低温钢化学成分表
低温用钢的种类、成分及性能
低温用钢分4个温度级别:-20~40℃、-50~80℃、-100~110℃、-196~269℃。主要用于液化石油气及液化天然气等的贮存运输容器,以及海洋石油工程结构等。
1.中合金低碳马氏体型低温钢
合金元素总含量5%~10%,组织取决于热处理
制度
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。9Ni钢为典型钢种,有两种常用热处理制度,一种是900℃正火加790℃正火加570℃回火;另一种是800℃水淬加570℃回火。淬火后组织为低碳马低体,正火后组织为低碳马氏体加铁素体加少量高碳奥氏体。9Ni钢在-196℃低温下具有优良的韧性。磷会增9Ni钢回火脆性的敏感性,应严格控制。5Ni钢主要通过化学成分的最佳化以及三级热处理方法来控制组织,使之在-162℃乃至-196℃低温下具有与9Ni钢相近的强度和韧性。
2.高合金奥氏体型低温钢
合金元素总含量>10%,组织为奥氏体,具有极为优良的低温韧性,在-196~296℃低温下仍保持相当高的韧性。含铬镍奥氏体型低温钢含Cr18%和Ni9%,无铬镍奥氏体型低温钢含M23%~26%,A1%~4%,两者的低温钢韧性相近。一般均在固溶处理后使用。
表11-1 中国常用钢号
钢材
标准
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钢号
备注
JB4727-94
20D,16MnD,09Mn2VD,09MnNiD,16MnMoD,20MnMoD,08MnNiCrMoVD,10Ni3MoVD
低温压力容器用碳素钢和低合金钢锻件
(一)20D 钢锻件
表11-2 钢的化学成分
化学成分(%)
C
Si
Mn
Als
Cr
S
P
Ni
Cu
其他
0.17~0.24
0.17~0.37
0.35~0.65
≥0.015
≤0.25
≤0.030
≤0.030
≤0.25
≤0.25
--
表11-3 钢锻件的常温拉伸和低温冲击性能
公称厚度(mm)
热处理状态
σb(MP)
σs(MP)
δ5(%)
-20℃Akv(J)
≤50
正火加回火或调质
370~520
≥215
≥24
≥20
表11-4 钢锻件的许用应力
公称厚度(mm)
在下列温度(℃)下的许用应力
≤20
100
150
200
250
300
350
≤50
123
119
113
104
95
86
79
(二)16MnD 钢锻件
表11-5化学成分
化学成分(%)
C
Si
Mn
Als
Cr
S
P
Ni
Cu
其他
0.12~0.20
0.20~0.60
1.20~1.60
≥0.015
≤0.25
≤0.025
≤0.025
≤0.30
≤0.25
--
表11-6 钢锻件的常温拉伸和低温冲击性能
公称厚度(mm)
热处理状态
σb(MP)
σs(MP)
δ5(%)
Akv(J)
温度
(J)
≤200
正火加回火或调质
450~600
≥275
≥19
-40
≥20
>200~300
-30
≥20
表11-7 钢锻件的许用应力
公称厚度(mm)
在下列温度(℃)下的许用应力
≤20
100
150
200
250
300
350
≤300
150
150
147
135
129
116
110
(三)09Mn2VD 钢锻件
表11-8化学成分
化学成分(%)
C
Si
Mn
V
Cr
S
P
Ni
Cu
其他
≤0.12
0.20~0.60
1.40~1.80
0.03~0.06
≤0.25
≤0.025
≤0.025
≤0.30
≤0.25
--
表11-9 钢锻件的常温拉伸和低温冲击性能
公称厚度(mm)
热处理状态
σb(MP)
σs(MP)
δ(%)
-50℃Akv(J)
≤200
正火加回火或调质
420~570
≥260
≥22
≥27
表11-10 钢锻件的许用应力
公称厚度(mm)
在下列温度(℃)下的许用应力
≤20
100
≤200
140
140
(四)09MnNiD 钢锻件
表11-11化学成分
化学成分(%)
C
Si
Mn
Nb
Cr
S
P
Ni
Cu
其他
≤0.12
0.15~0.35
1.20~1.60
≤0.050
≤0.25
≤0.015
≤0.020
≤0.050
≤0.20
--
表11-12 钢锻件的常温拉伸和低温冲击性能
公称厚度(mm)
热处理状态
σb(MP)
σs(MP)
δ(%)
-50℃Akv(J)
≤300
调质
420~570
≥260
≥22
≥27
表11-13 钢锻件的许用应力
公称厚度(mm)
在下列温度(℃)下的许用应力
≤20
100
150
200
250
300
350
≤300
140
140
140
140
134
128
119
(五)16MnMoD 和20MnMoD 钢锻件
表11-14 钢的化学成分
钢号
化学成分(%)
C
Si
Mn
Mo
Cr
P
S
P
Cu
16MnMoD
0.14~0.20
0.17~0.37
1.10~1.40
0.20~0.35
≤0.25
≤0.040
≤0.025
≤0.025
≤0.25
20MnMoD
0.17~0.23
0.17~0.37
1.10~1.40
0.20~0.35
≤0.25
≤0.30
≤0.025
≤0.025
0.025
表11-15 钢锻件的常温拉伸和低温冲击性能
钢号
公称厚度(mm)
热处理状态
σb(MP)
σs(MP)
δ(%)
Akv(J)
温度
(J)
-40
≥27
16MnMoD
≤300
调质
510~680
≥355
≥18
20MnMoD
≤300
调质
530~700
≥370
≥18
-30
≥27
>300~500
510~600
≥355
-30
>500~700
490~660
≥340
-20
表11-16 钢锻件的许用应力
钢号
公称厚度(mm)
在下列温度(℃)下的许用应力
≤20
100
150
200
250
300
350
16MnMoD
≤300
170
170
170
170
170
169
163
20MnMoD
≤300
177
177
177
177
177
177
171
>300~500
170
170
170
170
170
169
163
>500~700
163
163
163
163
163
163
159
(六) 08MnNiCrMoVD 钢锻件
表11-17化学成分
化学成分(%)
C
Si
Mn
V
Cr
S
P
Ni
Cu
其他
≤0.14
0.20~0.40
1.10~1.40
0.02~0.06
0.02~0.06
≤0.020
≤0.020
≤0.30
≤0.20
--
表11-18 钢锻件的常温拉伸和低温冲击性能
公称厚度(mm)
热处理状态
σb(MP)
σs(MP)
δ(%)
-50℃Akv(J)
≤300
调质
600~770
≥480
≥17
≥47
表11-19 钢锻件的许用应力
钢号
公称厚度(mm)
在下列温度(℃)下的许用应力
≤20
100
150
200
250
300
350
08MnNiCrMoVD
≤300
200
200
200
200
200
200
200
(七)10Ni3MoVD 钢锻件
表11-20化学成分
化学成分(%)
C
Si
Mn
V
Cr
S
P
Ni
Cu
Mo
0.08~0.12
0.15~0.25
0.70~0.90
0.05~0.10
≤0.25
≤0.015
≤0.015
0.02~0.06
≤0.25
0.20~0.30
表11-21 钢锻件的常温拉伸和低温冲击性能
公称厚度(mm)
热处理状态
σb(MP)
σs(MP)
δ(%)
-50℃Akv(J)
≤300
调质
610~780
490
≥17
≥47
表11-22 钢锻件的许用应力
公称厚度(mm)
在下列温度(℃)下的许用应力
≤20
100
≤300
203
203
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