我国压力容器标准与欧洲压力容器标准概述

我国压力容器标准与欧洲压力容器标准概述【关键词】压力容器,钢板标准分析【摘要】中国的压力容器用钢板标准有3个产品国家标准和1个通用标准：GB713-2008《锅炉和压力容器用钢板》(由GB713-1997《锅炉用钢》和GB6654-1996《压力容器用钢板》整合而来)GB3531-1996《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》GB150-1998《钢制压力容器》中附录A包含有14Cr1MoR钢板标准，在附录H中包含有12Cr2Mo1R钢板标准。一、概述中国的压力容器用钢板标准有3个国家标准，即GB6654-1996《压力容器用钢板》、GB3531-1996《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》；另外，GB150-1998中附录A包含有14Cr1MoR钢板标准，在附录H中包含有12Cr2Mo1R钢板标准。GB6654-1996在1998年4月23日、2000年9月26日由国家质量技术监督局发布了第1号、第2号共两次修改通知单，内容分别为增加新牌号15MnNbR及对原牌号的P、S含量、冲击温度及冲击功值、冶炼方法进行了调整；GB3531-1996在2000年9月26日由国家质量技术监督局发布了第1号修改单，取消了原标准中牌号09Mn2VDR，并对其它原牌号的P、S含量、冶炼方法及16MnDR的冲击功值进行了调整；原标准经调整后，提高了GB6654-1996和GB3531-1996的标准技术水平。欧洲压力容器用钢板标准包含在EN10028《压力容器用扁产品规范》中（钢板属于扁产品）。它由7个部分组成，EN10028-1为一般要求，是压力容器用扁产品的通用技术要求；EN10028-2为具有高温性能的非合金和合金钢；EN10028-3为正火的可焊接细晶粒钢；EN10028-4为Ni合金低温性能钢；EN10028-5为热机械轧制可焊接细晶粒钢；EN10028-6为淬火加回火可焊接细晶粒钢；EN10028-7为不锈钢（因我国压力容器用钢板标准无不锈钢标准，所以本文不分析EN10028-7标准内容）。EN10028-1的技术要求与EN10028-2、EN10028-3、EN10028-4、EN10028-5、EN10028-6、EN10028-7的技术要求是相互独立且相联系的。EN10028-1是总体通用技术要求，EN10028-2、EN10028-3、EN10028-4、EN10028-5、EN10028-6、EN10028-7是对具体牌号的特征规定，是对EN10028-1的补充。二、标准内容1．用产品类型GB3531、GB6654、GB19189均仅适用于钢板产品，而EN10028则适用于扁产品，此标准中的扁产品类型有热轧钢板/钢带、热轧卷材、热轧窄条钢。从标准的适用产品类型来看，欧洲标准注重标准的通用性，钢板属于扁产品，按扁产品分类来制订，这样就减少了标准的数量；而国内标准则注重标准的专用性，针对钢板专门制订标准。2．牌号及化学成分特点2.1牌号2.1.1中国与欧洲标准中可对应的压力容器用钢牌号见表1。表１中国标准牌号牌号欧洲标准GB6654-199620RP235GHP265GHEN10028-2-199216MnR、15MnNbRP355GHP355N、P355NHEN10028-3-1992P355MEN10028-5-199615MnVRP420M15MnVNRP460N、P460NHEN10028-3-1992GB3531-199616MnDRP355NL1、P355NL2EN10028-3-1992P355ML1、P355ML2EN10028-5-199609MnNiDR11MnNi5-3EN10028-4-199515MnNiDR13MnNi6-3EN10028-4-1995GB150-1998附录H12Cr2Mo1R10CrMo9-10、11CrMo9-10EN10028-2-1992GB6654-199615CrMoR(g)13CrMo4-5EN10028-2-19922.1.2按标准化学成分特点进行分类的中国、欧洲标准钢牌号1）非淬火加回火钢的类别、标准号及钢牌号a)碳素结构钢i)普通碳素结构钢：GB6654-1996：20Rii)含有晶粒细化元素（Al或Nb或V或Ti）的碳素结构钢EN10028—2-1992：P235GH、P265GHb)低合金高强度钢i)普通低合金高强度钢：GB6654-1996：16MnRii)含有晶粒细化元素（Al或Nb或V或Ti）的低合金高强度钢：GB6654-1996：15MnNbR、15MnVR、15MnVNRGB3531-1996：16MnDREN10028-2-1992：P295GH、P355GHEN10028-3-1992：P275（N、NH、NL1、NL2）、P355（N、NH、NL1、NL2）、P460（N、NH、NL1、NL2）EN10028-5-1996：P355（M、ML1、ML2）、P420（M、ML1、ML2）、P460（M、ML1、ML2）c)合金钢①低温Ni合金钢i)一般低温钢（-70℃～-45℃），Ni含量范围：0.30%～0.85%GB3531-1996：09MnNiDR、15MnNiDREN10028-4-1995：11MnNi5-3、13MnNi6-3ii)超低温钢(-196℃～-80℃)，Ni含量范围：1.30%～10.00%EN10028-4-1995:15NiMn6、12Ni14、12Ni19、X8Ni9、X7Ni9②Cr—Mo合金钢GB6654-1996：15CrMoRGB150-1998附录A：14Cr1MoRGB150-1998附录H：12Cr2Mo1REN10028-2-1992：13CrMo4-5、10CrMo9-10、11CrMo9-10③Mo合金钢EN10028-2-1992：16Mo3④Mn-Mo-Nb合金钢GB6654-1996：18MnMoNbR⑤Mn-Ni-Cr-Mo-Nb合金钢GB6654-1996：13MnNiMoNbR2)淬火加回火钢a)低焊接冷裂纹敏感性钢GB19189-2003：07MnCrMoVR、07MnNiCrMoVDR、12MnNiVRb)焊接细晶粒钢EN10028-6-1996：P355Q、P355QH、P355QL1、P355QL2、P460Q、P460QH、P460QL1、P460QL2、P500Q、P500QH、P500QL1、P500QL2、P690Q、P690QH、P690QL1、P690QL2。2.2标准化学成分特点2.2.1非淬火回火钢1）碳素钢和低合金高强度钢a)欧洲标准和中国标准碳素钢的主要化学成分对比见表2。表2标准号牌号CSiMnPSAl（全）GB6654-199620R≤0.200.15-0.300.40-0.90≤0.030≤0.020EN10028-2-1992P235GH≤0.16≤0.350.40-1.20≤0.030≤0.025≥0.020P265GH≤0.20≤0.400.50-1.40≤0.030≤0.025≥0.020由表2中可以看出，欧洲标准中碳素钢的锰含量上限高于中国标准，范围较宽，且含有晶粒细化元素(Al（全）≥0.020%)；而中国标准中该类钢的锰含量上限较低，范围较窄，且对晶粒细化元素含量无规定，但其有害元素S含量低于欧洲标准的规定。b)低合金高强度钢由于此类钢的牌号较多，故其化学成分不再列表，仅将其各自特征简述如下。欧洲标准①欧洲标准中的低合金高强度钢均为含有晶粒细化元素的钢种。欧洲标准侧重于晶粒细化元素的应用，从成分设计上，强调钢的可焊性，体现其细晶粒特征。②欧洲标准低合金高强度钢另一个重要特征是体现氮的微合金化作用。提倡在含钒钢中加入氮，利用氮在钢中的作用，即促进碳氮化钒的析出，增强钒的沉淀强化作用，细化晶粒，从而大幅度提高钢的强度。欧洲标准中规定牌号的V、N元素含量见表3。表3牌号标准号V，最大，%N，最大，%P275N（NH、NL1、NL2）EN10028-3-19920.050.020P355N(NH、NL1、NL2)0.100.020P460N（NH、NL1、NL2）0.200.025P355M（ML1、ML2）EN10028-5-19960.100.015P420M（ML1、ML2）0.100.020P460M（ML1、ML2）0.100.020中国标准中国的压力容器用低合金高强度钢在实际生产中虽然均按照可焊接细晶粒工艺生产，但在标准中并没有得到全部体现。如16MnR标准中没有强制规定细化晶粒元素含量，但生产厂在生产中却按照细晶粒工艺生产。2.2.2淬火、回火钢牌号中国的淬火加回火钢包含在标准GB19189中，有3个牌号，即07MnCrMoVR、07MnNiCrMoVDR、12MnNiVR(仅有490MPa一个屈服强度级别)。欧洲标准EN10028-6可焊接细晶粒淬火回火钢，它包含4个强度级别（屈服强度级别为：355MPa、460MPa、500MPa、690MPa）的钢种，共16个牌号。标准成分特点GB19189中3个牌号的成分特点，重点体现低焊接冷裂纹敏感性（焊接裂纹敏感性组成Pcm：对于07MnCrMoVR：Pcm≤0.20%，对于07MnNiCrMoVDR：Pcm≤0.21%，12MnNiVR：Pcm≤0.26%）。EN10028-6标准中牌号的成分特点：细晶粒可焊接，可选择的细化晶粒元素，含量规定具体，C含量较高，淬透性元素含量上限范围宽。GB19189与同级别的P500Q（QH、QL1、QL2）的C、P、S及淬透性元素B、Cr、Mo、Ni标准含量的对比见表4。表4标准牌号CPSBCrMoNiPcmGB19189-200307MnCrMoVR≤0.09≤0.025≤0.0100.10-0.300.10-0.30≤0.30≤0.2007MnNiCrMoVDR≤0.09≤0.020≤0.0100.10-0.300.10-0.300.20-0.50≤0.2112MnNiVR≤0.15≤0.025≤0.010≤0.30≤0.300.15-0.40≤0.26EN10028-6-1996P500Q、P500QH≤0.18≤0.025≤0.015≤0.005≤1.00≤0.70≤1.50---P500QL1P500QL2≤0.18≤0.020≤0.010≤0.005≤1.00≤0.70≤1.50---淬透性元素含量高低受标准厚度的限制。GB19189-2003中3个牌号的标准适用厚度为12～60mm，而EN10028-6中标准适用厚度为≤150mm。由于EN10028-6适用厚度范围宽，所以其淬透性元素含量上限高，有利于生产厂化学成分的调整，以达到规定力学性能。3．厚度允许偏差及重量3.1厚度允许偏差GB3531、GB6654、GB19189均将厚度负偏差限定为-0.25mm，EN10028-1通用标准中将厚度负偏差限定为-0.3mm，二者基本一致。另外，我国标准（GB3531、GB6654、GB19189）中没有规定同板差（同一张钢板的最大厚度与最小厚度差值），而EN10028-1引用的尺寸偏差标准EN10029则规定了同板差（同一张钢板的最大厚度与最小厚度差值），从标准角度强调了钢板厚度的均匀性。3.2重量GB3531、GB6654、GB19189规定，在计算重量时，需加上相应的厚度附加值，而EN10028-1则没有规定。这是由于国外钢板尺寸控制精度较高，偏差范围小，而国内一般控制范围偏大所致。4.冶炼方法GB3531、GB6654、GB19189均规定“钢由氧气转炉或电炉冶炼。”GB19189中还规定了“应经过真空处理。”我国标准规定侧重于详细、具体；而EN10028-1则规定“由制造厂自己选择”。侧重于体现标准最大自由度原则。另外，在冶炼方法中，不管是我国标准还是欧洲标准均为镇静钢（即熔炼Si≥0.10%或Al≥0.015%）