PDF《压力容器 第2部分：材料》

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020.30 中华人民共和国国家标准压力容器 第2部分:材料 Pressure Vessels Part 2: Materials (报批稿) 2011-**-**发布 2011-**-**实施 国家质量监督检验检疫总局 发布GB 150.2―20XX 部分代替GB 150―1998 GB 150.2―2011 I 目次前言 II

1 范围・1

2 规范性引用文件

1 3 总则・2

4 钢板・4

5 钢管・13

6 钢锻件・21

7 螺柱(含螺栓)和螺母用钢棒・26 附录 A(规范性附录)材料的补充规定

33 附录 B(资料性附录)钢材高温性能参考值・38 附录 C(资料性附录)高合金钢钢号近似对照・47 附录 D(规范性附录)Q235 系列钢板的使用规定・49 GB 150.2―2011 II 前言GB150《压力容器》分为

4 个部分: ――第1部分:通用要求 ――第2部分:材料;

――第3部分:设计 ――第4部分:制造、检验和验收 本部分为 GB150 的第

2 部分. 本部分代替 GB 150―1998 的材料部分(第4章、附录 A、附录 F 和附录 H) . 本部分依据 GB 150―1998 实施以来我国压力容器用钢的技术进展成果,并按照 TSG R0004― 2009《固定式压力容器安全技术监察规程》的相关规定进行了修订.与GB 150―1998 相比,主要 变动内容如下: ――第2章引用文件中的钢材标准全部进行了更新.复合板增加了镍-钢、钛-钢和铜-钢3个标准(NB/T 47002.

2、NB/T 47002.3 和NB/T 47002.4) .不锈钢无缝钢管增加了奥氏体-铁素体型钢 管标准 (GB/T 21833) . 不锈钢焊接钢管增加了锅炉和热交换器用奥氏体不锈钢管标准 (GB/T 24593) 和奥氏体-铁素体型钢管标准(GB/T 21832) .不锈钢棒增加了冷加工钢棒标准(GB/T 4226) ;

――第3章总则中碳素钢和低合金钢钢材 (钢板、 钢管和钢锻件) 的冲击功最低值按 TSG R0004 的规定提高了指标;

―― 按TSG R0004 所规定的安全系数重新确定了钢板、钢管和钢锻件的许用应力;

――第4章钢板中增加了

7 个低合金钢钢板(12Cr1MoVR、12Cr2Mo1VR、12MnNiVR、 15MnNiNbDR、 07MnNiMoDR、 08Ni3DR 和06Ni9DR) ,

6 个高合金钢钢板 (S

11972、 S

30409、 S

31008、 S

39042、S22253 和S22053) ;

――第4章钢板中提高了碳素钢和低合金钢钢板的超声检测要求,将钢板的使用温度下限作了 详细规定;

――第5章钢管中增加了

2 个低合金钢钢管(09MnNiD 和08Cr2AlMo) ,2 个奥氏体型高合金 钢无缝钢管(1Cr19Ni9 和0Cr25Ni20) ,4 个奥氏体-铁素体型高合金钢无缝钢管(S

21953、S

22253、 S22053 和S25073) ,高合金钢焊接钢管列入

5 个奥氏体型钢号(S

30408、S

30403、S

31608、S31603 和S32168)和3个奥氏体-铁素体型钢号(S

21953、S

22253、S22053) ;

――第5章钢管中列入了用钢棒加工的接管,并做出了相关规定;

――第6章钢锻件中增加了

4 个低合金钢钢锻件(20MnNiMo、12Cr2Mo1V、12Cr3Mo1V 和08Ni3D) ,4 个奥氏体型高合金钢钢锻件(S

30409、S

31008、S31703 和S39042) ,2 个奥氏体-铁素 体型高合金钢钢锻件(S22253 和S22053) ;

――第7章螺柱(含螺栓)用钢棒中调整了 35CrMoA 和40CrNiMoA 低温用螺柱的最低冲击试 验温度,提高了 30CrMoA、35CrMoA 和40CrNiMoA 螺柱的低温冲击功指标,增加了 S31008 高温 用高合金钢螺柱和应变强化处理的 S30408 低温用高合金钢螺柱;

GB 150.2―2011 III ――附录 A 中增加了

4 个低合金钢钢板 (12Cr2Mo1VR、 15MnNiNbDR、 08Ni3DR 和06Ni9DR) 的技术要求,以及

2 个低合金钢钢管(09MnNiD 和08Cr2AlMo)的技术要求;

――附录 B 中列入了新增钢号的相关性能数据参考值;

――附录 C 中列出了高合金钢统一数字代号和牌号的对照表;

――附录 D 中列出了 Q235 系列钢板的使用规定. 本部分的附录 A 和附录 D 为规范性附录. 本部分的附录 B 和附录 C 为资料性附录. 本部分由全国锅炉压力容器标准化技术委员会归口. 本部分起草单位:合肥通用机械研究院、中国通用机械工程总公司、中国特种设备检测研究院、 合肥市质量技术监督局、中国石化工程建设公司、国家质检总局特种设备安全监察局、江苏省特种 设备安全监督检验研究院. 本部分起草人:秦晓钟、章小浒、张勇、杨国义、顾先山、段瑞、常彦衍、缪春生、尹立军. 本部分所代替标准的历次版本发布情况为: ――GB150―

1989、GB150―1998. GB 150.2―2011

1 压力容器 第2部分:材料

1 范围 GB

150 的本部分规定了压力容器受压元件用钢材允许使用的钢号及其标准, 钢材的附加技术要 求,钢材的使用范围(温度和压力)和许用应力. 本部分适用于设计温度-253℃~800℃、设计压力不大于 35MPa 的压力容器. 本部分不适用的范围为:GB150.1 规定的不适用范围;

制冷、造纸行业的容器,搪玻璃容器和 简单压力容器;

TSG R0004 中1.4 条所规定的范围.

2 规范性引用文件 下列文件对于本文件的应用是必不可少的.凡是注日期的引用文件,仅注日期的版本适用于本 文件.凡是不注日期的引用文件,其最新版本(包括所有的修改单)适用于本文件. GB 150.1 压力容器 第1部分:通用要求 GB 150.3 压力容器 第3部分:设计 GB/T

228 金属材料 室温拉伸试验方法 GB/T

229 金属材料 夏比摆锤冲击试验方法 GB/T

699 优质碳素结构钢 GB

713 锅炉和压力容器用钢板 GB/T

1220 不锈钢棒 GB/T

1221 耐热钢棒 GB/T

3077 合金结构钢 GB

3531 低温压力容器用低合金钢钢板 GB/T

4226 不锈钢冷加工钢棒 GB/T

4334 金属和合金的腐蚀 不锈钢晶间腐蚀试验方法 GB

5310 高压锅炉用无缝钢管 GB6479-2000 高压化肥设备用无缝钢管 GB/T

6803 铁素体钢的无塑性转变温度落锤试验方法 GB/T

7735 钢管涡流探伤检验方法 GB/T

8163 输送流体用无缝钢管 GB

9948 石油裂化用无缝钢管 GB/T

12771 流体输送用不锈钢焊接钢管 GB

13296 锅炉、热交换器用不锈钢无缝钢管 GB/T

14976 流体输送用不锈钢无缝钢管 GB

19189 压力容器用调质高强度钢板 GB/T

20878 不锈钢和耐热钢 牌号及化学成分 GB/T

21832 奥氏体―铁素体型双相不锈钢焊接钢管 GB 150.2―2011

2 GB/T

21833 奥氏体―铁素体型双相不锈钢无缝钢管 GB

24511 承压设备用不锈钢钢板及钢带 GB/T

24593 锅炉和热交换器用奥氏体不锈钢焊接钢管 NB/T 47002.1 压力容器用爆炸焊接复合板 第1部分:不锈钢―钢复合板 NB/T 47002.2 压力容器用爆炸焊接复合板 第2部分:镍―钢复合板 NB/T 47002.3 压力容器用爆炸焊接复合板 第3部分:钛―钢复合板 NB/T 47002.4 压力容器用爆炸焊接复合板 第4部分:铜―钢复合板 NB/T

47008 承压设备用碳素钢和合金钢锻件 NB/T

47009 低温承压设备用低合金钢锻件 NB/T

47010 承压设备用不锈钢和耐热钢锻件 JB/T 4730.3 承压设备无损检测 第3部分:超声检测 JB/T

4756 镍及镍合金制压力容器 TSG R0004 固定式压力容器安全技术监察规程 ISO 9328-2:2004 承压设备用钢板及钢带-供货技术条件 第2部分:规定高温性能的非合金 钢和合金钢(Steel flat products for pressure purposes-Technical delivery conditions-Part2:Non-alloy and alloy steels with specified elevated temperature properties)

3 总则 3.1 本标准对压力容器受压元件所采用的钢板、钢管、钢锻件和螺柱(含螺栓)用钢材做出了相 关规定. 与受压元件相焊接的非受压元件用钢应是焊接性良好的钢材. 3.2 采用本标准未列入钢号的钢材时,除奥氏体型钢材外均应符合附录 A 的有关规定.允许采用 已列入国家标准中的奥氏体型钢材,但其技术要求(如磷、硫含量,强度指标)不应低于本标准所 列入相应钢材标准中化学成分相近钢号的规定. 3.3 压力容器受压元件用钢应附有钢材生产单位的钢材质量证明书原件,容器制造单位应按质量 证明书对钢材进行验收.如无钢材生产单位的钢材质量证明书原件时,则应按 TSG R0004 中2.1 的 规定.对符合 TSG R0004 中2.11 所规定的情况,压力容器制造单位应对钢材进行复验. 3.4 选择压力容器受压元件用钢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. 3.5 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, 以及用于使用温度低于-20℃的 低温钢板和低温钢锻件,还应当采用炉外精炼工艺. 3.6 压力容器受压元件用钢材的使用温度上限 3.6.1 钢材的使用温度上限(相应受压元件的最高设计温度)为本标准各许用应力表中各钢号许 用应力所对应的最高温度.如在工艺过程中,钢材需短时在高于使用温度上限操作时,由设计文件 规定.许用应力表中粗线右侧的许用应力系由钢材

10 万小时的高温持久强度极限所确定. 3.6.2 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. 3.6.3 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%. GB 150.2―2011

3 3.7 压力容器受压元件用钢材的使用温度下限 3.7.1 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)按第

4 章至 第7章相关条文的规定. 3.7.2 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. 3.7.3 对用于低温低应力工况的钢材,其使用温度下限按 GB150.3 附录 E 的规定. 3.8 碳素钢和低合金钢钢材的冲击试验要求 3.8.1 碳素钢和低合金钢钢材(钢板、钢管、钢锻件及其焊接接头)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 注:对Rm 随厚度增大而降低的钢材,按该钢材最小厚度范围的 Rm 确定冲击功指标. 3.8.2 夏比 V 型缺口冲击试样的取样部位和试样方向应符合相应钢材标准的规定.冲击试验每组取

3 个标准试样,允许

1 个试样的冲击功数值低于表

1 的规定值,但不得低于表

1 规定值的 70%.当 钢材尺寸无法制备标准试样时,则应依次制备宽度为 7.5mm 或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%或50%. 3.8.3 钢板的冲击试验要求分别按 GB

713、GB

3531 和GB

19189 的规定.如需提高冲击功指标, 应在设计文件中注明.对Q245R、Q345R 和13MnNiMoR 钢板,如需规定进行-20℃冲击试验时, 应在设计文件中注明. 3.8.4 钢管的冲击试验要求按第

5 章相关条文的规定. 3.8.5 钢锻件的冲击试验要求分别按 NB/T

47008 和NB/T

47009 的规定.如需提高冲击功指标, 应在设计文件中注明.对

20、16Mn 和20MnMo 钢锻件,如需规定进行-20℃冲击试验时,应在设 计文件中注明. 3.8.6 低合金钢螺柱的冲击试验要求按 7.1.3 和7.1.4 的规定. 3.9 根据设计文件要求,钢材可按 GB/T

4334 进行晶间腐蚀试验,也可按有关标准进行应力腐蚀试 验、点腐蚀试验,具体试验方法和合格指标在设计文件中规定. 3.10 对钢材有特殊技术要求时(如特殊冶炼方法、严格的化学成分、较高的冲击功指标、附加保证 高温屈服强度、提高无损检测合格等级、增加力学性能检验率等) ,应在设计文件中规定. 3.11 对已列入本标准的标准抗拉强度下限值大于或等于 540MPa 的和用于压力容器设计温度低于 -40℃的低合金钢钢板,如钢板制造单位无该钢板在压力容器中的应用业绩,则钢板制造单位仍应 按TSG R0004 的规定通过技术评审. 3.12 钢材的高温屈服强度、持久强度极限、弹性模量和平均线膨胀系数参考值参见附录 B. 3.13 高合金钢钢号近似对照参见附录 C. GB 150.2―2011

4 3.14 压力容器制造或现场组焊单位对受压元件用钢材的代用,应事先取得原设计单位的书面批准, 并在竣工图上做详细记录. 3.15 本标准中各钢材的许用应力按 GB 150.1 的原则确定,各钢材许用应力表中中间温度的许用应 力可用内插法求得.

4 钢板 4.1 碳素钢和低合金钢钢板 4.1.1 钢板的标准、使用状态及许用应力按表

2 的规定. 4.1.2 表2中所有用连铸坯轧制的钢板,压缩比应不小于 3. 4.1.3 对容器制造过程中需进行正火、正火加回火或调质热处理的碳素钢和低合金钢钢板,钢板制 造........