16MnDR制压力容器制造技术条件

第35卷第1期2021年1月天津化工Tianjin Chemical IndustryVol.35No.1Jan.2021关于16MnDR低温设备生产过程中的技术探讨牛春龙（天津市月鸣'属结构有限公司，天津300353）摘要:16MnDR材质低温设备应用范围的越来越广，低温设备生产压力容器过程中应对设计、制造、检验等对各个环节质量进行严格控制，才能保证设备的质量满足要求叫关键词:低温设备;焊条复验;封头热处理；无损检测doi:10.3969/j.issn.l008-1267.2021.01.025中图分类号:TQ053.2文献标志码:A文章编号:1008-1267（2021）01-0074-03随着我国近年经济的飞速发展和科学技术的进步，工业生产范围的扩大,我国东北和西北地区冬季平均气温在-20!以下，主要用于安装在室外受环境温度影响的空气储罐、氮气储罐以及液态二氧化碳储罐等设备在低温低应力条件下使用,的力设备用Q345R 使用要，生产和生存在较大的安全隐患，16MnDR在此时设备使用条件，因工作温度在-20—40!工条件下，设备的主要受件用低温，，使得16MnDR在-20~-40!温度范围的叫1材料选择1.1板材我设温度在-20~40!低温以16MnDR低温设备压力的使用，于16MnDR设备温设备，应的要。

GB3531-2014低温力用，16MnDR碳、、、、、、、等化学，碳、、的化学，的，碳、、的，低的低温，因16MnDR的主要，以的，因的，以的，要求碳含量分别！0.2%、0.01%、0.02%。

16MnDR钢板中、、以的低温韧性，，低温度，的学，以16MnDR要格碳、、的超叫的厚度也的影响，厚度越大越低，6~60mm厚的：要进行-40!试验，60~120mm厚进行-30!试验，以60~120mm厚设温度下限值-30!。

CB3531-2014要，16MnDR的交货状态为正火或正火回火，减少由于热轧温度和冷却速度同而引起的显微组织均匀，一般用都要正火处理，正火处理的以细晶粒，以降低无塑温度。

16MnDR钢制低温压力容器焊接工艺2020年我公司为某公司生产的两台液氨储罐，设备规格：φ2800×9736×25；主要受压元件材质：16MnDR；介质特性：中度危害；设计压力：2.5MPa；设计温度：-33.4/60℃；采用焊后热处理；容器类别：Ⅲ类压力容器。

为了公司今后生产同类材质的容器设备积累经验，现将16MnDR焊接工艺进行了总结。

1. 16MnDR钢的焊接性分析1.1 16MnDR钢的化学成分及力学性能我司采用了新余钢铁生产的16MnDR钢，化学成分及力学性能见表1表1 16MnDR钢的化学成分（质量分数）（%）和力学性能1.2 焊接性分析由表1可知，16MnDR钢的碳当量为0.47%，淬硬倾向不大，室温下焊接一般不会产生冷裂纹，16MnDR钢在正火状态下交货，其S、P含量控制的极低，也不易产生热裂纹。

16MnDR钢对于中厚板在焊接刚性拘束较大或环境温度过低时，在焊前应进行预热，焊后采取消应热处理。

16MnDR钢的组织的晶格类型属于体心立方点阵晶格，有低温转脆倾向，尤其是铁素体钢，其晶粒越细小，钢的脆性转变温度越向低温方向移动，低温冲击韧性值也越高。

因此，采取细化焊缝组织晶粒、降低填充金属的杂质、减少焊接接头的拘束度是制定16MnDR厚钢板焊接工艺的要点。

2. 焊接工艺评定试验2.1 焊接工艺评定试验的选材16MnDR为我公司首次使用材料，需进行焊接试验和焊接工艺评定。

NB/T47015-2011《压力容器焊接规程》中对16MnDR材料，推荐了焊条电弧焊的焊材（J507RH），氩弧焊和埋弧焊焊材均没有推荐。

我公司在联系有制作经验的单位和国内知名的焊材制造商等单位，确定本批设备焊材按照焊条电弧焊（SMAW）选用J507RH（E5015-G符合GB/T5117-2012和NB/T47018.2-2017标准要求，要求焊条进行焊条扩散氢复验）、氩弧焊（GTAW）选用ER55-Ni1（符合GB/T39280-2020和NB/T47018.3-2017标准要求）、埋弧焊（SAW）选用H09MnDR+SJ209DR（符合NB/T47018.4-2017标准要求，要求焊材在夏比（V型缺口）低温冲击吸收功-40℃时，不低于47J）。

16MnDR 是一种中国国家标准GB 3531-2014《低温压力容器用钢板及钢带》中规定的材料，通常用于制造低温压力容器的钢材。

这种钢材具有良好的低温韧性和耐腐蚀性能，适用于储存和输送低温液体，如液化天然气（LNG）等。

以下是关于16MnDR 钢材的一些主要特点和标准：
1. 化学成分：16MnDR 钢材的化学成分通常包括碳（C）、硅（Si）、锰（Mn）、磷（P）、硫（S）、铌（Nb）、钒（V）等元素。

具体的成分要求将根据标准的不同版本而有所不同。

2. 机械性能：16MnDR 钢材的机械性能要求包括抗拉强度、屈服强度、延伸率和冲击韧性等。

这些性能要求旨在确保材料在低温和高压条件下的可靠性。

3. 低温韧性：由于主要用于低温压力容器，16MnDR 钢材需要具有出色的低温韧性，以确保在极端低温下不会发生脆性断裂。

4. 耐腐蚀性：16MnDR 钢材通常需要具有一定的耐腐蚀性能，以应对储存和输送液体时可能存在的腐蚀环境。

5. 热处理：标准通常规定了16MnDR 钢材的热处理要求，以获得适当的组织结构和性能。

6. 标准：16MnDR 钢材的国家标准是GB 3531-2014，《低温压力容器用钢板及钢带》，该标准规定了16MnDR 钢材的化学成分、机械性能、热处理、检测方法等方面的要求。

请注意，16MnDR 钢材通常用于制造低温压力容器，例如储罐、反应器、分离器等。

在使用这种钢材时，应严格遵守相关的国家和地区的安全规定和标准，以确保设备的安全运行。

此外，16MnDR 钢材的具体性能要求可能会根据具体项目和应用而有所不同，因此在选择和使用时，应根据项目需求和规格要求进行合适的选择。

16mndr低温钢标准16MnDR是一种低温钢，其中的“16Mn”表示钢材的平均含碳量为0.16%，而“DR”是英文“低合金度结构钢”的缩写。

这种钢材是一种专门为低温压力容器和管道等工程领域设计的低合金结构钢，具有较好的低温韧性、焊接性和加工性能。

以下是关于16MnDR低温钢标准的详细说明。

一、16MnDR低温钢的化学成分16MnDR低温钢的化学成分应符合GB/T 3098的规定。

其主要合金元素包括碳、硅、锰、磷、硫等，其中碳含量为0.16%0.22%，硅含量为0.15%0.40%，锰含量为1.20%~1.60%，磷含量不大于0.030%，硫含量不大于0.030%。

此外，根据需要，还可加入一定量的钛、硼等元素以改善钢材的焊接性和韧性。

二、16MnDR低温钢的力学性能16MnDR低温钢的力学性能应符合GB/T 1898的规定。

在常温下，其抗拉强度不小于470MPa，屈服点不小于345MPa，断后伸长率不小于22%。

在低温下，其冲击功不小于27J（0℃），34J（-20℃）。

此外，16MnDR低温钢还具有良好的低温韧性，可在-40℃~40℃的温度范围内使用。

三、16MnDR低温钢的制造工艺16MnDR低温钢的制造工艺主要包括冶炼、连铸、轧制和热处理等环节。

在冶炼过程中，应采用电炉或氧气转炉加炉外精炼的冶炼方法，以获得纯净的钢液。

在连铸过程中，应控制冷却速度和温度，以获得良好的铸坯质量。

在轧制过程中，应进行多道次轧制和调整温度，以获得良好的组织和性能。

在热处理过程中，应根据不同的使用要求进行相应的处理，以获得所需的力学性能和韧性。

四、16MnDR低温钢的应用领域16MnDR低温钢主要应用于低温压力容器、管道、储罐等工程领域。

例如，在石油化工、能源、环保等领域中使用的低温压力容器、管道等设备就需要使用16MnDR低温钢等具有良好低温性能的材料。

此外，在建筑、船舶、航空航天等领域中也有广泛的应用。

五、16MnDR低温钢的焊接和成型加工性能16MnDR低温钢具有良好的焊接性能和成型加工性能。

低温压力容器技术要求汇总1. 钢板逐张超声检测板厚大于20mm的16MnDR、Ni系低温钢（调质状态除外），逐张检查，不低于Ⅱ级合格。

（GB150-2011）用于制造低温压力容器筒体、凸形封头和球壳的钢板，厚度超过以下数值时，需按《承压设备无损检测》JB4730.3进行超声检测，且不低于Ⅲ级。

(HG/T20585-2011)板厚大于16~20mm的钢板，每批抽检20%，最少1张。

板厚大于20mm的钢板，逐张检查。

(GB150规定质量等级不低于Ⅱ级)用作低温压力容器筒体的无缝钢管应逐根按《承压设备无损检测》JB4730.3进行超声检测检查。

2. 焊后热处理球壳板厚度≥16mm的低温球罐应进行焊后整体热处理。

（GB12337-1998附录A）受压元件焊接接头厚度超过16mm时，低温压力容器或部件全部施焊工作完成后，应进行消除应力热处理。

热处理工艺应与焊接工艺评定的热处理制度（温度曲线）一致。

（HG/T20585-2011）3. 100%射线或超声检测设计温度低于-40℃的或者焊接接头厚度大于25mm的低温容器。

（GB150-2011）低温压力容器的对接接头符合下列情况之一者，应经100%射线或超声检测：（HG/T20585-2011）盛装易爆介质的容器，且设计压力大于0.6MPa者设计压力大于等于1.6MPa者壳体板厚大于25mm者钢材标准规定的最低抗拉强度Rm＞540MPa或合金元素含量大于3%的低合金钢。

设计温度低于-40℃者。

C.无损检验方法和评定标准应符合下列要求对接接头的射线检测按《承压设备无损检测》的规定进行。

射线照相的质量应不低于AB级，焊缝质量不低于Ⅱ级为合格（100%检测及局部检测）焊接接头的超声检测按《承压设备无损检测》的规定进行，无论100%检测及局部检测均应不低于Ⅰ级要求。

焊接接头的TOFD检测《承压设备无损检测》的规定进行，焊缝质量不低于Ⅱ级为合格（100%检测及局部检测）。

16mndr材料标准16MnDR是一种常用的耐热压力容器板材材料，其常见的国内标准包括GB/T 3531-2014和GB 713-2014。

这两个标准分别规定了16MnDR材料的化学成分、力学性能、制造方法和耐热性能等要求。

下面是对这两个标准的详细解读和参考内容。

GB/T 3531-2014《压力容器用质量碳钢和低合金钢板》是针对常温下制造压力容器的材料，其中也包括16MnDR材料。

该标准对16MnDR的化学成分和机械性能有详细的要求。

化学成分的要求包括碳(C)含量不超过0.20%、锰(Mn)含量在0.90%-1.60%之间、硅(Si)含量不超过0.25%、磷(P)和硫(S)含量各不超过0.03%等。

机械性能的要求包括抗拉强度(Rm)不低于510-640MPa、屈服强度(ReL)不低于335-440MPa、断后伸长率(A%)不低于21%等。

这些化学成分和机械性能的要求可以作为16MnDR材料的参考内容。

GB 713-2014《压力容器用碳素钢和低合金钢板》也是一种常见的标准，适用于制造低温容器和低温压力容器的材料，其中也包括16MnDR材料。

该标准对16MnDR的化学成分和机械性能有类似于GB/T 3531-2014的要求。

化学成分的要求与GB/T 3531-2014的要求相似，机械性能的要求也类似，但略有不同。

抗拉强度(Rm)和屈服强度(ReL)的要求分为三种不同的分类，分别是510-610MPa和335-440MPa、620-740MPa和440-600MPa、725-880MPa和510-650MPa。

此外，还对16MnDR材料制造的压力容器在低温下的要求进行了详细规定。

这些化学成分、机械性能和低温性能的要求也是16MnDR材料的参考内容。

此外，还可以参考16MnDR材料的制造方法和耐热性能。

根据上述两个标准的要求，16MnDR材料的制造方法包括钢锭的熔炼、钢锭的连铸、轧制和热处理等步骤，可以参考标准上的具体要求。

检验与验收1．压力容器主要受压部分的焊接接头分为A、B、C、D四类,如图1和图2(a、b）所示。

2。

制造受压元件的材料应有确认的厂内标记.在制造过程中,如需裁掉原有标记或材料分成几块，应于材料切割前完成标记移植，并保证移植标记的正确、无误、清晰、耐久.3。

冷卷筒节投料的钢材厚度δs不得小于其名义厚度减去钢板厚度负偏差。

若换热器用钢管作圆筒时，其投料壁厚偏差应符合GB/T8163和GB/T4976等钢管的标准规定。

4.制造中应避免钢板表面的机械损伤。

对于尖锐的伤痕以及不锈钢压力容器防腐表面的局部伤痕、刻槽等缺陷应予以修磨，修磨范围的斜度至少为1：3。

修磨的深度应不大于该部位钢材厚度δs的5%,且不大于2mm，否则应予以补焊。

5.坡口表面不得有裂纹、分层、夹杂等缺陷6.标准抗拉强度下限规定值σb≥540MPa的钢材及Cr-Mo低合金钢材经火焰切割的坡口表面，应采用打磨或机械加工的方法清除热影响区和淬硬区，并进行磁粉或渗透检测.当无法进行磁粉或渗透检测时，应由切割工艺保证坡口质量.7。

A、B类焊接接头对口错边量b(见图3）应符合表1的规定.复合钢板的对口错边量b（见图4）应不大于钢板复层厚度的50%，且不大于2mm。

换热器拼接换热管的对口错边量，应不超过换热管壁厚的15％，且不大于0。

5mm.表1 mm8.在环向焊接接头形成的棱角E，用弦长不小于1/6内径Di，且不小于300mm的内样板或外样板检查（见图5），其值不得大于（δs/10+2)mm，且不大于5mm.在焊接接头轴向形成的棱角E(见图6）用长度不小于300mm的直尺检查，其值不得大于(δs/10+2)mm，且不大于5mm。

9。

B类焊接接头以及圆筒与球形封头连接的A类焊接接头,当两侧的钢板厚度不等时，若薄板厚度不大于10mm，两板厚度差超过3mm；若薄板厚度超过10mm,两板厚度差超过薄板的30％，或超过5mm时，均应按图7的要求单面或双面消薄厚板边缘，或按图样要求采用堆焊成斜面.10.当两板厚度差小于上列数值时，对口错边量b按4。

施工规定SCEQ 0031-2002实施日期2003年1月7日中国石化工程建设公司16MnDR制压力容器制造技术条件第 1 页共 3 页1 总则1.1 范围本技术条件适用于材料为16MnDR、设计温度不低于 –30℃的钢制低温压力容器的制造、检验和验收。

1.2 说明容器的制造、检验和验收，除要满足本技术条件外，还应满足图样、相关技术文件以及GB150附录C的要求。

1.3 规范性引用文件GB 150 《钢制压力容器》GB 3531 《低温压力容器用低合金钢钢板》GB/T 5118 《低合金钢焊条》GB 6479 《高压化肥设备用无缝钢管》GB/T 8163 《输送流体用无缝钢管》JB 4708-2000 《钢制压力容器焊接工艺评定》JB 4727-2000 《低温压力容器用低合金钢锻件》JB 4730 《压力容器无损检测》JB 4744-2000 《钢制压力容器产品焊接试板的力学性能检验》2 材料材料类型钢号标准号使用状态冲击温度(℃)冲击功 *(J)板材16MnDR GB3531正火-40≥34 10GB/T8163正火-30≥27管材16Mn GB6479正火-40≥34锻件16MnD JB4727-2000淬火加回火-40≥34焊条J506RH GB/T5118-40≥34* 注：考虑到低温材料的焊接会使焊缝金属和热影响区的冲击功较母材实物有明显的降低，为确保容器产品焊接接头的低温冲击性能，容器制造厂在材料定货技术要求中对其低温冲击功指标应留有足够的裕量。

3 材料要求3.1 板材1）超声波探伤，按JB4730-94标准进行，且不低于标准中的Ⅲ级要求；2）探伤范围：——当板厚δ＞16~20 mm，每批抽检20%，至少一张；——当板厚δ＞20 mm，逐张检查。

3.2 锻件1）当设计压力≥1.6MPa时，按JB4727中III级锻件要求；2）其余的一般锻件按II级要求。

4 制造和检验4.1 受压元件用的板材和管材，制造厂应复验低温冲击性能。

16MnDR低温压力容器用钢板供货技术条件
1.16MnDR简介
16MnDR是低温压力容器用钢板，执行标准为GB 3531-2014《低温压力容器用钢板》。

16MnDR钢板以正火或正火加回火状态交货。

16MnDR钢板主要应用于石油、化工设备脱乙烷塔、CO2吸收塔、中压闪蒸塔、丙烷低温储罐制造等。

2.16MnDR牌号表示方法
16MnDR是低温压力容器用钢板。

16Mn—表示钢板中碳含量大约在0.16%，
“D”是低拼音的第一个字母，
“R”是容拼音的第一个字母，
（通常钢中某种化学元素含量较高时需在材质中标明，比如1.6%锰就写作16Mn）3.16MnDR尺寸、外形、重量及允许偏差
16MnDR钢板的尺寸、外形、重量及允许偏差应符合GB/T709—2006的规定。

4.16MnDR交货状态
16MnDR钢板以正火或正火加回火状态交货。

5. 16MnDR化学成分
钢的化学成分（熔炼分析）应符合表1的规定。

10.5其它检验项目的复验与判定规则按GB/T 17505的有关规定执行。

11.包装、标志及质量证明书
钢板的包装、标志及质量证明书应符合GB/T 247的规定。

12.数值修约
本标准按修约比较法，修约规则按GB/T 8170的规定。

压力容器制作1.制作前对钢材的要求1.1制作容器本体及元件的材料必须具有质量合格证明书。

1.2制造容器所用材料应符合国家及部门制定的标准及图样的规定。

1.3制造容器所用的电焊条及焊接所用材料必须符合标准，并产品质量合格证明书。

2.技术要求2.1容器制造应按GB150-1998《制压力容器、常压钢制容器制作标准》进行。

2.2焊接接头型式及尺寸按图纸要求进行，若无规定时，按相应标准规定执行。

2.3容器制造中要求探伤检查焊缝时，必须达到检查数量，根据制造工艺确定加工余量，以确保凸形封头成形后的厚度不小于该部件的名义厚度减去钢板负偏差。

冷卷筒节的钢材厚度不得小于其名义厚度减去钢板负偏差。

制造中应避免钢板表面的机械损伤。

对于尖锐伤痕、刻槽等缺陷应予修磨，修磨范围的斜度至少为1：3。

修磨的深度应不大于该部位钢材厚度的5%，且不大于2mm，否则应予补焊。

1.坡口要求坡口表面不得有裂纹、分层、夹杂等缺陷。

施焊前，应对坡口及其母材两侧表面20mm范围内的氧化物、油污、熔渣及其它有害杂质进行清除并要打磨出金属光泽。

1．3封头（1）封头各种不相交的拼焊焊缝中心线间距离至少应为封头钢材厚度的3倍，且不小于100mm。

封头由成形的瓣片和顶圆板拼接制成时，焊缝方向只允许是径向和环向的。

（2）用弦长等于封头内径3/4D i的内样板检查椭圆形封头内表面的形状偏差时，其最大间隙不得大于封存头内径的1.25%，检查时应使样板垂直于待测表面。

（3）封头直边部分的纵向皱折深度应不大于1.5mm。

（2．1．4圆筒与壳体（1）A、B类焊接接头对口错边量b（见下图）应符合表1的规（2）在焊接接头环向形成的棱角E，用弦长等于1/6内径D i，且不小于300mm的内样板或外样板检查（见下图），其E值不得大于（δs+2）mm，且不大于5mm。

在焊接接头轴向形成的棱角E （见下图），用长度就小于300mm 的直尺检查，其E 值不得大于（δs +2）mm ，且不大于5mm 。

16mndr温度范围
16mndr温度范围是指16MnDR钢的使用温度范围。

16MnDR钢是一种用于制造压力容器的结构用钢，其具有良好的耐热性能和高强度。

根据相关标准规定，16MnDR钢的使用温度范围在-20℃至400℃之间。

在-20℃以下的低温环境中，16MnDR钢仍能保持较好的韧性和强度，不易产生脆性断裂。

这使得16MnDR钢广泛应用于低温储罐、低温输送管道等场合，能够满足低温条件下的安全要求。

在0℃至100℃的常温环境中，16MnDR钢的性能表现稳定。

其强度和韧性都能满足一般工程结构的要求，因此被广泛应用于制造各类压力容器、锅炉和石化设备等。

在100℃至200℃的中温环境中，16MnDR钢的强度开始下降，但仍能满足大部分工程结构的要求。

在这个温度范围内，16MnDR钢可以用于一些中等温度下的压力容器和管道。

在200℃至400℃的高温环境中，16MnDR钢的强度和韧性明显降低。

因此，在高温条件下，16MnDR钢的使用受到一定限制。

需要注意的是，在高温环境下，16MnDR钢容易发生热蠕变和应力松弛，因此在设计和使用过程中需要进行相应的控制和防护措施。

总结来说，16MnDR钢的温度范围在-20℃至400℃之间，能够适
应低温、常温和中温的工作环境。

但在高温环境下需要谨慎使用，并采取相应的措施进行防护和控制。

16MnDR钢作为一种耐热结构用钢，在压力容器制造和石化设备制造等领域具有广泛的应用前景。

通过合理的使用和维护，可以保证其性能和寿命，确保工程的安全可靠运行。

压力容器制造许可资源条件第一节基本条件第十五条申请压力容器制造许可的企业，应具有独立法人资格或营业执照，取得当地政府相关部门的注册登记。

第十六条具有A1级或A2级或C级压力容器制造许可证的企业即具备D 级压力容器制造许可资格。

如制造的压力容器设计压力＜10Mpa，同时最大直径＜150mm且水容积＜25L，则无须申请压力容器制造许可。

同样，制造机器上非独立的承压部件壳体和无壳体的套管换热器、波纹板换热器、空冷式换热器、冷却排管，也无须申请压力容器制造许可。

制造不规则形状的承压壳体应报总局安全监察机构决定是否需要申请压力容器制造许可。

第十七条压力容器质保体系人员压力容器制造企业具有与所制造压力容器产品相适应的，具备相关专业知识和一定资历的下列质量控制系统（以下简称：质控系统）责任人员：（一）设计、工艺质控系统责任人员。

（二）材料质控系统责任人员。

（三）焊接质控系统责任人员。

（四）理化质控系统责任人员。

（五）热处理质控系统责任人员。

（六）无损检测质控系统责任人员。

（七）压力试验质控系统责任人员。

（八）最终检验质控系统责任人员。

第十八条技术人员压力容器制造企业应具备适应压力容器制造和管理需要的专业技术人员。

各级别压力容器制造许可证的技术人员应满足下列要求：（一）A 1级、A2级、C级和B1级许可证企业技术人员比例不少于本企业职工数的10%，且具有与所制造压力容器产品相关的专业技术人员。

（二）A 3级、A4级、A5 级、B2级和B3级许可证企业技术人员比例不少于本企业职工数的5%，且不少于5人；具有与所制造压力容器产品相关的专业技术人员。

第十九条专业作业人员（一）各级别压力容器制造许可企业中,制造焊接压力容器的企业，应具有满足制造需要的，且具备相应资格条件的持证焊工。

1.A2级、A3级和C级许可企业，具有不少于10名持证焊工，且具备至少4项合格项目；2.A1级、A5级、B2级、B3级许可企业，具有不少于8名持证焊工，且应具备至少3项合格项目(非焊接容器除外)；3.D级许可企业，具有不少于6名持证焊工，且具备至少2项合格项目。