我国压力容器用钢标准的近况
原全国压力容器标准化技术委员会（以下简称容标委）自1984年成立以来，对压力容器用钢的标准工作一直予以很大重视，主动提出并积极协助冶金行业制修订压力容器用钢板标准，认真规划并及时组织制修订压力容器用钢锻件标准。近20年来，我国压力容器用钢标准的技术水平有了很大提高。限于篇幅，下面仅就压力容器用钢板及钢锻件标准的近况作一简要介绍。
压力容器用钢板标准
我国现行的压力容器用钢板专用标准有GB6654-1996《压力容器用钢板》和GB3531-1996《低温压力容器用低合金钢钢板》，这两个标准中的一些技术指标，无论是与外先进水平标准相比，还是与压力容器标准的相关要求相比，均存在着一定的差距。近年来，容标委根据我国钢铁企业技术装备的更新和压力容器用钢板实物质量不断提高的实际情况，提出修订上述两个标准的建议，得到了冶金工业信息标准研究院的大力支持。
1 GB6654标准
在GB6654标准中，使用量最大的是16MnR钢板，但该钢板的韧性指标偏低，对高参数球形储罐而言，其厚板的强度指标也偏低。在容标委的建议下，武汉钢铁公司联合有关单位研制成功了15MnNbR钢板，通过了容标委组织的技术评审和冶金行业的标准审查工作，以GB6654-1996标准第1号修改单纳入了钢板标准。表1为16MnR和15MnNbR钢板的磷硫含量（熔炼分析）和强度（厚度大于36mm至60mm的钢板）、韧性指标的对比情况。
由于15MnNbR钢板相对于16MnR钢板有着优越的技术指标，该钢板不仅在球形储罐（特别是液化石油气球形储罐）中得到推广应用，在大型单层卷焊容器和热套容器中也得到了应用。
表1
|
标准 |
钢号 |
化学成分（％） |
拉伸试验 |
冲击试验 | |||
|
P |
S |
RmMPa |
RelMPa |
温度℃ |
AkvJ | ||
|
GB6654-1996 |
16MnR |
≤0.035 |
≤0.030 |
470～600 |
≥305 |
20 |
≥31 |
|
GB6654-1996第1号修改单 |
15MnNbR |
≤0.025 |
≤0.015 |
520～640 |
≥305 |
-20 |
≥34 |
标准
钢号
化学成分（％）
冲击试验
P
S
温度℃
AkvJ
GB6654-1996
16MnR
≤0.035
≤0.030
20
≥31
GB6654-1996
第1号修改单
15MnNbR
≤0.025
≤0.015
-20
≥34
标准
钢号
化学成分（％）
冲击试验
P
S
板厚mm
温度℃
AkvJ
GB3531-1996
16MnDR
≤0.030
≤0.025
6～36
＞36～100
-40
-30
≥24
GB3531-1996
第1号修改单
16MnDR
≤0.025
≤0.015
6～36
＞36～100
-40
-30
≥27
EN10028-3（1992）
P355NL2
≤0.025
≤0.015
≤150
-40
≥30
标准
钢号
化学成分（％）
冲击试验
P
S
板厚mm
温度℃
AkvJ
GB3531-1996
09MnNiDR
≤0.025
≤0.020
6～60
-70
≥27
GB3531-1996第1号修改单
09MnNiDR
≤0.020
≤0.015
6～60
-70
≥27
EN10028-4（1994）
11MnNi5-3
≤0.025
≤0.015
≤50
-60
≥27
标准
钢号
化学成分（％）
冲击试验
P
S
公称厚度mm
温度℃
AkvJ
JB4726-1994
16Mn
≤0.035
≤0.035
≤300
20
≥34
JB4726-2000
16Mn
≤0.030
≤0.020
≤300
0
≥31
标准
钢号
化学成分（％）
冲击试验
P
S
公称厚度mm
温度℃
AkvJ
JB4726-1994
20MnMo
≤0.035
≤0.035
≤500
20
≥41
JB4726-2000
20MnMo
≤0.025
≤0.015
≤700
0
≥34
标准
钢号
化学成分（％）
冲击试验
P
S
公称厚度mm
温度℃
AkvJ
JB4727-1994
16MnD
≤0.025
≤0.025
≤200
-40
≥20
＞200～300
-30
JB4727-2000
16MnD
≤0.025
≤0.015
≤300
-40
≥27
标准
钢号
化学成分（％）
冲击试验
P
S
公称厚度mm
温度℃
AkvJ
JB4727-1994
09MnNiD
≤0.020
≤0.015
≤300
-70
≥27
JB4727-2000
09MnNiD
≤0.020
≤0.015
≤300
-70
≥47
为修订GB6654标准作好技术准备工作，容标委主动与一些压力容器用钢板生产质量较好的企业，如重庆钢铁公司、武汉钢铁公司、舞阳钢铁公司进行联系，建议并促进这些企业制订了较先进技术指标和压力容器用钢板的企业标准。近年来很多钢铁企业在进行技术改造，增建炉外精炼装置，为提高钢材标准水平奠定了基础。但遗憾的是部分钢铁企业在经营环节中进行低价竞争，将高于标准最低要求的实物质量视为“质量过剩”。这一现象不仅组碍标准的修订工作，而且还可迫使先进水平企业的质量倒退。在这关键时刻，1999年版《压力容器安全技术监察规程》及时提出了压力容器专用钢板的化学成分（熔炼分析）中磷含量不应大于0.030%。硫含量不应大于0.020%的规定。容标委为此积极与冶金工业信息研究院联系压力容器专用钢板标准的修订工作，并提出了具体的修改建议和依据。
在有关单位的共同努力下，原国家质量技术监督局发布了GB6654-1996标准的第2号修改单，将标准中所有钢号的磷硫含量予以加严，对大部分钢板的冲击试验温度由20℃改为0℃。表2中列出了修改单中16MnR的部分技术指标，同时还列出了国外先进水平标准-欧洲标准EN10028中相近钢号的相应指标。从标准中重要技术指标来看。现行GB6654标准的技术水平已处于国际先进水平。
表2
冶金工业信息标准研究院将修订GB6654标准的工作到列入了计划，预计2003年完成。容标委根据我国压力容器用钢的使用实践，对修订GB6654标准提出了具体建议，其中包括钢号的增减和冲击吸收功指标的提高。该标准的主要起草单位现已完成了标准的征求意见稿。标准中列有20R、16MnR、15MnNbR/18MnNoNbR、13MnNiMoNbR、15CrMoR、14Cr1MoR和12Cr2Mo1R计8个钢号。上述钢号基本上能满足大部分压力容器对碳素钢、低合金高强度钢和中温抗氢钢三类钢板的使用要求。
2 GB3531标准
在1999年版《压力容器安全技术监察规程》颁发后，容标委也向冶金工业信息标准研究院提出了修改GB3531标准的具体建议，包括钢号的删减和技术指标的提高、原国家质量技术监督局在发布GB6654-1996标准第2号修改单的同时，也发布了GB3531-1996标准的第1号修改单。表3为16MnDR钢板主要技术指标的修改情况，表中同时列出了国外先进水平标准EN10028中相近钢号的相庆指标。从表中数据可以看出，16MnDR钢板在修改后的冲击吸收功指标与国外先进水平标准中的相近钢号相比，仍存在一定的差距。
表3
表4为09MnNiDR钢板主要技术指标的修改情况，表中同时列出了国外先进水平标准EN10028中相近钢号的相应指标。从表中数据可以看出，09MnNiDR钢板的主要技术指标优于国外先进水平标准中的相近钢号。09MnNiDR低温钢板已居我国低温压力容器中广泛应用。
低温钢板焊接后其热影响区的低温冲击吸收功较钢板有一定的、甚至较大的降低，为确保焊接试板的低温冲击吸收功应较相关标准的指标有足够的富熔量。为此，在容标委的建议下，武汉钢铁公司、舞阳钢铁公司、重庆钢铁公司等钢板生产厂均制订了技术指标优于GB3531标准的企业标准。以09MnNiDR钢板为例，在舞阳钢铁公司的企业标准中，该钢板在-70℃的温度下可证Akv≥47J。
在压力容器用低温钢板中，国外标准中还有-100℃级的3.5Ni钢板和-196℃级的9Ni钢板，在国内标准中尚属空白，有待今后开展研究工作。
表4
3 调质高强度钢板
为实现高参数球形储罐用钢板的国产化，上世纪80年代中期武汉钢铁公司联合有关单研制成功了屈服强度490MPa级的低焊接裂纹敏感性钢CF-62，该钢板不仅有较高的强度，同时还具有优良的焊接性能和低温韧性，首先在氢气球形储罐中得到应用。容标委及时地在GB150-1989标准的附录中列入了该钢号，规定了技术要求，对该钢号的推广应用和尽快定型起到了积极作用。随后该钢板在氧气、丙烯和乙烯等球形储罐中得到广泛应用。在该钢板具有了丰富的生产实践使用经验的基础上，容标委与武汉钢铁公司等单位协商钢号的正式命名和技术要求的提高等事项。在GB150-1998是高尔夫球打击CF-62钢板按冲击试验温度的不同而分别命名为07MnCrMoVR(-20℃温度下进行冲击试验)和07MnNiCrMoVDR（在-40℃温度下进行冲击试验），并规定了新的、更高的技术要求。鉴于这类钢强度较高，对一些介质的应力腐蚀敏感性也较高，在GB150标准中选用这类钢板时，应考虑介质的应力腐蚀问题，以利压力容器设计单位的正确选用。迄今为止，国外仅日本有此类钢板。
长期以来我国10万立方米原油田储罐一直采用日本生产的屈服强度490MPa级的SPV490Q 钢板。这类大型原油储罐，焊接施工时为提高生产效率采用大的焊接线能量，而大的焊接线能量往往导致钢板焊接热影响区性能的恶化。上世纪末武汉钢铁公司联合有关单位研制成功了屈服强度490MPa级、大线能量用钢板WH610D2。该钢板通过了容标委组织的技术评审，将钢号命名为12MnNiVR，并协商制订了钢板技术条件。该钢板已制造了4台10万立方米原油储罐。
上述3个屈服强度490MPa级调质高强度钢板，反映了我国压力容器用低合金高强度钢的技术水平，并已具备了制订相应国家标准或冶金待业标准的条件。容标委又适时向冶金工业信息标准研究院提出了制订《压力容器用调质高强度钢板》标准的建议。该国家标准已于2001年12月通过了标准审查工作，由于是强制性国家标准，审批手续比较复杂，目前该标准仍在审批过程中。
压力容器用钢锻件标准
我国现行的压力容器用钢锻件标准为JB4726-2000《压力容器用碳素钢和低合金钢锻件》、JB4727-2000《低温压力容器用低合金钢锻件》和JB4728-2000《压力容器用不锈钢锻件》，这些锻件标准一方面用于与压力容器用钢板配套使用，另一方面则用于锻焊结构压力容器。
1 JB4726 标准
JB4726-2000标准是在JB4726-1994的基础上修订的。在钢号方面，新标准取消了近期已不再使用的15MnV钢锻件，列入了中温抗氢钢14Cr1Mo钢锻件。新标准的主要修改内容为加严钢中磷硫含量的规定，提高钢锻件的冲击试验要求。以该标准中使用量最大的16Mn和20MnMo两个钢锻件为例，表5和表6分别列出了上述技术指标的修改情况。
对比表5和表2的数据可以看出，16Mn钢锻件在磷硫含量的规定以及冲击试验的要求与GB6654第2号修改单是的16MnR钢板相一致。20MnMo钢锻件的磷含量与GB6654第2号修改单中的18MnMoNbR和 13MnNiMoNbR钢板的规定相一致，而20MnMo钢锻件硫含量不大于0.015%的规定严于上述两种钢板硫含量不大于0.020%的规定。在冲击试验要求方面，上述钢锻件和钢板的冲击试验温度均为0℃，20MnMo钢锻件的冲击吸收功指标34J高于18MnMoNbR钢板的31J，而与13MnNiMoNbR钢板的指标相同。
表5
表6
JB4726-2000标准中共有11个钢号，这些钢号能满足与GB6654钢板标准配套使用的要求，也基本上能满足大部分压力容器对碳素钢、低合金高度钢和中温抗氢钢三类钢锻件的使用要求。
中国第一重型机械集团公司研制生产的、对化学成分和力学性能有特殊要求的加氢反应器用钢锻件系列，其名义成分分别为2.25Cr-1Mo、2.25Cr-1Mo-0.3V和3Cr-1Mo-0.25V。在容标委对该公司进行压力容器钢锻件安全注册工作中，经共同研究将上述3个钢锻件的钢号相应命名为12Cr2Mo1(H)、12Cr2
2 JB4727
JB4727-2000标准是在JB4727-1994标准的基础上修订的。新标准在钢号方面作了较大的调整，将原标准中的8个低温钢钢号精减为5个，其中取消了20D和09Mn2VD两个钢号，另将原16MnMoD和20MnMoD合并成一个新的20MnMoD钢。表7和表8分别为16MnD和09MnNiD低温钢锻件有关技术指标的修改情况。其中09MnNiD钢锻件在-70℃温度下的冲击吸收功由不小于27J大幅度地提高到不小于47J，以利压力容器设计单位和制造单位选用。
JB4727-2000标准中的5个低温压力容器用钢锻件基本上能满足-70℃以上低温压力容器的使用要求。而-100℃级的3.5Ni低温钢锻件和-196℃级的9Ni低温钢锻件在现行标准中尚属空白，有待今后进一步工作。
表7
表8
JB4728-2000标准是在JB4728-1994标准的基础上修订的。在钢号方面，新标准取消了近期已再使用的1Cr13钢，列入了有关设计单位希望选用的0Cr18Ni12Mo2Ti钢。由于JB4728-1994标准中铁素体型不锈钢和奥氏体型不锈钢的磷硫含量的规定已处于校先进的水平，因此新标准未作修改。
JB4728-2000标准中不仅将奥氏体 - 铁素体型不锈钢00Cr18Ni5Mo3Si2的磷和硫含量的上限值由0.035%和0.030%加严至0.030%和0.020%，以与国外先进水平标准的规定相一致。
JB4728-2000标准中共有9个钢号，该标准基本上能满足大部分压力容器对不锈钢锻件的使用要求。
结束语
近几年来，容标委对我国压力容器用新钢号（包括钢板、钢管和钢锻件）进行了大量的技术评审工作，协助新钢材的研制企业制订了相应的钢材技术条件，这些工作为今后有关钢材的国家标准或行业标准的制订工作奠定了基础。
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