压 力 容 器 用 材 料
1. 总则
1.1 通用要求
（1） 压力容器选材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，并尽可能选用国产牌号的材料。 （2） 压力容器用材料的质量、规格与标志，应当符合相应材料的国家标准或行业标准的规定。
（3） 压力容器专用钢板的制造单位应当取得相应的特种设备制造许可证。 （4） 材料制造单位应当向材料使用单位提供质量证明书，材料质量证明书的内容应当齐全，清晰，并且盖有材料制造单位质量检验章。
（5） 压力容器制造单位从非材料制造单位取得压力容器用材料时，应当取得材料制造单位提供的质量证明书原件或者加盖材料供应单位检验公章和经办人章的复印件。
（6） 对于采购的第Ⅲ类压力容器用Ⅳ级锻件，以及不能确定质量证明书的真实性或者对性能和化学成分有怀疑的主要受压元件材料，压力容器制造单位应当进行复验，符合相应材料标准的要求方可投料使用。
1.2 熔炼方法
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。
1.3 化学成分
1.3.1 用于焊接的碳素钢和低合金钢
碳素钢和低合金钢钢材，C≤0.25%、P≤0.035%、S≤0.035%。
1.3.2 压力容器专用钢中碳素钢和低合金钢钢材，其硫、磷含量应当符合以下要求：
（1）碳素钢和低合金钢钢材基本要求，P≤0.030%、S≤0.020%。
（2）标准抗拉强度下限值大于或者等于540MPa的钢材，P≤0.025%、S≤0.015%。
（3）用于设计温度低于-20℃并且标准抗拉强度下限值小于540MPa的钢材，P≤0.025%，S＜0.012%。
（4）用于设计温度低于-20℃并且标准抗拉强度下限值大于或者等于540MPa的钢材，P≤0.020%、S≤0.010%。
1.4 力学性能
碳素钢和低合金钢钢材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 |
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1.5 压力容器受压元件使用钢材的使用温度上限
1.5.1 钢材的使用温度上限（相应受压元件的最高设计温度）为GB150.2-2011标准中许用应力表中各钢号许用应力所对应的最高温度。
1.5.2 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。
1.5.3 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%。
1.6 压力容器受压元件使用钢材的使用温度下限
1.6.1 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GB150.2-2011的有关规定。
1.6.2 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。
1.6.3 对用于低温低应力工况的钢材，其使用温度下限值按GB150.3附录E的规定。
1.7 压力容器钢材的代用。
1.7.1 钢材代用的原则
（1）不得变更原有设计。
（2）代用钢材性能优于原始设计钢材时，不得减少代用钢材的厚度；略差于原始设计钢材时，也不得任意增加代用的厚度，而应重新进行强度或刚度校核。
（3）钢材代用应考虑与相邻钢材的兼容性，还要考虑由此引发的制造、检验等变化。
（4）中外钢材代用，代用材料应采用与原设计钢材相对照牌号的钢材，其技术要求不得低于原设计钢材（如S、P含量、冲击功指标、断后延长率等），材料应经复验合格后才能使用（应复验化学成分和力学性能）。
（5）钢材代用应事先征得原设计单位的书面批准，并在竣工图上做详细记录。旧衣服加工设备
1.7.2 钢材代用时应考虑的因素
（1）代用钢材的强度、塑性、韧性、化学成分、导热系数、线膨胀系数等对设计条件（温度、压力、介质、结构等）的适应性。
（2）代用钢材对制造加工工艺的适应性（尤其是焊接工艺、焊接材料、焊后热处理等）。
（3）代用钢材对均匀腐蚀和多种局部腐蚀（应力腐蚀、晶间腐蚀、电偶腐蚀、冲刷腐蚀等）的适用性。
（4）代用钢材与原设计钢材在钢材标准上的差异（如化学成分、检验项目、检验率等）。
（5）两种不同组织（如铁素体、奥氏体）的钢材互相代用因热膨胀系数差异所引起的热应力，异种钢焊接问题。
（6）代用钢材的经济性。
1.8 压力容器钢材的许用应力按GB150.1的原则确定，各钢材的许用应力值按GB150.2选用，表中中间温度的许用应力可用内插法求得。
2. 压力容器用钢板
2.1 碳素钢和低合金钢板
2.1.1 钢号及钢板标准
（1）GB713-2008《锅炉和压力容器用钢板》中所列钢号：
Q245R、Q345R、Q370R、18MnMoNbR、13MnNiMoR、15CrMoR、14Cr1MoR、12Cr2Mo1R、12Cr1MoVR。
（2）GB3531-2008《低温压力容器用低合金钢板》中所列钢号：
16MnDR、15MnNiDR、09MnNiDR。
2.1.2 下列碳素钢和低合金钢钢板，应在正火状态下使用：
（1）用于多层容器内筒的Q245R和Q345R。
（2）用于壳体的厚度大于36mm的Q245R和Q345R。
（3）用于其它受压元件（法兰、管板、平盖等）的厚度大于50mm的Q245R和Q345R。
2.1.3 下列碳素钢和低合金钢钢板，应每张热处理钢板进行拉伸和V型缺口冲击试验：
（1）调质热处理钢板。
（2）多层容器的内筒钢板。
（3）壳体厚度大于60mm的钢板。
2.1.4 壳体用钢板应按表2的规定逐张进行超声检测，钢板超声检测方法和质量等级按JB/T4730.3的规定。
表2 壳体用钢板超声检测要求
钢号 | 钢板厚度（mm） | 容器使用条件 | 质量等级 |
Q245R Q345R | ﹥30～36 | 用作容器的壳体 | 不低于Ⅲ级 |
﹥36 | 用作容器的壳体 | 不低于Ⅱ级 |
Q370R Mn-Mo系 Cr-Mo系 Cr-Mo-V系 | ﹥25 | 用作容器的壳体 | 不低于Ⅱ级 |
16MnDR Ni系低温钢（调质状态除外） | ﹥20 | 用作容器的壳体 | 不低于Ⅱ级 |
调质状态使用的钢号 镁钙砖 | ﹥16 | 用作容器的壳体 | Ⅰ级 |
多层容器内筒钢板 | ≥12 | 多层容器内筒壳体 | Ⅰ级 |
碳素钢和低合金钢 | ≥12 | 介质毒性程度为极度或高度危害，在湿H2S环境中使用，设计压力大于或等于10MPa | 不低于Ⅱ级 |
| | | |
2.1.5 Q235系列钢板（Q235B及Q235C）的使用规定
(1) 钢板标准按GB/T3274-2007《碳素结构钢及低合金结构钢热轧厚钢板及钢带》。钢板的化学成分应符合GB/T700-2006《碳素结构钢》的规定，但钢板质量证明书中的磷、硫含量应符合P≤0.035%，S≤0.035%的要求。
（2）钢板应进行冲击试验和冷弯试验，试验结果应符合GB/T700的规定。
（3）容器设计压力小于1.6MPa。
（4）钢板的使用温度：Q235B钢板为20℃～300℃；Q235C钢板为0山体滑坡监测系统℃～300℃。
（5）用于容器壳体的钢板厚度：Q235B和Q235C不大于16mm；用于其它受压元件的钢板厚度：Q235B不大于30mm，Q235C不大于40mm。
（6）不得用于毒性程度为极度或高度危害的介质。
（7）Q245R可替代Q235C钢板。
2.2 高合金钢板
2.2.1 钢号及钢板标准
（1）钢板标准按GB24511-2009《承压设备用不锈钢钢板及钢带》。
（2）钢号
奥氏体型钢号：06Cr19Ni10、022Cr19Ni10、07Cr19Ni19、06Cr25Ni20、06Cr17Ni12Mo2、022Cr17Ni12Mo2、06Cr17Ni12Mo2Ti、015Cr21Ni26Mn5Cu2、06Cr19Ni13Mo3、022Cr19Ni13Mo3、06Cr18Ni11Ti。
奥氏体-铁素体型钢号：022Cr19Ni5Mo3Si2N、022Cr22Ni5Mo3N、022Cr23Ni5Mo3N。
铁素体型钢号：06Cr13Al、019Cr19Mo2NbTi、06Cr13。
（3）交货状态
奥氏体型钢板以固溶热处理状态交货，奥氏体-铁素体型钢板以固溶热处理状态交货，铁素体型以退火状态交货。
2.2.2 受压元件用钢板，使用温度下限按下列规定：
（1）铁素体型钢板为0℃；
（2）奥氏体-铁素体型钢板为-20℃；
（3）奥氏体型钢板为-196℃（如低于-196℃～-253℃，应作冲击试验）。
2.2.3 奥氏体型钢板使用温度上限：
奥氏体型钢板使用温度上限为700℃（钢中含碳量不小于0.04%）超低碳不锈钢的使用温度一般为400～450℃。
新旧牌号不锈钢对照表
类型 | 中国统一数字代号 | 新牌号 | 旧牌号 | 美国牌号 |
铁素体 | S11306 | 06Cr13 | 0Cr13自动上料玉米脱粒机 | 410S |
铁素体 | S11348 | 06Cr13Al | 0Cr13Al | 405 |
奥氏体+铁素体 | S20953 | 022Cr19Ni5Mo3Si2N | 00Cr18Ni5Mo3Si2 | S31500 |
奥氏体 | S30408 | 06Cr19Ni10 | 0Cr18Ni9 | 304 |
奥氏体 | S30403 | 022Cr19Ni10 | 00Cr19Ni10 | 304L |
奥氏体 | S31008 | 06Cr25Ni20 | 0Cr25Ni20 | 310S |
奥氏体 | S31608 | 06Cr17Ni12Mo2 | 0Cr17Ni12Mo2 | 316 |
奥氏体 | S31603 | 022Cr17Ni12Mo2 | 00Cr17Ni14Mo2 | 316L |
奥氏体 | 热扩散系数S31668 | 06Cr17Ni12Mo2Ti | 0Cr18Ni12Mo2Ti | 316Ti |
奥氏体 | S31708 | 06Cr19Ni13Mo3 | 0Cr19Ni13Mo3 | 317 |
奥氏体 | S31703 | 022Cr19Ni13Mo3 | 00Cr19Ni13Mo3 | 317L |
奥氏体 | S32168 | 06Cr18Ni11Ti | 0Cr18Ni10Ti | 321 |
奥氏体 | S30409 | 07Cr19Ni10 | | 304H |
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