单位应当对所取得的压力容器用材料及材料质量证明书的真实性和一致性负责。变化要点：1）材料制造许可；2）材料质量证明书相关要求。2019/9/108《容规》宣贯——第2章材料2.2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。主要变化：本条与99版容规第11条部分内容相对应，将熔炼方法单独提出。技术依据：钢厂装备条件的提高以及搪玻璃用钢材料的供货保证为取消沸腾钢提供了前提。2.3化学成分（熔炼分析）2.3.1用于焊接的碳素钢和低合金钢2019/9/109《容规》宣贯——第2章材料2.3.1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％。本条是对压力容器受压元件所有用于焊接的碳素钢和低合金钢（包括通用钢材和专用钢材）在碳、磷、硫方面的最低技术要求。相对于99版容规，对非压力容器专用钢材也提出了基本影响焊接性能和韧性的成分要求。2.3.2压力容器专用钢中的碳素钢和低合金钢压力容器专用钢中的碳素钢和低合金钢钢材（钢板、钢管和钢锻件），其磷、硫含量应当符合以下要求：理解要点：什么是压力容器专用钢中的碳素钢和低合金钢钢材钢板标准：GB713—2008《锅炉和压力容器用钢板》，GB3531—2008《低温压力容器用低合金钢钢板》，GB19189—2003《压力容器用调质高强度钢板》。钢管标准：GB9948—2006《石油裂化用无缝钢管》。钢锻件标准：JB/T4726《承压设备用碳素钢和低合金钢锻件》（2009报批稿），JB/T4727《低温承压设备用低合金钢锻件》（2009报批稿）。2019/9/1010《容规》宣贯——第2章材料(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％。技术支撑：材料技术标准和实际生产水平的提高为新容规的指标制定提供技术保证。2019/9/1011《容规》宣贯——第2章材料2.4力学性能2.4.1冲击功厚度不小于6mm的钢板、直径和厚度可以制备宽度为5mm小尺寸冲击试样的钢管、任何尺寸的钢锻件，按照设计要求的冲击试验温度下的V型缺口试样冲击功（KV2）指标应当符合表2-1的规定。表2-1碳素钢和低合金钢（钢板、钢管和钢锻件）冲击功2019/9/1012《容规》宣贯——第2章材料2.4力学性能2.4.1冲击功注2-1：(1)试样取样部位和方法应当符合相应钢材标准的规定；(2)冲击试验每组取3个标准试样（宽度为10mm），允许1个试样的冲击功数值低于表列数值，但不得低于表列数值的70％；(3)当钢材尺寸无法制备标准试样时，则应当依次制备宽度为7.5mm和5mm的小尺寸冲击试样，其冲击功指标分别为标准试样冲击功指标的75％和50％；(4)钢材标准中冲击功指标高于表2-1规定的钢材，还需要符合相应钢材标准的规定。2019/9/1013《容规》宣贯——第2章材料2.4力学性能2.4.1冲击功材料的夏比冲击功（亦称为冲击韧性）指标反映材料抵抗发生脆性破坏的能力。最初由碳素钢船体脆性破坏提出。我国GB150-1998对压力容器用碳素钢和低合金钢材（钢板、钢管和钢锻件）及其焊接接头的冲击功指标规定如表SY2-7；JB4732-1995标准中提高了钢材的冲击功指标，如表SY2-8所示。与表SY2-7相比较，表SY2-8有两大变化，其一为提高了大部分钢材的冲击功指标，其二为对钢材标准抗拉强度下限值的分档细化了。相对JB4732-1995，表SY2-9中提高了Rm下限值大于510MPa钢材的冲击功要求，且Rm下限值间距的划分为60MPa一档，比JB4732的规定更为合理。表SY2-9中Rm下限值的范围也有所扩大，由650MPa扩大为690MPa，这一变动系根据我国现有压力容器用钢材的实际情况而定的，如9%Ni的06Ni9DR钢板，其Rm下限值为680MPa。2019/9/1014《容规》宣贯——第2章材料2.4力学性能2.4.1冲击功编制依据正式启动的GB150材料部分的修订工作中，根据我国压力容器用钢材的生产和使用情况，提高了钢板的冲击功指标。现2.4.1条采用了上述要求。本条亦为新增条款。需说明的是，对标准抗拉强度下限值随厚度增加而降低的钢材，应按标准中最小厚度范围的Rm下限值来确定该钢材的冲击功指标。释义：为预防碳素钢和低合金钢制压力容器发生脆性破坏，对上述钢材规定了最低冲击功要求2019/9/1015《容规》宣贯——第2章材料2.4.2断后伸长率(1)压力容器受压元件用钢板、钢管和钢锻件的断后伸长率应当符合本规程引用标准以及相应钢材标准的规定；(2)焊接结构用碳素钢、低合金高强度钢和低合金低温钢钢板，其断后伸长率（A）指标应当符合表2-2的规定2019/9/1016《容规》宣贯——第2章材料(3)采用不同尺寸试样的断后伸长率指标，应当按照GB/T17600.1《钢的伸长率换算第1部分：碳素钢和低合金钢》和GB/T17600.2《钢的伸长率换算第2部分：奥氏体钢》进行换算，换算后的指标应当符合本条规定。编制依据有关焊接结构用碳素钢、低合金高强度钢和低合金低温钢钢板的断后伸长率最低值，系根据我国现行压力容器专用钢板标准而确定的（GB713-2008、GB3531-2008和GB19189-2003）。由于目前各国压力容器用钢板标准中拉伸试验用试样的尺寸不完全相同，对断后伸长率的数据有所影响，因此2.4.2条中作出第（3）项的规定。我国的GB/T17600.1和GB/T17600.2系分别等效采用国际标准ISO2566-1和ISO2566-2。2019/9/1017《容规》宣贯——第2章材料2.5钢板超声检测2.5.1检测要求厚度大于或者等于12mm的碳素钢和低合金钢钢板（不包括多层压力容器的层板）用于制造压力容器壳体时，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；(2)在湿H2S腐蚀环境中使用的；(3)设计压力大于或者等于10MPa的；(4)本规程引用标准中要求逐张进行超声检测的。本2.5条与99版容规14条相对应。主要变化要点：1）99版容规第14条中未注明应当逐张进行超声检测的钢板最小厚度；2）介质中硫化氢含量要求取消。2019/9/1018《容规》宣贯——第2章材料2.5钢板超声检测2.5.1检测要求主要技术依据：1）钢板超声检测标准JB/T4730.3适用的钢板最小厚度为6mm，而GB150和GB713—2008中钢板的最小厚度为3mm；2）钢板厚度较薄，由板坯轧制成钢板的压缩比很大，钢板总体质量较好；3)近年来承压设备用钢板标准的技术水平有了很大提高，在GB713—2008中，技术要求最低的Q245R和Q345R钢板，化学成分中P≤0.025％、S≤0.015％，为获得高质量的钢板奠定了基础;4)我国多层压力容器用层板，其厚度在6mm至16mm之间，近50年来，从未要求进行超声检测。因此，在新条文中注明超声检测不包括多层压力