GB24511—2009《承压设备用不锈钢钢板及钢带》标准内容要点分析

GB 245 1 1—20O9《承压设备用不锈钢钢板及钢带》 标准内容要点分析 俞 扬 (江苏省特种设备安全监督检验研究院 宜兴分院，江苏 宜兴 214206) 摘 要：GB 24511—-2OO9《承压设备用不锈钢钢板及钢带》标准已经正式实施。对标准内容的要点 进行分析。 关键词：承压设备；不锈钢钢板及钢带；国家标准 中图分类号：T一652．1 文献标识码：B 文章编号：1001—4837(2011)01—0028—05 doi：10．3969／j．issn．100l一4837．2011．O1．006 Analyses about M ain Points of National Standard System GB 24511-- 2309“Stainless Steel Plate，Sheet and Strip for Pressure F~ ipments’’ YU Yang (Special Equipment Safety Supervision Inspection Institute of Jiangsu Province，Yixing Branch，Yixing 214206，China) Abstract：The national standard system GB 245 1 1—_2009“Stainless Steel Plate，Sheet and Strip for Pres- sure Equipments”was into execution．The main points of this national standard system were analysed． Key words：pressure equipments；stainless steel plate，sheet and strip；national standard system 0 引言 GB 2451 1_2009《承压设备用不锈钢钢板及 钢带》¨ 于2009年 10月 30日发布，并于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，是强制性国家标准。2009年 l2月 1日，TSG R0004--2009《固定式压力容器 安全技术监察 规程 煤矿测量规程下载煤矿测量规程下载配电网检修规程下载地籍调查规程pdf稳定性研究规程下载 》正式实施，根据国家质检总 局(2010)质检特便字第 3048号文和质检特 函 (2010)86号的相关内容，在 TSG R004--2009实 施后，压力容器制造单位应当选用 GB 2451l一 2009规定的不锈钢钢板(带)生产压力容器。文 · 28 · 中对 GB 2451 1—2o09的内容要点进行了分析。 1 GB 2451 l—_2O09制定的背景 1．1 压力容器专用钢板标准 截止到2010年 l2月，我国现行压力容器专 用钢板标准有：GB 7l3_2o08《锅炉和压力容器 用钢板》、GB 3531--2008《低温压力容器用低合 金钢钢板》、GB 19189一(2010)《压力容器用调质 高强度钢板》和 GB 24511_20o9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，GB 2451 l_2009属于不锈钢专用钢 标准。 第 28卷第 1期 压 力 容 器 总第 218期 1．2 GB 24511--2009制定的原因 J 2007年 10月 1 13，GB／T 20878--2007~不锈 钢和耐热钢 牌号及化学成分》 实施，使我国不 锈钢标准形成了以一项牌号基础标准 (GB／T 20878--2007)和若干产品标准、尺寸标准、方法标 准的二层标准体 系。GB 24511 009采用 了 GB／T 20878--2007中的新的不锈钢牌号和统一 数字代号(也作了略微修改)。 在 GB 24511—2009制定前，我国压力容器产 品标准引用的不锈钢标准为 GB 4237--1992《不 锈钢热轧钢板和钢带》。如 GB 150--1998第 4 章，表4—1中，钢板标准为 GB 4237。GB 4237— 1992标准于 2007年进行了修订和实施，GB／T 4237--2007 4 相对原标准(1992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 人 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 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 R 。 指标，而 GB／T 4237--2007中未能列出这项指标 等。压力容器是涉及人身安全的特种设备，以上 这些技术要求的降低，使压力容器的建造水平降 低，同时也影响了压力容器的安全运行。按照 GB／T 4237--2007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 以制定 了 GB 24511-- 2009。 2 GB 2451 1—2009相关要点分析 2．1 标准性质 GB 24511-_2009属于强制标准。根据国家 质量监督检疫检验总局《关于强制性标准实行条 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 5项需要供需双 方协商的项目(见表 1)，其他技术内容均为强制 性的 。 表 1 标准中的推荐性条款 条款 内容 公称厚度 >80～100的热轧厚钢板的厚度 表 2脚注 a 允许偏差供需双方协商 不切边热轧钢带的宽度允许偏差由供需 5 ． 1．3．2．1 双方协商 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 6 ． 4．1．1 进行力学性能试验 ，试验数据仅供参考， 不作为交货依据 经需方要求，奥氏体不锈钢应进行晶间腐 6．5 蚀试验 ，试验方法和评定标准应在 合同 劳动合同范本免费下载装修合同范本免费下载租赁合同免费下载房屋买卖合同下载劳务合同范本下载 中 注明 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 6 ． 7 损检验等特殊检验项 目 ，具体合格级别和 试验方法应 由供需双方协商确定，并在合 同中注明 2．2 标准范围 适用于宽度9600 mm的承压设备用热轧、冷 轧不锈钢钢板及钢带(含卷切钢板)。参照欧洲 标准 EN 10028—7：2007~压力容器用钢的扁平产 品 第七部分：不锈钢》，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 8 mm； (2)适用于不锈钢热轧钢板及钢带，最大厚 度为 14 mm； (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 100 mm。 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／T 3280--2007《不锈钢 冷轧钢板和钢带》 、GB／T 4237--2007相 比， GB 24511—2009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Ⅳ类偏差 (即正负偏差相等)，且厚 度负偏差值大部分大于 0．30 mlTl，GB 24511— 2009进行了负偏差限制，即厚度负偏差不得超过 一 0．30 mm；当厚度负偏差未超过 一0．30 Irllm时， 仍按照 GB／T 4237制定； · 29 · GB 24511—2o09《承压设备用不锈钢钢板及钢带》标准内容要点分析 Vo128．Nol 2011 (2)对于可逆式轧机轧制的不锈钢热轧厚钢 板，GB 2451l_2o09规定厚度负偏差为 一0．30 mm；其厚度正偏差仍按照 GB／T 4237--2007制 定； (3)对于冷轧钢板及钢带的厚度允许偏差， 按照 GB／T 3280--2007中普通精度制定。 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'7>6；生产重要用途的产品时，应使 叼>10；以连铸坯为原料时，应使 77>3，生产重要 用途的产品时，应使钾>5。GB 24511_2009中对 连铸坯压缩比提出了基本要求。 2．5 钢的牌号 采用 GB／T 20878--2007中对应钢的牌号，按 照全国锅炉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。 表2 列入 GB 2451 1—20o9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) GB／T 20878--2007对不锈钢和耐热钢的表 示方法作了很大改动，并按 GB／T 17616--1998 《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／T 4237--2007和 GB／T 3280--2007采用 GB／T 20878--2007中的牌号， 但并未列出 ISC代号，由于 GB／T 20878--2007中 的牌号表示较以前复杂，因此，GB 24511_2o09 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 2451 l—2009对 GB／T 20878--2007中个 别统一数字代号的不妥之处进行了修改。 2．6．1 015Cr21 Ni26M05Cu2 此 牌 号 对 应 于 美 国 的 牌 号 为：904L。 015Cr21Ni26Mo5Cu2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 · 30 · 蚀及抗应力腐蚀性能。适用于 70℃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。 在 GB／T 20878--2007中，015Cr21Ni26Mo5一 Cu2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：$30408和 304，而 015Cr21Ni26M05Cu2对 应美国牌号为 904L，所以，其统一数字代号为 $39042，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 2451 1--2009中，015Cr21Ni26M05Cu2的碳含 量≤0．020％。所 以，在 GB 2451l_2009中，将 015Cr21 Ni26Mo5Cu2的数字代号从 $31782改为 $39042[ 。 2．6．2 06Cr13 在 GB／T 20878--2007中，06Cr13属马氏体 不锈钢，代号为：$41008；在 GB／T 3280--2007和 GB／T 4237--2007中，06Cr13均归属马氏体不锈 钢；在 GB 2451 1_2009中，06Cr13归属铁素体不 锈钢，代号为：S11306，对应 于 ASTM 牌号 为： S41008，410S。 06Cr13归属马氏体还是铁素体一直存在争 议。文献[10]介绍：12％ 一14％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(≤O．06％)的06Cr13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 或 + 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06Cr13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。06Cr13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 1部分：不锈钢一钢复合板》中，覆材材料便 引用 了 GB 24511—_2O09 中 的 S1。1306(即 06Cr13)。可见，在 承压设备 专用 钢标准 GB 24511 009中，含碳量 ≤0．06％的06Cr13属铁 第 28卷第 1期 压 力 容 器 总第 218期 素体不锈钢，将其 ISC代号改为 S11306是合理 的。 2．7 化学成分 2．7．1 在GB／T 20878--2009的基础上严格控制 P，S含量 我国标准从 1952年至GB／T 20878--2007颁 布以前，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 ≤O．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％。 降低不锈钢中的含磷量一直是冶金工作者关 心的问题。直到现在，这个问题并没有很好地解 决，仍然是精炼技术上最大的研究课题。炼钢过 程中，钢水中磷进入炉渣(脱磷)有两种方式，即 氧化脱磷和还原脱磷。不锈钢为高铬低磷钢，在 炼钢条件下，铬比磷与氧结合的活度要大得多，也 就是说，在用氧化法脱磷(碳钢脱磷的方法)时， cr优先于 P与氧结合，因此，最终将炉渣除去，P 纵然可以被除去，但金属 cr也从钢水中被除去， 使 cr元素大量地损失了，因此传统“氧化脱磷” 方法不适用于不锈钢。第二种脱磷方法是还原法 脱磷，还原法脱磷可以起到“保铬脱磷”的作用， 但还原脱磷存在脱磷产物难以处理、易污染环境 (脱磷后渣中存在 Ca，P ，Ca P：与空气中水反应 生成具有强烈恶臭的磷烷 PH )、前后工序复杂、 对设备要求高等缺陷。 相关 资料 新概念英语资料下载李居明饿命改运学pdf成本会计期末资料社会工作导论资料工程结算所需资料清单 ¨显示，冶金企业采取 VOD和 AOD等炉外精炼时，如生产过程中，最终钢水中P 含量过高，现实的办法是，另作一炉含磷较低的钢 水，两炉混合进行稀释磷，而不用炼钢设备进行脱 磷。显然，这样脱磷就比较繁琐，在不锈钢生产中 所占成本较高。 在普通用途不锈钢中，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％，此化学成分是合理 的，不会对材料有影响。所以，为了降低炼钢成 本，GB／T 20878--2007中放宽了P含量的要求。 而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。 2．7．2 典型牌号化学成分在不同标准中的对比 典型牌号化学成分在不同标准中的对比见表 3～5。 表 3 0Crl8Ni9与 S30408／06Cr19NilO钢板 标准 GB／T 4237--1992 GB／T 4237—20o7 GB 245 l1—_2009 代号或牌号 0Cr18Ni9 06Crl9Ni10 S3O408／O6Crl9Nil0 C／％ ≤0．07 ≤O．08 ≤0．O8 Cr／％ 17．0o一19．0o 18．0o～20．0o l8．0o～20．o0 Ni／％ 8．oo～11．o0 8．o0—1O．50 8．00～10．50 Pl／％ ≤0．035 ≤0．045 ≤0．035 s／％ ≤0．030 ≤0．030 ≤0．020 表 4 S1 1306／06Cr13钢板 标准 GB／T 20878—_2007 GB／T 4237——2007 GB 24511—2009 代号或牌号 S41008／06Crl3 06Crl3 S1 1306／06Cr13 C／％ ≤0．08 ≤0．08 ≤0．06 Cr／％ l1．50～13．50 11．50—13．50 l1．5O～l3．50 P／％ ≤0．04 0 ≤0．04 0 ≤0．035 s／％ ≤0．030 ≤0．030 ≤0．020 2．8 室温力学性能和 工艺 钢结构制作工艺流程车尿素生产工艺流程自动玻璃钢生产工艺2工艺纪律检查制度q345焊接工艺规程 性能 3280--2007和GB／T 4237--2007的规定，但有些 2．8．1 规定非比例延伸强度Rpo．z 牌号钢板的 ：指标降低了，与实际生产情况不． GB 24511--2009 中 ． 基本采用 GB／T 符，影响到压力容器用钢板的许用应力值，在参考 · 31· GB 24511—2009《承压设备用不锈钢钢板及钢带》标准内容要点分析 表 5 $39042／015Cr21 Ni26Mo5Cu2钢板 标准 GB／T 20878—_2007 GB／T 4237—-2007 GB 245l1—2o09 代号或牌号 S31782／015Cr21 Ni26Mo5Cu2 015Cr21 Ni26M05Cu2 S39042／015Cr21 Ni26Mo5Cu2 C／％ ≤0．020 ≤0．020 ≤0．020 Cr／％ 19．00～23．00 l9．OO～23．O0 19．00～21．o0 Ni／％ 23．00～28．00 23．OO～28．00 24．O0～26．00 Mo／／％ 4．00～5．o0 4．oo～5．00 4．oo 5．00 Cu／％ 1．0O～2．oo 1．o0～2．00 1．20～2．00 P，％ ≤0．045 ≤0．045 ≤0．030 s／％ ≤0．035 ≤0．035 ≤0．010 EN 10028_7：2007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 R 。 (1)规定 。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 R棚． 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 尺 。确定许用应 力。一般情况， 。值比 R舢 值要高 40 MPa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EN 13445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 R ／1．5；当A>35％时， 许用应力值可以有所提高，取 R 。／1．2值和抗拉 强度的 1／3中的较小值。GB 150．1(征求意见 稿)也提出，对奥氏体钢可以采用 。确定许用 应力。可见，GB 24511_2009中规定 R 。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)R 。值的确定 在参考 EN 10028 ：2007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． o值。由于 。值积累的数据较少，所 以，GB 24511 0O9规定：仅当需方要求并在合 同中注明时才进行检验。 3 结语 (1)GB 2451 1—2009是一部强制性的承压设 备专用钢板(带)标准，制定的原因是原压力容器 · 32· 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； (2)GB 24511_2009调整了相关钢号的化学 成分，严格控制 P，S含量，保障承压设备安全运 行 ； (3)GB 2451l一2009修改了一些钢的 ISC代 号，使其在承压设备中使用更合理； (4)GB 24511_-2009增加了一些技术要求， 以更好地发挥不锈钢材料的能力。 (5)GB 24511—2009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，对我国承压设备的安全运行起 到了积极的作用。 参考文献： [1] GB 24511—20o9，承压设备用不锈钢钢板及钢带 [s]． [2] 章小浒，顾先山，徐翔．压力容器用钢板标准的最新 进展[J]．压力容器，2010，27(1)：41—45，65． [3] GB／T 20878--2007，不锈钢和耐热钢 牌号及化学成 分[S]． [4] GB／T 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作者简介：薛杨(1983一)，女，助理工程师，主要从事核级 压力容器和换热器设计，通信地址：518040广东省深圳市 南山区高新技术产业园(北区)梦溪道 2号酷派信息港深 圳中广核工程设计有限公司，E—mail：xue—yang@cgnpc． eom ． cn 0 (上接第 32页) [10] 王非，林英．化工设备用钢[M]．北京：化学工业出 版社，2004． [1 1] 义联公司研发部制成处．熔炼与凝固[EB／OL]．ht— tp：／／www．isu．edu．tw／upload／81204／一 1／news／ postfile _ 30655．ppt． 收稿日期：2010—11—21 作者简介：俞扬(1982一)，男，工程师，主要从事承压特种 设备定期检验、制造监督检验、安装监督检验和无损检测 工作，通信地址 ：214206江苏省宜兴市宜城街道荆溪南路 36号江苏省特检院宜兴分院，E—mail：yuyangtejianyuan@ yahoo．tom．cno · 39 ·