GB3531—2014《低温压力容器用钢板》国家标准主要内容介绍分析

压力容器,钢板标准分析压力容器, 钢板压力容器,钢板标准分析【摘要】中国的压力容器用钢板标准有3个国家标准，即GB6654-1996《压力容器用钢板》、GB3531-1996《低温压力容器用低合金钢钢板》、GB19189-2003《压力容器用调质高强度钢板》；另外，GB150-1998中附录A包含有14Cr1MoR钢板标准，在附录H中包含有12Cr2Mo1R 钢板标准。

一、概述中国的压力容器用钢板标准有3个国家标准，即GB6654-1996《压力容器用钢板》、GB3531-1996《低温压力容器用低合金钢钢板》、GB19189-2003《压力容器用调质高强度钢板》；另外，GB150-1998中附录A包含有14Cr1MoR钢板标准，在附录H中包含有12Cr2Mo1R 钢板标准。

GB6654-1996在1998年4月23日、2000年9月26日由国家质量技术监督局发布了第1号、第2号共两次修改通知单，内容分别为增加新牌号15MnNbR及对原牌号的P、S含量、冲击温度及冲击功值、冶炼方法进行了调整；GB3531-1996在2000年9月26日由国家质量技术监督局发布了第1号修改单，取消了原标准中牌号09Mn2VDR，并对其它原牌号的P、S含量、冶炼方法及16MnDR的冲击功值进行了调整；原标准经调整后，提高了GB6654-1996和GB3531-1996的标准技术水平。

欧洲压力容器用钢板标准包含在EN10028《压力容器用扁产品规范》中（钢板属于扁产品）。

它由7个部分组成，EN10028-1为一般要求，是压力容器用扁产品的通用技术要求；EN10028-2为具有高温性能的非合金和合金钢；EN10028-3为正火的可焊接细晶粒钢；EN10028-4为Ni合金低温性能钢；EN10028-5为热机械轧制可焊接细晶粒钢；EN10028-6为淬火加回火可焊接细晶粒钢；EN10028-7为不锈钢（因我国压力容器用钢板标准无不锈钢标准，所以本文不分析EN10028-7标准内容）。

低合金钢制低温压力容器的认定及设计、制造要点低合金钢制低温压力容器是石油化工生产流程中常见的设备，广泛用于过程物料的贮存、热量交换、物理化学反应等场合。

它是指设计温度低于或等于-20~℃的低合金钢制压力容器(包括由于受环境温度的影响，壳体的金属温度低于或等于-20℃的压力容)。

在压力容器的设计过程中，往往有人误将操作温度为-20℃及以下的压力容器全部当作低温压力容器来设计，忽视了满足一定条件的“低温低应力工况”可不受低温压力容器一系列控制条件约束的问题，给制造、检验和验收带来了不必要的麻烦，增加了制造成本，忽视了压力容器设计的经济性。

1低合金钢制低温压力容器“低温低应力工况”的确定（1）GB150-1998《钢制压力容器》附录C 《低温压力容器》和GB151—1999 《管壳式换热器》附录A 《低温管壳式换热器》中，都对“低温低应力工况”作出了明确的定义，即指壳体或受压元件的设计温度虽然低于或等于-20℃，但其环向应力小于或等于钢材标准常温屈服点的1／6且不大于50MPa 的工况，即说明壳体或受压元件使用在“低温低应力工况”下。

若其设计温度升高50℃后，高于-20℃，就不必遵循低温压力容器的规定。

也就是说，满足这样条件的压力容器就不属于低温压力容器的范围了，设计人员应对此类压力容器进行常规设计。

（2）HG20585- 1998 《钢制低温压力容器技术规定》中对“低温低应力工况”的定义是指容器壳体或其受压元件在低温(小于等于-20℃) 操作条件下一次总体薄膜应力σ降到GB150规定的材料许用应力[σ]与相应焊接接头系数φ的乘积的75％以下的工况。

按HG20585-1998《钢制低温压力容器技术规定》第三条的规定对设计温度可以分三种情况调整：①设计温度不低于-46℃时，“低温低应力工况”压力容器的设计温度调整(提高)按表1进行。

调整后的设计温度等于设计温度t与温度调整值Δt之和。

②设计温度低干-46℃但不低干-100℃时，仅当容器壳体或其受压元件的一次总体薄膜应力降至小于或等于钢材标准常温屈服点的1／6，且不大于50MPa时，设计温度调整值可以取50℃。

钢制压力容器材料讲义压力容器制造厂产品检验员学习班用）2000 ．6.2002 ．6.2003 ．11．5 修改2005 ．6 ．5 修改大连市锅炉压力容器检验研究所刘溢恩手稿前言第一部分法规、标准对压力容器用钢材料的要求一．压力容器用钢的基本要求二．钢制压力容器允许使用的钢材1．钢板2．钢管3．锻件4．螺栓用钢5．关于焊接材料三．“容规”对材料的要求第二部分材料标准一．代号二．几个机械性能指标及符号三．尺寸、外形、检验与试验第三部分压力容器用钢材料质量管理要求1．采购订货2．验收入库3．材料代用4．材料保管、发放及使用前言有关几个压力容器材料方面的事故。

2003年11月国家宣布撤销原锅炉标准化技术委员会、压力容器标准化技术委员会，其工作纳入相关的锅炉压力容器标准化技术委员会。

近二十多年来，从1984 年成立原压力容器标准化技术委员会到后来的锅炉压力容器标准化技术委员会。

对压力容器用钢的标准工作一直十分重视，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锻件标准。

近二十多年来，我国压力容器用钢标准的技术水平有了很大提高。

如：我国的GB6654-1996《压力容器用钢板》标准及第1 号、第2 号修改单，将钢号中的硫、磷含量（熔炼分析）予以加严，对大部分的钢板冲击试验温度由20℃ 改为0℃ ，从标准的重要技术指标来看，现行的GB6654标准的技术水平已处于国际先进水平。

GB3531-1996《低温压力容器用低合金钢钢板》及第1 号修改单，从冲击功指标（Akv）与国外相近的钢号相比我国的16MnDR 钢板仍存在一定的差距。

而我国的09MnNiDR钢板的主要技术指标优于国外先进水平的相近钢号。

在压力容器用低温钢板中，国外还有-100 ℃ 级的3.5Ni 钢板和-196 ℃ 级的9 Ni 钢板，在国内尚属空白，有待今后开展研究工作。

为实现高参数球形储罐用钢板的国产化，上世纪80 年代中期国内有关单位联合开发屈服强度490MPa级的低焊接裂纹敏感性钢，该钢不仅有较高的强度，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上得到应用，在GB150-98 根据其使用的低温温度分别列入：07MnCrMoVR(-2℃0 ) 和07MnNiCrMoVDR(-4℃0 ) 两个钢号(屈服极限490MPa级)。

09MnNiDR材料焊接和热处理工艺Abstract ：The welding ，heat treatment and thermoforming processes havebeen investigated for the 09MnNiDR steel in this studyThe main influence factors for the performance of welded joints and raw materials after thermoforming were summarizedAccordingly ，reasonable welding ，heat treatment and thermoforming processes were determined for this steel.0 前言09MnNiDF为铁素体+少量珠光体型低温用钢，可用于制备-45〜-70 C低温压力容器。

Mn Ni为其主要合金元素，Mn通过固溶强化来提高钢材的强度，而Ni 能改善铁素体的低温韧性，并具有明显降低冷脆转变温度的作用。

目前，09M nNiDF钢主要应用于石油、化工设备的低温容器制造。

标准GB3531—2014《低温压力容器用钢板》中，将09MnNiDR在-70 C 低温冲击值提高到了60 J，同时硫含量降低至冬0.008%,相比于GB 3531—2008 《低温压力容器用低合金钢板》有较大的提高。

特别是对冲击值要求的提高，增大了其焊接和热成型的难度，之前的研究结果不一定适应于新标准的要求。

因此，文中从焊接材料的选型、焊接过程中规范的控制、焊后热处理温度及热成型温度的选择等方面开展试验研究。

1焊接工艺研究1.1母材要求标准规定09MnNiDR氐温钢母材的合金成分及力学性能见表1及表2。

原材料供货状态为正火状态，正火温度为910 °C。

1.2焊材选型1.2.1试验条件根据母材性能，焊条电弧焊选择了 3 种焊材，分别是焊条M1 ，焊条M2焊条M3自动焊焊材有两种，分别是W1和W2对以上焊材采用如图1 所示的坡口进行堆焊全焊缝金属，焊接参数见表3。

低温压力容器制造用钢及其焊接特点和检测要求摘要：低温压力容器的制造用钢主要是低温用钢，而该类钢主要就是用于制造低温条件下工作的容器、管道以及钢结构等。

所谓的低温压力容器主要是指设计温度低于或是等于-20℃的压力容器。

随着化工工业的快速发展，其所需的设备也在逐渐地增加，而这些设备中很多都需要采用低温用钢，而且对低温用钢的要求也越来越高。

因此，文章将对低温压力容器的制造用钢（即低温用钢）以及焊接的特点和检测进行分析与探讨，并重点介绍了焊接的特点及检测要求。

关键词：低温压力容器；低温钢；焊接要点；焊接检测随着炼油、化工工业的快速发展，这些工业中所需的设备在制造过程中均需要大量的低温用钢，而且因为工业生产对设备的要求越来越高，设备对低温用钢的要求也越来越高。

低温用钢主要是用于低温条件下工作的一些工业设备、管道以及钢结构的制造。

在压力容器的生产中，低温压力容器主要是指设计温度低于或是等于-20℃的压力容器，而低温用钢则是指用于制造低温设备的钢，简称低温钢。

1 用于制造压力容器的低温钢低温钢主要是指镍铬合金与碳锰合金。

在低温钢的分类中，其分类依据主要是环境的温度、合金的含量与组织、合金中镍、铬元素的含量等。

将低温钢按温度等级一般可以分为以下四类：①-40℃～-20℃；②-80℃～-50℃；③-100℃～110℃；④-296℃～-196℃。

根据合金元素与组织的不同可以将低温钢分为低合金铁素体钢、中合金低碳马氏体钢与高合金奥氏体钢。

根据合金中镍、铬元素的含量可以将低温钢分为无镍、铬低温钢与含镍、铬低温钢。

钢中的合金元素主要是起到固溶强化、细晶强化的作用，而且其在经过正火、回火之后，钢组织中的晶粒将会更加的细化，从而提高钢材的低温韧性，延长钢材的使用寿命。

目前，使用最多的低温钢中均含有镍元素，相同规格的钢材料中所含的镍元素越高，在相同的韧性条件下所能适应的温度就越低。

我们知道，钢材在低温环境中工作时具有冷脆性，低温压力容器的制造用钢则克服了钢材的这一缺点，其生产出的低温钢能够在低于或是等于-20℃的环境下工作。

国标材料通用技术要求1．Q245R、Q345R应满足GB/T 713-2014要求，热轧状态供货；壳体厚度大于36mm的供货状态为正火。

厚度大于60mm的钢板应每张热处理钢板进行拉伸和V型缺口冲击试验。

厚度大于80mm 正火或正火加回火状态使用的钢板应增加一组在厚度1/2处取样的V 型缺口冲击试验。

2．16MnDR应满足GB/T 3531-2014的要求，材料供货状态为正火，应进行-40°C夏比（V型缺口）低温冲击试验，三个标准试样平均冲击吸收能量不低于47J，允许有一个试样低于47J，但不得低于33J。

厚度大于20mm时，应逐张进行超声检测，按NB/T47013.3-2015 ，Ⅱ级合格。

厚度大于60mm的钢板应每张热处理钢板进行拉伸和V型缺口冲击试验。

厚度大于80mm正火或正火加回火状态使用的钢板应增加一组在厚度1/2处取样的V型缺口冲击试验。

3．09MnNiDR应满足GB/T 3531-2014的要求，材料厚度小于等于36mm时，供货状态为正火；厚度大于36mm时，供货状态为正火加回火。

应进行-70°C夏比（V型缺口）低温冲击试验，三个标准试样冲击吸收能量平均值不低于60J，允许有一个试样低于60J，但不得低于42J。

厚度大于20mm时，应逐张进行超声检测，按NB/T47013.3-2015 ，Ⅱ级合格。

厚度大于60mm的钢板应每张热处理钢板进行拉伸和V型缺口冲击试验。

厚度大于80mm正火或正火加回火状态使用的钢板应增加一组在厚度1/2处取样的V型缺口冲击试验。

4．15CrMoR应满足GB/T 713-2014的要求，材料供货状态为正火加回火；厚度大于25mm时，应逐张进行超声检测，按NB/T 47013.3-2015 ，Ⅱ级合格。

厚度大于60mm的钢板应每张热处理钢板进行拉伸和V型缺口冲击试验。

厚度大于80mm正火或正火加回火状态使用的钢板应增加一组在厚度1/2处取样的V型缺口冲击试验。

奥氏体钢在生产过程中的冷变形可能引起材料的重结晶，从而引起应变区韧性的下降，导致脆性断裂。

如果纤维伸长率超过一定数值(HG20585-1998规定为巧％），应对应变区进行固溶处理。

3）焊接质量控制奥氏体钢在焊接时容易出现热裂纹和焊接变形问题，此外，还应考虑晶间腐蚀问题（包括刀状腐蚀）等。

（1)热裂纹控制热裂纹是在高温状态下形成的。

常见的有弧坑裂纹、热影响区裂纹，焊缝横向和纵向裂纹。

从冶金角度上说，热裂纹产生的主要原因有：a)焊缝金属凝固期间存在较大的拉应力，由于奥氏体钢的热导率小，线膨胀系数大，在焊接区降温期焊接接头必然要承受较大的拉应力，从而促成各类热裂纹的产生；b)奥氏体钢在焊接时降温慢，导致方向性很强的焊缝柱状晶组织，有利于有害杂质的偏析及晶间液态夹层的形成；c）对奥氏体不锈钢来说，Cr-Ni含量的比例会影响热裂纹的产生，一般来说18-8型奥氏体不锈钢中Cr含量接近下限（17%-18%），而Ni含量接近上限（l1%-12%）时，铬镍比约为1.5-1.54，小于1.61，此时，易产生热裂纹；而当铬镍比在2.33.2之间时，就可以防止热裂纹的产生121。

所以一般要求Ni含量尽可能地接近下限(8%); d)严格控制S,P等杂质的含量，因为S,P均是形成低熔点共晶物的元素，是产生热裂纹的重要原因。

（2）焊接变形控制不锈钢在焊接过程中会产生较大的角变形和焊后横向收缩。

这是因为，与碳钢相比，奥氏体不锈钢的电阻率是碳钢的5倍，在同样的焊接电流、电弧电压条件下的热输人多；而其热导率仅为碳钢的1/3，导致热量传递速度缓慢，热变形增大；再者，18-8型不锈钢的线膨胀系数比碳钢大40%左右，更引起加热时热膨胀量和冷却时收缩量的增加。

为此，不锈钢板对接接头的焊接要留有足够的收缩余量，如果焊后变形超过允许值，就必须进行矫正变形，通常采用冷矫正的方法。

(3）晶间腐蚀控制奥氏体钢晶间腐蚀通常被认为是以碳化铬沉淀于晶界而引起的贫铬效应。

压⼒容器⽤材料的复验基础知识压⼒容器⽤材料复验基础知识由⽣产部提议并受研究院的委托，由我给⼤家讲讲压⼒容器⽤材料复验⽅⾯的相关基本知识。

下⾯我就分⼏个侧⾯共同学习⼀下压⼒容器⽤材料复验⽅⾯的基础知识。

⼀、哪些情况下需要进⾏材料复验由于压⼒容器材料经过10年的发展，相对于99版《容规》颁布时已有了长⾜进展，冶⾦⾏业装备条件⼤为改善，钢材质量得到很⼤的提⾼；另⼀⽅⾯，压⼒容器专⽤钢板、钢管（压⼒管道元件）的制造已由⼯业⽣产许可转化为特种设备制造许可，基于上述原因，对于压⼒容器⽤材料进⾏⼤量复验，已⽆必要。

因此，TSG R0004-2009《固定式压⼒容器安全技术监察规程》(以下简称《固规》)取消了绝⼤部分的压⼒容器⽤材料的复验要求。

但在《固规》的2.11条（1）款要求压⼒容器制造单位应当采⽤对材料供货单位进⾏考察、评审、追踪等⽅式，确保所使⽤的压⼒容器材料符合《固规》的规定，并且在材料进⼚时审核材料质量证明书和材料标志。

这⼀条款的实质是对材料的⽣产⼚家提出了要求，⽐如说，你采购甲醇合成塔常⽤的13MnNiMoR材料你⾸先要考虑舞阳钢⼚，其次是武钢等等，你千万不要到没有业绩⽀持的其他钢⼚去采购；你若采购奥⽒体不锈钢材料，你⾸先考虑的是太钢的、其次是上钢三⼚的等等。

这⼀条款的第⼆层意思就是你要确认你采购来的压⼒容器⽤材料确实是你想要采购⼚家的产品，⽐如说，你想采购的是舞阳钢⼚的13MnNiMoR钢板，你要审核材料质量证明书和材料标志，确保它就是舞阳钢⼚的产品。

这⼀点很关键，因为它不但是对⽤户负责，同时也是对采购⼈员⾃⾝负责。

总之，《固规》虽然取消了绝⼤部分压⼒容器⽤材料的复验要求，但它对采购环节提出了更⾼的要求，也同时加⼤了采购⼈员的责任，如果采购的压⼒容器材料质量不过关，性能得不到保证，⼜没有经过复验，有可能要出问题的。

总之，⼀句话，就是压⼒容器制造单位，应当对所取得的压⼒容器⽤材料及材料质量证明书的真实性和⼀致性负责。

09MnNiDR钢板执行标准09MnNiDR低温容器板成分性能
1、09MnNiDR钢板简介
09MnNiDR钢板是低温压力容器用钢板：“D”是低拼音的第一个字母，“R”是容拼音的第一个字母。

2、09MnNiDR钢板执行标准：GB/T 3531-2014
3、09MnNiDR钢板交货状态：正火或正火+回火淬火+回火－70度低温冲击。

4、09MnNiDR钢板探伤：
A、厚度大于20mm的正火或正火加回火状态交货钢板以及厚度大于16mm的淬火加回火状态交货的钢板供方应逐张进行超声检测。

B、其他厚度钢板经供需双方协商也可逐张进行超声检测
C、钢板超声波查验标准按GB/T2970或JB/T4730.3或GB/T28297执行，查验标准和合格级别在合同中注明。

5、09MnNiDR钢板化学成分
6、09MnNiDR钢板力学性能。

低温压力容器制造质量控制1 低温压力容器材料控制要点低温压力容器的质量首先取决于低温用钢材的质量。

低温用钢按使用温度大体分为三大类:—40℃以上温度时，多用低碳(含碳里小于0.25%）碳锰钢；-40～-196℃时，多用低碳钢、中镍钢，-196～—273℃时，多用铬镍奥氏体钢。

常用的钢材有16MnR、16MnDR、15MnNiDR、09Mn2VDR、09MnNiDR、06MnNbDR、CF—62 等,以及镍系低温钢材1.5Ni、2.5Ni、3。

5Ni、5Ni、9Ni 钢等。

钢材在低温下的主要失效形式是脆性断裂。

钢材在温度低于脆性转变温度（NDTT）时，在有足够尖锐的缺口或缺陷时就可能导致低应力下的脆性断裂。

这种断裂破坏是突然发生的，并可能导致灾难性的后果。

钢材在低温下的冲击值Akv，反映了钢材缺口尖端处的在低温下塑性变形能力和对裂纹扩展的敏感性，即低温韧性。

材料采购首先应选择经过企业内部管理评审合格供方,同时为了得到良好的冷热加工性能和低温韧性，采购时对所选的低温钢材在对冶炼方法、化学成分、钢材内部组织、热处理状态等诸方面均应加以严格规定和要求，以保证低温钢材的质量。

1.1 低温材料的检验低温钢材在入厂后的复验对于保证材料质量，从而在源头上保证低温压力容器的质量具有重大意义。

低温压力容器用钢材在加工制造前须对低温冲击值进行复验.对低温三类压力容器和球罐用钢材还要进行全项目复验。

即复验材料的化学成分、常温机械性能、低温冲击值以及钢材超声波检测复验。

钢材复验按进行精确下料,确保筒体成形准确.对于封头及球壳板批进行，每批由同一牌号、同一炉罐号、同一规格尺寸、能、低温冲击值以及钢材超声波检测复验.钢材复验按批进行，每批由同一牌号、同一炉罐号、同一规格尺寸、同一热处理制度的钢材组成。

低温压力容器用焊条应选用化学成分和力学性能与母材相近的低氢碱性焊条，埋弧焊焊剂应选用碱性或中性焊剂，并且其低温冲击值不小于标准和母材的规定.所有用于低温钢的焊条应按批复验药皮含水量或熔敷金属扩散氢含量。

15MnNiNbDR执行标准和化学成分力学性能
15MnNiNbDR材质简介：
15MnNiNbDR属于低温压力容器用钢板，15MnNiNbDR舞钢钢板是冲击温度零下-45°，具有高强度、高韧性的特点，15MnNiNbDR 钢板的出现填补了行业低温容器用低合金钢板中零下40度~零下70度之间用钢的空白。

钢由氧气转炉或电炉冶炼，并采用炉外精炼工艺。

15代表碳含量，Mn、Ni、Nb是化学元素，DR是汉语中低容的首字母。

15MnNiNbDR最新执行标准为：GB3531-2014。

钢板的尺寸、外形及允许偏差应符合GB/T709-2006的规定。

钢板的厚度允许偏差应符合GB/T709-2006的B类偏差。

根据需方要求，可供应符合GB/T709-2006的C类偏差的钢板。

根据需方要求，经供需双方协议，可供应偏差更严格的钢板。

钢板按理论重量交货，理论计重釆用的厚度为钢板允许的最大厚度和最小厚度的算术平均值。

计算用钢板密度为7.85g/cm3。

15MnNiNbDR化学成分分析：
15MnNiNbDR力学性能和工艺性能：
15MnNiNbDR的应用：
15MnNiNbDR广泛适用于石油、化工、电站、锅炉等行业，用于制作储气罐，低温球罐，低温压力容器、低温球形储罐、高参数低温圆筒形容器、低温乙烯球罐等设备。

低温压力容器用钢板牌号：16MnDR、07MnNiVDR、07MnNiMoDR、12MnNiVR、15MnNiDR、08Ni3DR、06Ni9DR、09MnNiDR、15MnNiNbDR等。