B5 · 锻件螺柱与焊接材料

欢迎回到压力容器分析设计培训。本单元B5，锻件螺柱与焊接材料，两学时，讲GB/T 4732.2第7、8、9章。一句话概括：锻件看级别、螺柱看热处理、焊材看熔敷金属。三个学习目标：第一，认锻件级别——六种类型四个级别，筒体封头用锻件必须三级或四级；第二，懂螺柱规则——20和35钢毛坯正火、35钢禁调质，低温P S限量与M36检测分水岭；第三，会选焊材——NB/T 47018体系，指标全部针对熔敷金属。带着问题来：为什么筒体和封头用锻件必须三级以上？

锻件三个标准，都是2017年8月1日实施。NB/T 47008承压设备用碳素钢和合金钢锻件，23个钢号，新增了12CrMo、30CrMo等锅炉锻件和超高压容器用35CrNi3MoV两个牌号，磷硫含量全部严于ASME相近钢号。NB/T 47009低温承压设备用合金钢锻件，7个钢号，新增9%Ni钢锻件06Ni9D，用于零下196度，注意低温钢锻件没有一级锻件，而且只应用于低温压力容器和压力管道。NB/T 47010不锈钢和耐热钢锻件，28个钢号，超声检测一级合格。锻件按形状分六种类型：筒形、环形、饼形、碗形、长颈法兰、条形，各自的公称厚度取法不同。级别分四级，级别越高检验越多：一级拉伸加冲击，二级加非金属夹杂物和晶粒度，三级加显微组织，四级最高。

铁律来了：用作容器筒体、封头的筒形、环形、碗形锻件，应选用三级或四级锻件；疲劳分析的压力容器用钢锻件，也应选用三级或四级。为什么？筒体封头是承压骨架，三级四级比一二级多出非金属夹杂物、晶粒度、显微组织检验，超声检测质量等级更高——疲劳载荷下，夹杂物就是裂纹源，这不是锦上添花，是安全底线。另外按TSG 21的规定，外购的第Ⅲ类压力容器用四级锻件必须复验，复验按炉号批号进行，结果经监检确认才能投料。锅炉用三四级锻件、超高压容器锻件、临氢Cr-Mo钢锻件一般还要做金相检验。

低温锻件记住配套关系：06Ni9DR钢板配套06Ni9D锻件，9%Ni钢用于LNG；09MnNiDR钢板配套09MnNiD锻件和钢管，零下70度。高合金锻件NB/T 47010，28个钢号，其中奥氏体型19个、双相6个。双相钢锻件的铁素体或奥氏体含量应在百分之四十到六十之间。内部缺陷超声检测按NB/T 47013.3执行，一级合格。这里埋一个伏笔：钢板、钢管、锻件的冲击试验温度只能按标准规定，不能随实际设计温度下调——记住这一点，等讲螺柱时会形成一个鲜明对比。

螺柱和螺母用钢棒没有专用标准，都是用相应钢材标准的棒材加附加要求，规定与GB/T 150.2相同。非合金钢记住单选题原点：20钢、35钢螺柱用毛坯应进行正火处理，35钢螺柱用毛坯不允许采用调质处理——注意正火对象是毛坯，不是钢棒本体。合金结构钢按GB/T 3077，40MnB、40MnVB、40Cr、30CrMo、35CrMo、35CrMoV、25Cr2MoV、40CrNiMo共8个牌号，应选用高级优质钢A或特级优质钢E，毛坯应按规定调质热处理。低温加严三档：负20到负70度用30CrMo、35CrMo，须特级优质钢，磷小于等于0.020、硫小于等于0.010，冲击指标统一提高到54焦；负20到负50度用40CrNiMo、负70到负100度用30CrMo，须磷小于等于0.015、硫小于等于0.008，比特级优质钢还严。应变强化S30408低温螺柱直径规格由M27扩大到M80。

M36是分水岭。规格大于等于M36的螺柱，粗加工后也就是螺纹加工前，要按NB/T 47013.3做百分之百超声检测，质量等级一级，单个缺陷平底孔当量不超过2毫米，底波降低量不超过6；同时按47013.4或47013.5做表面检测，一级，不允许线性缺陷。螺纹加工后还要再做表面检测，不应有任何裂纹显示和任何横向缺陷显示；螺纹宜采用滚制方法加工，滚压强化疲劳性能好。再讲冲击温度的特殊规则：螺柱钢棒的冲击试验温度可以按实际使用温度确定，比如30CrMo最低冲击试验温度零下100度，实际用到零下50度就做零下50度冲击。而钢板、钢管、锻件的冲击试验温度只能按标准规定，与实际使用温度无关。这个差异是高频考点。

受压元件焊接材料应符合NB/T 47018的规定。47018.1采购通则，管采购要求、批量标识、组批规则、质量证明、复验、保管运输；47018.2钢焊条，覆盖非合金钢及细晶粒钢、热强钢、高强钢、不锈钢焊条，对应GB/T 5117、5118、32533、983；47018.3气体保护电弧焊钢焊丝和填充丝；47018.4埋弧焊钢焊丝和焊剂，2022年12月31日实施；47018.5堆焊用不锈钢焊带和焊剂。注意范围边界：4732.2的焊材不包括有色金属焊材，铝、钛、锆的47018.6到.8不在本文件范围内。核心概念一句话：47018.1到.5的所有化学成分和力学性能指标，都是针对熔敷金属的，不是焊芯焊丝本身。

两道例题来自平台现役题库BATCH-4732-P0。例题一判断题：用作容器筒体、封头的筒形、环形、碗形锻件，应选用三级或四级锻件。答案正确，对应7.1.3条——重要受压元件用高级别锻件，疲劳分析容器用锻件同样三级四级。例题二单选题：关于20钢、35钢螺柱用钢棒及其毛坯的热处理，哪个说法正确？A说钢棒应正火，错；B说毛坯应进行正火热处理，正确；C说钢棒和毛坯均应正火，把对象扩大了。答案选B。记住正火对象是毛坯、35钢禁调质。同族还有一道判断题qid 17633：厚度大于36毫米且抗拉强度下限大于540兆帕的合金钢，所用焊材熔敷金属扩散氢不大于每100克5毫升——答案正确，这就是下一节的内容。

六个关键点收束。一，锻件三标准：47008二十三个钢号、47009低温七个钢号没有一级、47010高合金二十八个钢号超声一级合格。二，级别铁律：筒体封头与疲劳分析容器用锻件三级或四级，Ⅲ类容器外购四级锻件须复验。三，双相钢锻件铁素体或奥氏体含量百分之四十到六十。四，螺柱热处理：20和35钢毛坯正火、35钢禁调质，3077八个牌号调质加高级特级优质钢。五，螺柱检测与低温：大于等于M36百分之百超声一级加表面检测；低温三档P S加严、冲击54焦；冲击温度可按实际使用温度。六，焊材47018：指标全部针对熔敷金属，焊条熔敷金属抗拉与国标下限差不超过120兆帕，厚板高强钢扩散氢不大于每100克5毫升。

三道自测题。第一题判断：47009低温钢锻件设四个级别按需选用。错误——低温钢锻件没有一级锻件。第二题单选：负60度用35CrMo螺柱，化学成分选哪个？选B特级优质钢，磷0.020硫0.010。第三题多选：焊材指标全部针对熔敷金属、焊条熔敷金属抗拉上限差不超过120兆帕，这两条对；47018包括铝钛锆焊材是错的，有色金属不在本文件范围。下一讲B6材料设计参数与高温性能：弹性模量、平均线膨胀系数、弹性分析的材料参数规定，高温许用应力与附录C。带着问题来：弹性模量增大，外压失稳的周向临界应力是增是减？我们下讲见。