《承压设备用不锈钢钢板及钢带》要点分析
来源:  2011/6/15 16:52:08 标准规范     收藏

 GB 24511—2009《承压设备用不锈钢钢板及钢带》标准于2010年6月1日正式实施。该标准是我国第一部承压设备(包括锅炉、压力容器和压力管道等) 不锈钢专用钢板(带)标准,是一部强制性国家标准。根据国家质检总局相关要求,压力容器制造单位应当选用GB 24511—2009规定的不锈钢钢板(带)生产压力容器。现对GB 24511—2009标准内容要点作一浅析。

1标准制定的背景

1.1压力容器专用钢板标准

 截止到2010年12月,我国现行压力容器专用钢板标准有:GB 713—2008、GB 3531—2008、GB 19189-(2010)和GB 24511—2009等。压力容器专用钢板标准涉及碳素钢、低合金钢、低温钢和不锈钢等钢种。

1.2标准制定的原因

  2007年l0月1日,GB/T 20878-2007《不锈钢和耐热钢牌号及化学成分))标准实施,使我国不锈钢标准形成了以一项牌号基础标准和若干产品标准、尺寸标准、方法标准的二层标准体系。GB 24511~2009标准采用了GB/T 20878 2007标准中的新的不锈钢牌号和统一数字代号(也作了略微修改)。

GB 245 1 1一2009标准制定前,我国压力容器产品标准引用的不锈钢标准为GB 4237《不锈钢热轧钢板和钢带》。如GB l50—1998第4章,表4-1中,钢板标准为GB 4237。GB 4237-l992标准于2007年进行了修订和实施,GB/T 4237 2007相对原标准(1 992版) 降低了某些技术要求,具体表现在:常用奥氏体不锈钢的含磷量由不大于0.035%降低要求为不大于0.045%;牌号的表示较以前复杂,并且GB/T 4237—2007只采用牌号,未列入统一数字代号;GB/T 20878 2007中的个别统一数字代号有不妥之处;有些牌号钢板的规定非比例延伸强度Rp.0.2指标降低了,与实际生产情况不符,影响到钢板的许用应力值;压力容器需要增加一些技术要求,如增列奥氏体不锈钢板的规定非比例延伸强度Rp.1.0指标,而GB/T 4237--2007标准中未能列出这项指标等。可见,按照GB/T 4237—2007标准生产的钢板已经不能完全满足压力容器的安全性能指标,所以必须制订新的标准,GB 24511-2009标准则应运而生。

2标准相关要点分析

2.1标准性质

    GB 245 112009标准属于强制标准。根据国家质量监督检疫检验总局((威尼斯赌场强制性标准实行条文强制的若干规定》,强制性标准又可分为全文强制和条文强制两种形式。标准的全部技术内容需要强制执行时,为全文强制形式;标准中部分技术内容需要强制执行时,为条文强制形式。GB 24511-2009属于条文强制的标准。但标准中推荐性条款较少,只包括标准中表2脚注a、5.1.3.2.1、6.4.1.1、6.5、6.7这五项需要供需双方协商的项目(见表l),其他技术内容均为强制性的。

1标准中的推荐性条款
   

条款
内容
2脚注a
公称厚度>80~100的热轧厚钢板的厚度允许偏差供需双方协商。
5.1.3.2.1
不切边热轧钢带的宽度允许偏差由供需双方协商。
6.4.1.1
对于热轧厚钢板,当厚度超过标准表l6规定的最大厚度时,经供需双方协商,可进行力学性能试验,试验数据仅供参考,不作为交货依据。
6.5
经需方要求,奥氏体不锈钢应进行晶间腐蚀试验,试验方法和评定标准应在合同中注明。
6.7
根据需方要求并经供需双方商定,可对钢的化学成分、力学性能、非金属夹杂物规定特殊要求,或补充规定耐腐蚀试验、无损检验等特殊检验项目,具体台格级别和试验方法应由供需双方协商确定,并在合同中注明。

 

2.2标准适用范围

适用于宽度≥600ram的承压设备用热轧、冷轧不锈钢钢板及钢带(含卷切钢板)。参照欧秽,l,lSH关标准确定了各种类型产品的最大厚度:

    1)适用于不锈钢冷轧钢板及钢带,最大厚度为8ram;

    2)适用于不锈钢热轧钢板及钢带,最大厚度为14ram;

    3)适用于由可逆式轧机轧制的不锈钢热轧厚钢板,最大厚度为lOOmm。

2.3厚度允许偏差

钢板或钢带的厚度尺寸很重要,直接关系到承压设备的安全。与GB/T3280-2007《不锈钢冷轧钢板和钢带))、GB/T4237-2007《不锈钢热轧钢板和钢带》相比,GB 24511-2009标准对承压设备用不锈钢钢板及钢带的厚度最大负偏差进行了加严限制。

1)对不锈钢热轧钢板及钢带,GB/T 4237—2007采用了N类偏差(即正负偏差相等),且厚度负偏差值大部分大于0.30ram,GB 245 11—2009标准进行了负偏差限制,即厚度负偏差不得超过-0.30ram;当厚度负偏差未超过-0.30mm时,仍按照GB/T 4237制订。

 2)对于可逆式轧机轧制的不锈钢热轧厚钢板,GB 2545 11 2009标准规定厚度负偏差为-0.30ram;其厚度正偏差仍按照GB/T 4237-2007制订。

3)对于冷轧钢板及钢带的厚度允许偏差,按照GB/T3280—2007中普通精度制订。

2.4制造方法

1)考虑到承压设备用途的特殊性,规定采用粗炼钢水加炉外精炼的冶炼方法。

2)在中厚板生产中,压缩比是衡量质量的一项重要指标。一般情况,如以钢锭为原料时,应使压缩比η>6,生产重要用途的产品时,应使η>10;以连铸坯为原料时,应使,η>3,生产重要用途的产品时,应使η>5。GB 24511标准中对连铸坯压缩比提出了基本要求。

2.5钢的牌号

采用GB/T20878--2007中对应钢的牌号,按照国家锅炉和压力容器标准化技术委员会的意见,结合太钢及相关生产厂的生产实际,共列入l7个牌号,见表2。

2列入GB 24511标准的各类不锈钢牌号

奥氏体型
奥氏体+铁素体
铁素体型
共计
11
3
3
17

2.6钢的ISC代号(统一数字代号)

    GBT 20878-2007标准对不锈钢和耐热钢的表示方法作了很大改动,并按GB/T l7616-l998《钢铁及合金牌号统一数字代号体系》给出了各牌号的ISC代号。GB/T4237-2007和GB/T 3280 2007标准采用GB/T 20878-2007标准中的牌号,但并未列出ISC代号,由于GB/T20878-2007标准中的牌号表示较以前复杂,因此,GB 24511-2009标准同时列出了ISC代号,这样,便于计算机对数据的贮存、处理及管理。

    GB 245 11—2009标准9CGB/T 20878中个别统一数字代号的不妥之处进行了修改:

    1)015Cr21Ni26M05Cu2 此牌号对应于美国的牌号为:904L。015Cr21Ni26M05cu2属超级高镍、钼奥氏体不锈耐酸钢,它具有很好的活化一钝化转变能力,耐腐蚀性能极好,在非氧化性酸如硫酸、醋酸、甲酸、磷酸中具有很好的耐蚀性,在中性含氯离子介质中具有很好的抗点蚀性,同时具有良好的抗缝隙腐蚀及抗应力腐蚀性能。适用于70。C以下各种浓度硫酸,在常压下耐任何浓度、任何温度的醋酸,在甲酸与醋酸的混酸中的耐腐蚀性也很好。GB/T 20878—2007中,15Cr21Ni26M05Cu2的统一数字代号为:s31782。根据ISC代号的编排方法,奥氏体型不锈钢,当有对应的美国牌号时,则与第一位数字组成钢组,与AISI牌号一致,如:S30408和304,而015Cr21Ni26M05Cu2对应美国牌号为904L,所以,其统一数字代号为S39042,第一个数字“3”表示奥氏体不锈钢,最后一位数字“2”表示超低碳,且碳含量≤0.025%,GB 24511-2009中,015Cr21Ni26M05Cu2的碳含量≤0.020%。所以,在GB 24511中,将015Cr21Ni26M05Cu2的数字代号从S31782改为S39042。【9】

 2)06Crl3 06Crl3GB/T 20878-2007中属马氏体不锈钢,代号为:S41008;在GB/T3280-2007和GB/T 4237-2007中06Crl3均归属马氏体不锈钢;在GB 24511-2009中,06Crl3归属铁索体不锈钢,代号为:Sll306,对应于ASTM牌号为:S41008、410S。06Crl3归属马氏体还是铁素体一直存在争议。具相关文献10】介绍:l2%~l4%铬钢只有在含碳量很低的情况下才属于铁素体不锈钢。由于碳对奥氏体的稳定作用很强烈,约为镍的30倍,所以,含碳量低(≤0.06%)的06Crl3在高温是奥氏体和铁素体复相组织,或者是铁素体单相组织。在高温下处于α或α+γ相区的铬钢是不能或很难通过淬火得到马氏体组织的,所以,在淬火后得到的钢的组织为马氏体+铁素体复相组织或者就是铁素体。当06Crl3钢中含碳量控制得很低时,其塑性,特别是韧性,冷成型性会显著提高,并且抗腐蚀性加强,因此,满足承压设备的建造和使用条件。06Crl3钢主要用于制造耐水蒸汽,碳酸氢铵母液,热的含硫石油腐蚀的部件和设备的衬里,它常常用于压力容器爆炸焊接复合板的覆材。NB/T 47002.1-2009((压力容器用爆炸焊接复合板第l部分:不锈钢一钢复合板》标准中,覆材材料便引用了GB 24511中的Sll306(即06Crl3)。可见,在承压设备专用钢标准GB 2451 1—2009中,含碳量≤0.06%的06Crl3属铁素体不锈钢,将其ISC代号改为Sll306是合理的。

2.7化学成分在GB/T20878的基础上进行加严,加严控制P、S含量。

GBT20878--2007以前,一直沿用前苏联标准的规定,即P≤0.035%,而国外标准都规定:奥氏体型不锈钢P≤0.045%,马氏体型不锈钢、铁素体型不锈钢、沉淀硬化型不锈钢P≤0.040%,为了降低炼钢成本,GB/T20878-2007放宽了普通用途不锈钢的P含量要求。

 承压设备主要是通过焊接建造而成,焊接过程中,较多P与S元素的存在,会使设备带来较多安全隐患:P元素的存在,不但加剧了不锈钢的成分偏析,而且对不锈钢的抗点腐蚀、抗应力腐蚀以及焊接性能等均产生十分不利的影响;S元素的存在,产生富集于晶界的低熔点硫化物,将使晶界成脆性或熔融状态,造成“热脆”,同时,还能降低钢的焊接性能和抗腐蚀性能,使钢塑性和韧性下降。可见,承压设备用不锈钢必须尽可能降低P、S元素含量,比普通用途不锈钢加严控制P、S含量,见表3、表4、表5。

3 0Crl8Ni9与S30408/06Crl9Nil0钢板

标准
GB/T4237-1992
GB/T4237-2007
GB2451 1-2009
代号或牌号
0Crt8Ni9
06Crl9Nil0
S30408/06crl9Ni10
C/%
≤0.07
≤0.08
≤0.08
Cr/%
17.00~19.00
18.00~20.00
18.00~20.00
Ni/%
8.00~11.00
8.00~10.50
8.00~10.50
P/%
≤0.035
≤O.045
≤0.035
S/%
≤0.030
≤0.030
≤0.020

 
4 S11306/06Cr13钢板

标准
GB/T20878--2007
GB/T4237--2007
GB24511—2009
代号或牌号
S41008/06Crl3
06Crl3
S11306/06Crl3
C/%
≤0.08
≤0.08
≤O.06
Cr/%
11.50~13.50
11.50~13.50
11.50~13.50
P/%
≤0.040
≤0.040
≤0.035
S/%
≤0.030
≤0.030
≤0.020

    5 S39042/015Cr21Ni26Mo5Cu2钢板
 
        

标准
GB/T20878-2007
GB/T4237-2007
GB24511-2009
代号或牌号
S31782/0l5Cr2lNi26Mo5Cu2
015Cr21Ni26Mo5Cu2
S39042/015Cr21Ni26Mo5Cu2
C/%
≤0.020
0.020
0.020
Cr/%
l9.00~23.00
19.00~23.00
19.00~21.00
Ni/%
23.00~28.00
23.00~28.00
24.00~26.00
Mo/%
4.00~5.00
4.00~5.00
4.00~5.00
Cu/%
l.00~2.00
1.00~2.00
1.20~2.00
P/%
≤0.045
≤O.045
≤0.030
S/%
≤O.035
≤O.035
≤0.Ol0

 2.8室温力学性能和工艺性能

 ·2.8.1规定非比例延伸强度尸Rp0.2

 GB 24511—2009中Rp0.2基本采用GB/T 3280和GB/T 4237的规定,但有些牌号钢板的Rp0.2指标降低了,与实际生产情况不符,影响到压力容器用钢板的许用应力值,在参考ENl0028-7的同时,在个别数值上做了小的调整。

 2.8.2规定非比例延伸强度Rp1.0

 1)规定Rp1.0的意义。奥氏体不锈钢材料抗拉强度很高,屈服强度较低。按碳钢方法确定材料许用应力值往往导致奥氏体不锈钢材料许用应力值偏低,不能充分发挥材料承载能力。我国一直采用Rp0.2来确定材料的许用应力,而欧盟、德、英、法、俄等欧洲各国对奥氏体不锈钢都已规定依据Rp1.0确定许用应力。一般情况,Rp1.0值比Rp0.2值要高40MPa左右,这样便可获得较高的许用应力,充分发挥了奥氏体不锈钢材料的承载能力。当然,这也意味着承压构件总体上可以允许产生稍大的塑性变形。欧盟压力容器标准ENl3445中,奥氏体不锈钢的许用应力取决于最小断后延长率A。当30%≤A≤35%时,许用应力取Rp1.0/l.5;当A>35%时,许用应力值可以有所提高,取Rp1.0/1.2值和抗拉强度的1/3中的较小值。GB 24511中规定Rp1.0值,为提高我国压力容器用奥氏体不锈钢的许用应力值提供了标准基础数据。

 2)Rp1.0值的确定

 在参考ENl0028—7中相近牌号的基础上,考虑了太钢按欧标生产、检验的历史数据,规定了Rp1.0值。由于Rp1.0。值积累的数据较少,所以,GB 24511规定:仅当需方要求并在合同中注明时才进行检验。

3总结

    1)GB 245 112009标准是一部强制性的承压设备专用钢板(带)标准;

    2)GB 2451 1 2009标准制定的原因是,原压力容器用不锈钢钢板标准修订后,相关技术要求降低了,不能完全满足现今压力容器的建造和安全使用的要求;

    3)GB 24511 2009标准调整了相关钢号的化学成分,加严控制P、S含量,保障承压设备安全运行;

    4)GB 24511—2009标准修改了一些钢的ISC代号,使其在承压设备中使用更合理;

    5)GB 24511 2009标准增加了一些技术要求,以更好地发挥不锈钢材料的承载能力。

    GB 24512009标准的制订和实施,标志着我国承压设备(压力容器)不锈钢板的使用开始了专用化的道路,为我国承压设备的安全运行起到了积极的作用。

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