碳素结构钢区别及使用特点.doc

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1、20、20G、20g、20R碳素结构钢的区别及使用特点一 艨 电厂 内容摘要】 文主要对20,20G、20g、20R四个钢号的碳隶结构钢在适用标准、用途、化学成份、关键词】 两0必； q 20g 20R区别20、20G、20g 20柱这四个钢号均为含碳量020 的碳素结构钢。但它们之间存在着较大的差别，价格相差也相当悬殊。设计与使用中若不能正确选用往往会重者发生破坏性事故，轻者也会影响使用寿命或者也会造成优材劣用。现将这四个钢号的区别以及设计与使用中应注意的地方分述如下。I 适用的标准及用途不同11 20钢用于一般钢管，有三个标准。标准GB8162适用于结构用无缝钢管；标准GB8163适用于输

2、送流体用一般无缝钢管；标准GB3087适用于低中压锅炉无缝钢管，该标准适用制造各种结构低中压锅炉过热蒸汽管、沸水管及机车锅炉用过热蒸汽管、大烟管、小烟管和拱砖管用的优质碳素结构钢热轧和冷拨(轧)无缝钢管。12 20G是制造高压及其以上压力的蒸汽锅炉、管道等用的优质碳素结构钢。如广泛用来制造介质温度430 的省煤器、过热器、水冷壁、给水、主蒸汽管等。标准GB5310适用于高压锅炉用无缝钢管。13 20g用于制造各种锅炉受压元件用厚度为60120ram的碳素钢板。标准GB713适用于锅炉用碳索钢和低合金钢钢也适用该标准。14 20R适用于中常温压力容器受压元件用厚度为610Omm的碳素钢。标准GB

3、6654适用于压力容器用钢板。2化学成份上的细微差别四个钢号的化学成份见表1。从表1可看出四个钢号的化学成份基本上是一致的。但比较其相应的适用标准后，在化学成份上还略有差别。21 ct与Ni这两种元素在碳索钢中是作为杂质残留钢中，但这两种成份对钢的性质只会带来好处。22 铜在碳素钢中也是作为杂质残留的。铜含量超标时使钢的表面存在着铜的富集，热加工时的二次加热会使富铜层进一步增厚，并向表面区域的奥氏体晶界扩散，使奥氏体晶界严重脆化，导致工件在外载荷的作用下引起表面脆性断裂。因此，在钢材需进行锻造及冲压的热加工时过高的铜含量将引起工件的开裂。必须对钢中铜的含量作出限定。可能是考虑到2O钢冶炼用料的

4、复杂性及其作为工件时较多承受热压力加工在适用标准GB699(GB8162、GB8163、GB3087均注明化学成份偏差应符合标准GB699)的文字说明中第3 111条规定“使用废钢冶炼的钢允许古铜量不大于030 ”。第19 一八维普资讯 表1 四个钢号的化学成份()S P Cr Nj Cu V Mo钢号 适用标准 C MnCB816220 017024 0 170 37 0 350 065 0035 0 035 025 0 0CB816320 GIB087 0170 24 0 l7037 035065 0 035 0035 0 25 025 0笛2OC GB5310 017024 017037

5、 0 35065 0 030 0030 0 25 025 020 008 01520g CB713 020 015030 O50090 0035 0 035 0 30 030 0 30 001 0 1020R CB6654 020 015030 0 400 90 0030 0 o35 03O 030 030注：120G钢中酸溶铝不大于0010 ，暂不作交货依据但应填人质量证明书中。220g钢板在满足性能要求的情况下，锰吉量的下限可为040 ，耐厚度大于25ram的钢板碳音量最大可到0 22 。3 为改善20R的性能，可舔加微量台金元素。31I2条又规定“热压力加工用钢的含铜量应不大于020 ”

6、。23 炼钢时用锰铁脱氧使锰残留在钢中。一般而言，锰是有益元素。锰主要溶于铁索体中而使铁索体强化，另外，锰还能增加珠光体的相对量并使其细化，因而锰能提高钢的强度。但过高的含锰量对焊接性能不利。考虑到钢的综合性能，锰的含量与碳的含量应适当匹配。因此GB713标准中的20g钢板和GB6654标准中的20R钢板的含碳量比其它两种钢有所降低，规定为O20 022 ，而其含锰量的上限比其它两种钢有所提高，分别规定为050090 、040 090 。24 硅也是一种脱氧剂而且它的脱氧作用比锰强。硅固溶于铁素体中，提高钢的强度，但也降低钢的塑性和韧性。因此，为了保证20g及20R钢有良好的塑性和韧性，特别是

7、时效冲击韧性和长期的中温使用性能。这两种钢中硅含量的上限比其它两种钢均有所降低规定为不超过O30 。3机械性能的区别这四个钢号的机械性能如表2所示。表2 四个钢号的机械性能8 山 nh截面厚度 口B Ah 玲弯180。技术条件 钢号 MP JelnMPa J b=2BCB8l62 392 245 2020 15 245GB8l63 390 530 2015 235(15 245 20CB30盯 20 410 550 l5 225 20 20 一(转下页表)维普资讯 (接上页表)纵向 410550 245 24 35G 20C横向 400 215 22 276一 16 4OO 一530 245

8、26 d=15a16一25 4O0 520 235 25 d=1 5a25 36 4O0 520 225 24 d=1 5aGB713 20g 29 2736 60 4O0520 225 23 d=2a60一 100 390510 205 22 d=25a100一 150 380500 185 22 d=25a616 245 251636 235 254OO50_0 d=2aGB6654 20R 3l3660 225 2560100 390510 205 24 d=25a表中n 时效冲击值，A V型缺口夏比冲击试样冲击吸收功。从表2可看出，20g及20R钢的机械性能随钢板的厚度不同其要求也不同

9、，且厚度等级划分较细，随着厚度的增加，强度、屈服点及冲击韧性指标均有所降低。20G则区分为纵向及横向试样两种要求。四种2O号钢的高温规定残余伸长应力(MPa)，不小于表3的数值。表3 四个钢号高温规定残余伸长应力 MPa厚度 温度(钢号 标准号mm 200 250 3o0 350 4O0 450 50020 GB30871999 188 170 149 137 134 1322OG CB53101995 215 196 177 157 137 98 4915 165 150 135 l30 1252125175 160 25 145 130 125 120 362Og 3660 GB71319

10、97 165 150 135 1 120 11560100 160 145 130 120 l15 105100150150 135 120 l1O 105 952I l86 167 153 139 129 121一362OR 3660 GB66541996 178 161 147 133 123 l1660 100 164 147 135 l23 l13 106 2l 一维普资讯 表4 检验项目和试验方法试验方法序号 检验项目 20 20 20G 2Og 20RGB8163-87 GB30871999 GB53101995 GB7131997 G1996GB222 GB222 GB222l

11、化学成份 GB223 G GB223 GB223B223 GB223GB2282 拉伸试验 GB228 GB228 C呦 GB6397 GB2283 玲弯试验 GB244 GB232 CB232 GB2324 常温冲击试验 GB1229 GBT229 GB21065 低温冲击试验 GB41596 时效冲击试验 GB41607 高温拉伸试验 GB4338 GB43388 永压试验 GB241 GB241 GB2419 卷边试验 GB24510 压扁试验 GB246 GB246 GB24611 扩口试验 GB242 GB242 GB24212 晶粒度检验 YB 巧148非金属夹13 GB10561

12、杂物检验14 显微组织检验 GBT13298GB22615 低倍检验 GB226 GBl97916 脱碳层检验 GB224GB r577717 超声波检验 CB 777 GBT5777 GB GBm 970 GBT29704163lB 涡流检验 G昕735 GB7735 GB773519 漏磁检验 GB，Tl260620 厚度方向试验 GB53l322维普资讯 4供货状态及热处理要求不同这四种钢中可能是考虑到对使用寿命有直接影响的因素，仅有GB5310的20G钢对供货状态及热处理作了明确规定：应进行9OO930C正火热处理后交货，热轧管当终轧温度大于等于900C时，可以代替正火，以热轧状态交货

13、。GB713的20g钢标准中注明钢板以热轧、控轧、正火及正火加回火状态交货；GB6654的20R钢标准中注明以热轧、控轧或正火状态交货，但均役有明确正火、热处理的温度或强调热轧后的温度。有关资料介绍其正火温度一般为800920 ，回火温度为600650 。GB3087及GB8163之20钢均注明热轧以热轧状态或热处理状态交货，冷轧以热处理状态交货。5 检验项目和试验方法的差异四个钢号的检验项目和试验方法如表4所示。队表4看出，除了钢管与钢板的检验项目和试验方法有明显差异外，三个钢管标准的检验项目也有明显不同。GB5310的高压锅炉用无缝钢管的检验项目最多，GB3087的低中压锅炉用无缝钢管次之

14、，GB8163输送流体用无缝钢管最少。这也在一定程度上反映不同标准对产品质量要求的严格程度。GB713的锅炉用钢板增加时效冲击试验，这是因为残留在碳钢中氮元素，在温度300 左右，与碳元素生成化合物，将大大降低钢材的时效冲击韧性。6总结综上所述可见四个钢号有着较大的差别。根据使用要求必须选择相适应的标准，即对条钢适用GB699，一般钢管适用GB8163，输送流体用一般无缝钢管适用GB8163，低中压锅炉用无缝钢管适用GB3087，高压锅炉钢管适用GB5310，锅炉受压元件钢板适用GB713，压力容器及其附件适用GB6654。决不能用GB3087的钢管，更不能用GB8163 的钢管来替代GB53

15、10的钢管。而更为重要的是在设计及订货时就要作出准确的选择。因为这四个钢号在成品检验时是很难鉴别的。另外，在到货验收时一定要以设计及订货时确定的国家标准及钢号进行验收，而决不能简单地统一以2O钢来验牧。(上接第l2页)符合技术评审要求。2 A335191和WB36钢高压管件的设计符合国家和电力行业有关标准、规范的要求，研制的A335191和WB36钢热压三通和热压弯头的热加工成型工艺和热处理工艺是可行的 上述两种材料的三通和弯头的有限元计算分析和应力测试结果基本吻合，强度能够满足设计要求。根据对上述管件的质量检测结果，表面质量、主要尺寸、硬度测量、磁粉检验、材料检验、热处理和金相检验证明产品质量符合设计图样和有关技术标准的要求。3研制单位的技术力量、工艺装备、检测手段和质量保证体系能够满足生产A335Pgl和WB36高压管件的要求。4A335Pgl和WB36钢管件的研制成功达到国内先进水平，这对于促进这类新钢种高压管件的国产化有重要的意义。5希望研制单位进一步加强管件生产过程的质量控制，严格执行热压成型和热处理工艺，进一步提高产品质量，确保管道运行安全。中南院文启鼎23 维普资讯