B4 · 钢板与钢管

欢迎回到压力容器分析设计培训。本单元B4，钢板与钢管，两学时，讲GB/T 4732.2第5章和第6章。钢板钢管是容器本体的筋骨，一句话概括本单元：牌号要对、状态要对、检验要够。三个学习目标：第一，识钢号体系——GB/T 713-2023七个部分的分工与新增牌号；第二，守交货铁律——Q245R、Q345R必须正火交货，以及背后的逻辑；第三，把检验与钢管关——厚板落锤试验的触发条件，钢管壁厚大于30毫米不得以终轧代正火。带着问题来：为什么Q245R和Q345R必须正火交货？

压力容器用钢板参照欧盟EN 10028标准，统一归口到GB/T 713承压设备用钢板和钢带，2023年8月6日发布，2024年3月1日实施，共七个部分。第一部分一般要求，规定热处理八大类状态定义：热轧、退火、热机械轧制、正火轧制、正火、淬火、回火、固溶。第二部分规定温度性能的非合金钢和合金钢，13个牌号，从Q245R到12Cr1MoVR，新增Q460R。第三部分低温低合金钢，7个牌号，新增Q420DR、Q460DR、13MnNiDR、11MnNiMoDR，删除15MnNiDR。第四部分低温镍合金钢，08Ni3DR、06Ni9DR移入，新增07Ni5DR和06Ni7DR。第五部分低温高锰钢，可用到零下196度。第六部分调质高强度钢，按屈服强度重命名，Q490R到Q690R。第七部分不锈钢和耐热钢。哪部分管什么、新增了谁，是判断题单选题的高频出题区。

先说正火是什么：钢材加热奥氏体化后在空气中冷却，获得以珠光体为主的组织，金相组织和性能稳定性都比热轧和正火轧制好。铁律来了：任意厚度的Q245R和Q345R钢板必须正火状态交货，厚度大于50毫米的Q345R也可以正火加回火状态交货。为什么标准卡得这么死？历史上钢厂热处理资源紧张，热轧交货、附带热处理样坯保证性能，让容器制造企业自己补正火。但小尺寸样坯合格不代表大尺寸整板性能合格，而且多数制造企业根本没有热处理装备，出了问题责任不清。现在钢厂产能充足、热处理能力强，这个历史包袱必须甩掉。另外提醒：分析设计容器不得采用热机械轧制TMCP钢板。新增的Q460R，抗拉强度下限630兆帕、零下20度正火型，用于罐车罐箱，选型时抗拉强度限定在630到725兆帕。

低温钢板记三个新牌号。第一个13MnNiDR：零下60度高强度正火型，抗拉强度下限490兆帕，比零下70度的09MnNiDR高50兆帕，相当于欧标13MnNi6-3，建大型低温丙烷丙烯储罐可省钢约百分之十。第二个11MnNiMoDR：零下70度调质型，抗拉强度下限560兆帕，最大厚度100毫米，相当于ASME SA-537 Cl.2。注意一个细节：09MnNiDR厚度超过80毫米时冲击试验温度已调整到零下60度，所以设计温度零下70度且厚度大于80毫米时只能用11MnNiMoDR。第三个06Ni7DR：新一代节镍型7%Ni钢，还有07Ni5DR，用在零下196度，相当于SA-553 Type III，替代9%Ni钢06Ni9DR，是大型LNG储罐降成本的主攻方向。所有厚度规格的钢板都可逐张超声检测，按NB/T 47013.3执行，质量等级不低于一级。

厚板为什么要求更严？因为厚板处于平面应变状态，更容易低温脆断，冲击合格不代表安全。组批规则：同一牌号、炉号、厚度、轧制、热处理制度组成一批，每批不大于30吨；调质钢板要逐热处理张组批。三类钢板逐张做拉伸和冲击：调质钢板、多层容器内筒钢板、壳体厚度大于60毫米的钢板。厚度方向取样加严：厚度大于36毫米的调质板、大于80毫米的正火板，可增加二分之一处取样冲击，工程惯例是一半处指标取四分之一处的百分之八十。重点记落锤试验DWT的触发条件：设计温度低于零下20度且厚度大于36毫米的调质钢板，或设计温度低于零下40度且厚度大于40毫米的正火或正火加回火钢板，要做落锤试验，按GB/T 6803执行，P-2型试样，无塑性转变温度不高于标准规定的冲击试验温度加10度。还有新增规定：定向凝固钢坯轧制钢板压缩比不小于2.4，电渣重熔钢锭是2.0。

复合板标准NB/T 47002-2019分四部分：不锈钢-钢、镍-钢、钛-钢、铜-钢。工艺有爆炸复合和轧制复合两种，轧制复合是真空焊接组坯、高温加热轧制实现冶金结合。检验要求百分之百超声扫查。使用温度范围取基材和覆材的交叠区：上限取两者较低的，下限取两者较高的。覆材主要用于耐蚀，不计入强度的奥氏体覆材技术要求可以放宽，但耐腐蚀性能除外。四个剪切强度数字必须记牢：不锈钢-钢复合板和镍-钢复合板结合剪切强度不小于210兆帕，钛-钢复合板不小于140兆帕，铜-钢复合板不小于100兆帕。这四个数字是复合板出题的钉子户。

钢管四个标准。GB/T 8163输送流体用无缝钢管，技术要求最低、限制最多：设计压力不大于4兆帕，10钢、20钢壁厚不大于10毫米，Q345D不大于16毫米，不得用作换热管，硫含量加严到0.020%。GB/T 6479高压化肥设备用和GB/T 9948石油裂化用，都是压力容器专用钢管标准，要求电弧炉或氧气转炉加炉外精炼并经真空精炼。GB/T 5310高压锅炉用无缝钢管属于锅炉体系，不主动选用，但20G、12CrMoG等可以代用6479和9948的相应牌号。低温钢管用6479的Q345E加NB/T 47019.4的四个牌号，最大允许壁厚16毫米。两条红线：第一，热轧终轧温度比正常正火温度低50到100度而且沿管长不均匀，所以壁厚大于30毫米的钢管和低温钢管，不得以终轧温度符合正火温度的热轧代替正火；第二，低温钢管除了炉外精炼还必须真空处理。

两道例题都来自平台现役题库BATCH-4732-P0。例题一判断题：钢板应按规定使用状态供货，Q245R、GB/SA 516 Gr485和Q345R应为正火状态交货，厚度大于50毫米的Q345R也可正火加回火交货。答案正确。这正是5.1节的交货铁律，热处理样坯合格不代表整板合格，责任必须在钢厂闭环。例题二单选题：关于钢管使用要求哪个正确。A说任何情况都可用终轧代正火，错；B说壁厚大于30毫米的钢管不得以终轧代正火，正确；C说只有低温钢管不得代正火，错在把厚壁管放行了。答案选B。两道题构成钢板交货状态加钢管正火的同族互证，对应5.1和6.1.1条。

六个关键点收束本单元。一，713系列七个部分各管一段，新增Q460R、13MnNiDR、11MnNiMoDR、06Ni7DR。二，正火铁律：Q245R和Q345R任意厚度必须正火交货，大于50毫米Q345R可正火加回火。三，厚板检验：组批30吨、调质逐张、二分之一处取样冲击、落锤试验P-2试样，无塑性转变温度不高于冲击试验温度加10度。四，复合板剪切强度：不锈钢-钢和镍-钢210、钛-钢140、铜-钢100兆帕。五，钢管选标：8163受限多、6479和9948专用、5310只做代用替补。六，钢管红线：大于30毫米不得终轧代正火，低温管炉外精炼加真空处理。

三道自测题。第一题判断：Q245R可以热轧状态交货，只要力学性能合格即可用于分析设计容器。错误——分析设计要求任意厚度正火交货。第二题单选：设计温度零下70度、壁厚90毫米的低温球罐用钢板，选哪个？选11MnNiMoDR——09MnNiDR大厚度时冲击温度已调整到零下60度。第三题多选：8163钢管不得用作换热管、壁厚大于30毫米不得终轧代正火、低温钢管须炉外精炼加真空处理，ABC都对。下一讲B5锻件螺柱与焊接材料：NB/T 47008到47010锻件标准、锻件六个类型四个级别、20和35钢螺柱毛坯正火、NB/T 47018焊材。带着问题来：为什么筒体和封头用锻件必须三级以上？我们下讲见。