2. 2 金属材料技术要求
2. 2. 1 钢材技术要求
2. 2. 1 . 1 熔炼方法
压力容器受压元件用钢， 应当是氧气转炉或者电炉冶炼的镇静钢。 对标准抗拉强度下限值大于 540MPa 的低合金钢钢板和奥氏体-铁素体不锈钢钢板， 以及用于设计温度低于-20℃的低温钢板和低温钢锻件， 还应当采用炉外精炼工艺。
2. 2. 1 . 2 化学成分(熔炼分析)
2. 2. 1 . 2. 1 用于焊接的碳素钢和低合金钢
碳 素 钢 和 低 合 金 钢 钢 材 碳(C) 、 磷 (P) 、 硫 (S) 的 含 量 ， C≤ 0.25 ％ 、 P≤0.035％、 S≤0.035％。
2. 2. 1 . 2. 2 压力容器专用钢中的碳素钢和低合金钢
压力容器专用钢中的碳素钢和低合金钢(钢板、 钢管和钢锻件) ， 其磷、 硫含量应当符合以下要求：
(1) 标准抗拉强度下限值小于或者等于 540MPa 的钢材， P≤ 0.030％ 、 S≤0.020％；
(2) 标准抗拉强度下限值大于 540MPa 的钢材， P≤0.025％、 S≤0.015％；
(3) 用于设计温度低于－ 20℃并且标准抗拉强度下限值小于或者等于 540MPa 的钢材， P≤0.025％、 S≤0.012％；
(4) 用于设计温度低于－ 20℃并且标准抗拉强度下限值大于 540MPa 的钢材， P≤0.020％、 S≤0.010％。
2. 2. 1 . 3 力学性能
2. 2. 1 . 3. 1 冲击吸收能量
厚度不小于 6mm 的钢板、 直径和厚度可以制备宽度为 5mm 小尺寸冲击试样的钢管、 任何尺寸的钢锻件， 按照设计要求的冲击试验温度下的 V 型缺口试样冲击吸收能量(KV2 ) 指标应当符合表 2-1 的规定。
表 2-1 碳素钢和低合金钢(钢板、 钢管和钢锻件) 冲击吸收能量(注 2-1)
钢材标准抗拉强度下限值 3 个标准试样冲击吸收能量平均值
Rm(MPa) KV2 (J)
≤450 ≥20
＞ 450～ 510 ≥24
＞ 510～ 570 ≥31
＞ 570～ 630 ≥34
＞ 630～ 690 ≥38(且侧膨胀值 LE≥0.53mm)
＞ 690 ≥47(且侧膨胀值 LE≥0.53mm)
注 2-1：
(1) 试样取样部位和方向应当符合相应钢材标准的规定；
(2) 冲击试验每组取 3 个标准试样(宽度为 10mm) ， 允许 1 个试样的冲击吸收能量数值低于表列数值， 但不得低于表列数值的 70％；
(3) 当钢材尺寸无法制备标准试样时， 则应当依次制备宽度为 7.5mm 和 5mm 的小尺寸冲击试样， 其冲击吸收能量指标分别为标准试样冲击吸收能量指标的 75％和 50％；
(4) 钢材标准中冲击吸收能量指标高于表 2-1 规定的钢材， 还需要符合相应钢材标准的规定。
2. 2. 1 . 3. 2 断后伸长率
(1) 压力容器受压元件用钢板、 钢管和钢锻件的断后伸长率( A ) 应当符合本规程以及相应钢材标准的规定；
(2) 焊接结构用碳素钢、 低合金高强度钢和低合金低温钢钢板， 其断后伸长率指标应当符合表 2-2 的规定；
(3) 采用不同尺寸试样的断后伸长率指标， 应当按照 GB/T 17600.1《 钢的伸长率换算 第 1 部分： 碳素钢和低合金钢》 和 GB/T 17600.2《钢的伸长率换算 第 2 部分： 奥氏体钢》 进行换算， 换算后的指标应当符合本条规定。
表 2-2 钢板断后伸长率指标(注 2-2)
钢板标准抗拉强度下限值 断后伸长率
Rm (MPa) A (％)
≤420 ≥23
＞ 420～ 550 ≥20
＞ 550～ 680 ≥17
＞ 680 ≥16
注 2-2： 钢板标准中断后伸长率指标高于本表规定的， 还应当符合相应钢板标准的规定。2. 2. 1 . 4 钢板超声检测
2. 2. 1 . 4. 1 检测要求
厚度大于或者等于 12mm 的碳素钢和低合金钢钢板(不包括多层压力容器的层板)用于制造压力容器主要受压元件时， 凡符合下列条件之一的， 应当逐张进行超声检测：
(1) 盛装毒性危害程度为极度、 高度危害介质的；
(2) 在湿 H 2 S 腐蚀环境中使用的；
(3) 设计压力大于或者等于 10MPa 的；
(4) 产品标准或者设计者要求逐张进行超声检测的。
2. 2. 1 . 4. 2 检测合格标准
钢板超声检测应当按照 NB/T 47013《 承压设备无损检测》 的规定进行。 符合本规程 2.2.1.4.1 第(1) 项至第(3) 项的钢板， 合格等级不低于Ⅱ 级； 符合本规程 2.2.1.4.1第(4) 项的钢板， 合格等级按照相应产品标准或者设计文件的规定。
2. 2. 1 . 5 超高压容器用钢专项要求
2. 2. 1 . 5. 1 化学成分(熔炼分析)
超 高 压 容 器用 钢 锻 件， 应 当 经 炉 外 精 炼 工 艺 冶 炼 并 且 经 真空 处 理， P≤0.012%、 S≤ 0.005%， 并且严格限定钢中 氢(H) 、 氧(O) 、 氮(N) 气体含量及砷(As) 、 锡(Sn) 、 锑(Sb) 、 铅(Pb) 、 铋(Bi) 等有害痕量元素的含量。
2. 2. 1 . 5. 2 力学性能
超高压容器受压元件用钢锻件的制造单位， 应当提供室温力学性能， 包括屈服强度、 抗拉强度、 断后伸长率、 断面收缩率、 夏比(V 型缺口 ) 冲击吸收能量和侧膨胀值， 以及设计温度下材料的屈服强度、 抗拉强度、 断后伸长率和断面收缩率。 其中KV2 ≥47J， LE≥0.53mm， 当Rm ≤880MPa 时， A ≥16%； 当
Rm ＞ 880MPa 时， A≥14%。
当改变冶炼、 锻造或者热处理工艺时， 还应当提供锻件的断裂韧性(K IC) 和韧脆转变温度(FATT50) ， 其中KIC ≥130MPa·m^ 1/2 。
2. 2. 1 . 6 非焊接瓶式容器用钢专项要求(注 2-3)
2. 2. 1 . 6. 1 瓶体用钢材
2. 2. 1 . 6. 1 . 1 冶炼和热处理
(1) 瓶体用钢材应当采用电炉或者氧气转炉冶炼， 加炉外精炼并且经过真空处理；
(2) 瓶体在加工成型以后， 进行调质(淬火+回火) 热处理， 热处理后的瓶体金相组织应当为回火索氏体。
2. 2. 1 . 6. 1 . 2 化学成分和力学性能
(1) 盛装氢气、 天然气和甲烷等压缩气体用瓶式容器， 其瓶体用钢材化学成分，C≤0.35%、 P≤0.015%、 S≤ 0.008%； 经热处理后瓶体力学性能，Rm ≤ 880MPa、 屈强比(ReL/Rm ，ReL 为屈服强度) ≤ 0.86、 A≥ 20%； 设计要求的冲击试验温度下的KV2 ≥47J， LE≥0.53mm， 横向取样；
(2) 盛装本条第(1) 项以外其他压缩气体用瓶式容器， 其瓶体用钢材化学成分， P≤ 0.020%、 S≤ 0.010%； 经热处理后瓶体力学性能，Rm ≤ 1060MPa、
ReL/Rm ≤0.90、 A≥ 16%； 设计要求的冲击试验温度下的KV2 ≥ 47J， LE≥ 0.53mm， 横向取样。
2. 2. 1 . 6. 1 . 3 超声检测
瓶体用钢材应当按照 NB/T 47013 进行 100%超声检测， 合格级别为Ⅰ 级。
2. 2. 1 . 6. 2 端塞用钢材
端塞用钢材应当与瓶体材料相匹配并且采用钢锻件， 钢锻件应当符合 NB/T47008《 承压设备用碳素钢和合金钢锻件》 、 NB/T 47009《 低温承压设备用低合金钢锻件》 或者 NB/T 47010《 承压设备用不锈钢和耐热钢锻件》 的规定。 与介质接触并且公称直径大于或者等于 50mm 的钢锻件， 不得低于Ⅲ级； 其余锻件， 不得低于Ⅱ级。
2. 2. 1 . 7 储气井用钢专项要求
2. 2. 1 . 7. 1 井管和接箍用钢管
力学性能应当符合以下要求：
(1) 当标准抗拉强度下限值 689MPa＜Rm ≤750MPa 时，ReL/Rm≤0.90， 断后伸长率 A≥ 18%， 设计要求的冲击试验温度下的KV2 ≥ 41J(横向取样， 下同) ， LE≥0.53mm；
(2) 当 750MPa<Rm ≤ 810MPa 时，ReL/Rm ≤ 0.91、 A≥ 17%、KV2 ≥ 47J， LE≥0.53mm；
(3) 当 810MPa<Rm ≤ 870MPa 时，ReL/Rm ≤ 0.93、 A≥ 15%、KV2 ≥ 54J， LE≥0.53mm。
2. 2. 1 . 7. 2 井口装置与井底装置用钢材
储气井井口装置与井底装置的主要受压元件的材料， 应当采用 Cr-Mo 钢锻件，级别为Ⅲ级以上(包括Ⅲ级) ， 符合 NB/T 47008 的要求。
2. 2. 1 . 8 简单压力容器用钢专项要求
简单压力容器用碳素钢应当满足以下要求：
(1) 供货状态为热轧或者正火的镇静钢；
(2) 化学成分， C≤0.25％、 S≤0.045％、 P≤0.045％；
(3) 室温下标准抗拉强度下限值小于 510MPa。
注 2-3： 非焊接瓶式容器、 储气井、 简单压力容器的含义见附件 A。
原作者：各部委
来 源：网络
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