鋼製壓力容器材料講義

（壓力容器製造廠產品檢驗員學習班用）

2000．6.

2002．6.

2003．11．5修改

2005．6．5修改

大連市鍋爐壓力容器檢驗研究所

劉溢恩手稿

目錄前言

第一部分法規、標準對壓力容器用鋼材料的要求

一．壓力容器用鋼的基本要求

二．鋼製壓力容器允許使用的鋼材

1．鋼板

2．鋼管

3．鍛件

4．螺栓用鋼

5．關於焊接材料

三．「容規」對材料的要求

第二部分材料標準

一．代號

二．幾個機械效能指標及符號

三．尺寸、外形、檢驗與試驗

第三部分壓力容器用鋼材料質量管理要求

1．採購訂貨

2．驗收入庫

3．材料代用

4．材料保管、發放及使用

前言有關幾個壓力容器材料方面的事故。

2023年11月國家宣布撤銷原鍋爐標準化技術委員會、壓力容器標準化技術委員會，其工作納入相關的鍋爐壓力容器標準化技術委員會。

近二十多年來，從2023年成立原壓力容器標準化技術委員會到後來的鍋爐壓力容器標準化技術委員會。對壓力容器用鋼的標準工作一直十分重視，主動提出並積極協助冶金行業制修訂壓力容器用鋼板標準，認真規劃並及時組織制修訂壓力容器用鍛件標準。近二十多年來，我國壓力容器用鋼標準的技術水平有了很大提高。

如：我國的gb6654-1996《壓力容器用鋼板》標準及第1號、第2號修改單，將鋼號中的硫、磷含量（熔煉分析）予以加嚴，對大部分的鋼板衝擊試驗溫度由20℃ 改為0℃ ，從標準的重要技術指標來看，現行的gb6654標準的技術水平已處於國際先進水平。

gb3531-1996《低溫壓力容器用低合金鋼鋼板》及第1號修改單，從衝擊功指標（akv）與國外相近的鋼號相比我國的16mndr鋼板仍存在一定的差距。而我國的09mnnidr鋼板的主要技術指標優於國外先進水平的相近鋼號。在壓力容器用低溫鋼板中，國外還有-100℃ 級的3.

5ni鋼板和-196℃ 級的9 ni鋼板，在國內尚屬空白，有待今後開展研究工作。

為實現高引數球形儲罐用鋼板的國產化，上世紀80年代中期國內有關單位聯合開發屈服強度490mpa級的低焊接裂紋敏感性鋼，該鋼不僅有較高的強度，同時還具有優良的焊接效能和低溫韌性，首先在氫氣球形儲罐上得到應用，在gb150-98根據其使用的低溫溫度分別列入：07mncrmovr(-20℃ )和07mnnicrmovdr(-40℃ )兩個鋼號（屈服極限490mpa級）。迄今為止，國外僅日本有此類鋼板。

長期以來我國10萬立方公尺**儲罐一直採用日本生產的屈服強度490 mpa級的spv490q鋼板。上世紀末我國又研製成功了同樣490mpa級的調質高強鋼板wh610d2鋼板。上述三個490 mpa級的調質高強鋼板，已經制定了《壓力容器用調質高強鋼版》標準，已經通過了標準審查，由於是強制性國家標準，審批手續比較複雜，現該標準正在審批過程中。

我國現行的壓力容器鍛件標準jb4726~4728-2000，其16mn等一些鍛件的有害元素磷與鋼板的規定一致，20mnmo的硫含量比鋼板還嚴，上述兩個鋼號的衝擊試驗溫度均為0℃ 。中國第一重型機械集團公司研製生產的、對化學成分和力學效能有特殊要求的加氫反應器（煤加氫液化工藝）用鋼鍛件系列2.25cr-1mo、2.

25cr-1mo-0.25v和3cr-1mo-0.25v，在容標委對其進行安全註冊工作中，經研究相應的命名為12cr2mo1(h) 、12cr2mo1（h）t、12cr3mo1v(h)促進了該系列鋼鍛件的標準化工作。

在低溫鋼鍛件的5個鋼號除-100℃ 級的3.5ni低溫鋼鍛件和-196℃ 級的9 ni低溫鋼鍛件，在現行標準中尚屬空白，有待今後進一步工作外，其餘5個鋼號鍛件能與鋼板相適應基本能滿足-70℃ 以上低溫容器的使用要求。現不鏽鋼鍛件標準中的有害元素硫、磷含量與國外先進水平標準規定相一致，現有不鏽鋼鍛件能滿足大部分壓力容器的使用要求。

第一部分法規、標準對壓力容器用鋼材料的要求

一．壓力容器用鋼的基本要求

1．壓力容器受壓元件用鋼應符合gb150中4.材料章的要求。非受壓元件用鋼,當與受壓元件用鋼焊接時,也應是焊接性良好的鋼材。

2.採用gb150中4.材料章以外的其他鋼號的鋼材,還應符合「附錄a材料的補充規定」的有關規定。

附錄a作為第四章的補充，對下列鋼材提出了要求：

1）已列入第4章但尚未列入材料標準（國家標準或行業標準）的鋼材；

2）選用未列入第4章的鋼材；

①選用國外鋼材時，應是國外相應壓力容器最新標準所允許使用的鋼材，其適用範圍不應超出該標準的規定，同時也不應超出第4章中相近成分和技術要求的鋼材的規定。

②選用新研製的鋼材或未列入本標準的鋼材，新鋼材研製的負責單位或選用單位應將該鋼材的技術資料報全國鍋爐壓力容器標準化技術委員會審定，審定合格後出具允許使用的證明檔案。採用該鋼材的容器製造單位報國家技術質量檢檢驗檢疫總局鍋爐壓力容器安全監察機構批准後方可使用。

3）代用第4章的鋼材。

3．壓力容器受壓元件用鋼應由平爐、電爐或氧氣轉爐冶煉。鋼材的技術要求應符合相應的國家標準、行業標準或有關技術條件的規定。

4．容器用鋼應附有鋼材生產單位的鋼材質量證明書，容器製造單位應按質量證明書對鋼材進行驗收，必要時尚應進行複驗。如無鋼材生產單位的鋼材質量證明書，則應按《壓力容器安全技術監察規程》的規定。

5．選擇壓力容器用鋼應考慮容器的使用條件（如設計溫度、設計壓力、介質特性和操作特點等）、材料的焊接效能、容器的製造工藝以及經濟合理性。

6．鋼材的使用溫度上限應按第4章各材料許用應力表中各鋼號所對應的上限溫度。碳素鋼和碳錳鋼在高於425℃下長期使用時，應考慮鋼中碳化物相的石墨化傾向。奧氏體鋼的使用溫度高於525℃時，鋼中含碳量應不小於0．04%。

7．鋼材的使用溫度下限，除奧氏體鋼及本章有關條文另行規定者外，均高於-20℃。鋼材的使用溫度低於或等於-20℃時，應按附錄c的規定進行夏比（v型缺口）低溫衝擊試驗。奧氏體鋼的使用溫度高於或等於-196℃，可免做衝擊試驗。

8．當對鋼材有特殊要求時，（如特殊的冶煉方法、較高的衝擊功指標、附加保證高溫屈服強度、提高無損檢測要求、增加力學效能檢驗率等），設計單位應在圖樣或相應技術檔案中註明。

9．鋼材的高溫效能參考值見附錄f。

二．鋼製壓力容器允許使用的鋼材

根據gb150-98第1號修改單：

「1．取消q235-af、q235-a、15mnvnr和09mn2vdr4個鋼號及相應的許用應力，09mnnidr厚度上限由60mm改為100mm。（鋼板）

2．列入15mnnbr及許用應力.

3.取消15mnv鋼管.

4.取消15mnv、09mn2vd、16mnmod鍛件及相應許用應力，新列入14cr1mo（jb4726）。

5．取消09mn2vd和16mnmod螺柱用毛坯棒料。修改16mnd、20mnmod的最低衝擊試驗溫度。」

1.鋼板

1．1碳素鋼板

1．1．1 q235鋼板

現只剩q235b與q235c鋼板

gb700-88 碳素結構鋼

≯4mm gb912-89 碳素結構鋼和低合金結構鋼熱軋薄鋼板及鋼帶

﹥4mm gb3274-88碳素結構鋼和低合金結構鋼熱軋厚鋼板及鋼帶

1.1.2 20r鋼板

1.1.2.1 鋼板標準

gb150-89（修改單gb150-98

gb6654-86gb6654-96 第2號修改單

最主要區別：

a.化學成分（熔煉分析）%鋼水

c: ≤ 0.220.20

mn: (厚度s >60mm, ≤0.24) (厚度s >60mm, 0.40~1.0)

0.35~0.800.40~0.90

s: ≤0.0350.030

降c 提 mn 除s，都是為了提高韌性 akv↑

b.室溫衝擊功（室溫20℃標準試驗平均值）

gb6654-86gb6654-96

akv.j ≥2731

第2號修改單：p≤0.030%;s≤0.020%;0℃ akv ≥27j。↑

1.1.2.2 使用狀態

gb150-89gb150-98

殼體厚度大於38mm殼體厚度大於30mm

正火狀態正火狀態

（1．改善韌性2．穩定性能）（與16mnr 一致）

1.1.2.3超聲檢測

gb150-89gb150-98

殼體厚度大於38mm時ut檢測殼體厚度大於30mm時，ut檢測

不低於ⅳ級不低於ⅲ級（與16mnr 一致）

1.1.2.4 使用溫度下限

gb150-89gb150-98

2.2.6殼體溫度低於0℃，厚度 4.2.7殼體溫度低於0℃，厚度大於

大於25mm，作低溫衝擊試驗。 25mm，做低溫衝擊試驗。

殼體溫度低於-10℃，厚度大於12 mm，做低溫衝擊試驗。

1.1.2.5 代用問題

gb150-89gb150-98

a2.6 b級代20ra2.6 b級不允許代20r只能代

q235b,q235c。

a2.7 20g代20ra2.7 20g只能代q235c

1.2 低合金高強度鋼板

1.2.1 鋼號和鋼板標準

gb150-98與 gb150-89 相比有三個變化：

1）gb6654-86和gb6655-86 合併 gb6654-96

2）13mnnimonbr納入gb6654-96

3）cf-62（-20℃）定型代號 07mncrmovr

gb150-89gb150-98

gb6654-96

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