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奥氏体-铁素体双相不锈钢焊接钢管

来源:至德钢业 日期:2020-05-22 23:11:56 人气:17

1工作简况

1.1任务来源

根据全国钢标准化技术委员会SAC/TC183钢标委[200634号文《关于下达全国钢标委2006年第三批国家标准修订项目计划的通知》的要求,计划项目编号20068563-T-605《奥氏体-铁素体双相不锈钢焊接钢管》国家标准的制订任务由浙江久立不锈钢管股份有限公司、常州市武进不锈钢管有限公司2家单位承担。

1. 2主要工作过程

接到制订任务后,浙江久立不锈钢管股份有限公司及时与相关单位沟通协调成立了标准编制组,并于2007117日在上海会同冶金工业信息标准研究院、宝钢集团特殊钢分公司、钢铁研究总院、常州市武进不锈钢管有限公司等合作单位召开第一次工作会议,交流目前我国双相不锈钢管发展和需求动向,针对标准文本的草案进行讨论,协调双相不锈钢焊接钢管与双相不锈钢无缝钢管两个标准的一致性问题,确立标准制定中应遵循的原则。

编制组按照第一次工作会议的要求,对收集到的大量技术资料认真进行了分析研究。在充分了解国内外奥氏体-铁素体双相不锈钢焊接钢管的生产现状、技术水平、使用要求的基础上,项目主编单位于20072月完成了标准文本的征求意见稿和编制说明,发函广泛征求国内相关设计研究院所、生产、使用、监督检验等单位。在吸纳了广大同行业和用户对征求意见稿的意见建议的基础上,形成了讨论稿,于2007716日至21日在青海省西宁市召开了讨论会,会后根据钢管分会、钢管制造厂家、钢管用户和研究院所的讨论意见经修改后形成送审稿,提交审定会议审定。

2标准编制原则

我国没有专门的双相不锈钢管的国家标准,尤其是没有双相不锈钢焊接钢管的标准,只有不锈钢无缝钢管的标准在GB/T14975-2002《结构用不锈钢无缝钢管》、GB/T14976-2002《流体输送用不锈钢无缝钢管》GB13296-1991《锅炉、热交换器不锈钢无缝钢管》里面列入了一到两个双相不锈钢的牌号,而GB/T12770-2002《机械结构用不锈钢焊接钢管》和GB/T12771-2000《流体输送用不锈钢焊接钢管》中就根本没有双相不锈钢的牌号。但实际上我国双相不锈钢管的研制开发已有三十余年的历史,由于双相不锈钢兼有铁素体不锈钢较高强度及耐氯化物应力腐蚀和奥氏体不锈钢优良韧性及焊接性能优良的优点,双相不锈钢管的发展迅速,应用越来越广泛,适用于石油工业、化工工业、天然气工业、造纸工业、化肥工业、制盐工业、能源环保工业、食品工业、海水环境等领域;同时,在双相不锈钢钢管的制造行业,制造装备、工艺技术也发生了显著的飞跃。综合上述发展变化,是非常有必要制订双相不锈钢无缝钢管和焊接钢管的国家标准。

本标准的制订原则有以下几点:

1)采标原则:要采用国际或国外先进标准,其指标应不低于国际标准水平。

2WTO/TBT原则:标准为产品的国内外贸易创造条件。

3)技术先进、合理原则:力求体现技术先进、合理,既符合我国国情,又能最大限度的满足使用要求。

4)贯彻落实国家钢铁工业产业政策原则:淘汰落后炼钢工艺,限制落后机组,鼓励采用制造成本低、质量水平好的机组。

3采标情况

目前与之相应比较完善的现有相关国际标准或国外先进标准有ASTM A789/A789M05b《一般用途无缝和焊接铁素体/奥氏体不锈钢管子》、ASTM A 790/A 790M05a《无缝和焊接铁素体/奥氏体不锈钢管》、ASTM A928/A928M-05《添加填充金属的电熔化焊接铁素体/奥氏体(双相)不锈钢管》、EN10217-7:2004《压力用途的焊接钢管交货技术条件第7部分:不锈钢管》等。

综合对比分析我国标准与上述标准在标准结构、技术内容等方面的异同点,结合我国目前双相不锈钢焊管的生产以及设计、使用单位的习惯现状,确立本标准对应于ASTM A789/A789M05bASTM A790/A 790M05aASTM A928/A928M-05,其一致性程度为非等效,同时,本标准中的技术内容也参考了上述其他标准。

4标准的编制内容说明

4.1规范性引用文件

本标准的规范性引用文件按照国家标准的统一导语,并根据被引用标准的情况,对所引用的标准采用不注日期引用。

4.2分类和代号

焊接钢管的制造方式有很多,可以分为双面焊接和单面焊接,也可以分为添加熔敷金属或不添加熔敷金属,不锈钢的焊接工艺以氩弧焊、等离子焊等电熔化焊接为主,也有少量采用电阻焊的,这些都对焊缝的质量有着不同的影响;结合到不同的使用要求,还需要考虑焊缝系数ф(也称作焊接接头系数),关于焊接系数在国外存在着两种观点,欧洲的观点是焊管采用一定的在线探伤手段(涡流或漏磁检查)后焊缝系数ф=1.00,而在美国ASME B31.3规范中规定,100%比例射线探伤的,可以取焊缝系数ф=1.00

本标准结合了ASTM A789/A789M05bASTM A 790/A 790M05aASTM A928/A928M-05等三个标准的描述,将制造类别按照不同使用要求划分为六类,其中Ⅰ类到Ⅴ类相当于ASTMA928/A928M-05中的五个类别,Ⅵ类相当于ASTM A789/A789M05bASTM A 790/A 790M05a的制造类别。

4.3尺寸规格

按照现在钢管标准的惯例,以及钢标委[200634号文的计划,《焊接钢管尺寸、外形、重量及允许偏差》国家标准也将同时在2007年完成制定工作,也为了减少本标准的篇幅,这里就直接引用了该标准,而不再单独列出尺寸规格表。同时,本标准不限定选用标准以外的尺寸规格。当然本标准编制组将有必要与番禺珠江钢管有限公司等《焊接钢管尺寸、外形、重量及允许偏差》国家标准的编制组保持密切联系,确保该标准中考虑不锈钢焊接钢管的特殊性,在该标准中给予专门的规定。关于焊接钢管的长度,由于受原材料钢板宽度的限制以及不同的制造方式限制,不锈钢焊接钢管的长度一般为6米——12米,而外径大于等于508mm的大口径钢管长度就只有1.5米或者2米,所以参照ASTM A928/A928M-2005规定了生产厂与需方协商同意时,外径≥508mm的钢管允许有与纵向焊缝相同质量的环缝接头。目的是为了满足用户可以选择更长的长度。

4.4尺寸允许偏差

根据我国焊接钢管制造行业整体装备水平及不锈钢焊接钢管实物质量总体水平的提高,本标准对外径和壁厚允许偏差作了较严格的规定。将外径尺寸精度分为两个等级,也方便用户根据使用情况作出选择。其中高精度级外径允许偏差是为了满足热交换器用途,其允许偏差不低于ASTM A789/A789M-05b的规定;普通级外径允许偏差是为了满足流体输送等其他用途,其允许偏差大大严于ASTM A 790/A790M-05aASTM A928/A928M-05;壁厚允许偏差不分等级,按较严要求规定。

4.5不圆度

鉴于焊接钢管的尺寸规格跨度很大,而且厚度一般都比较薄,所以标准参考ASTM相关标准的办法定义了薄壁管的概念是指壁厚小于或等于外径3%的钢管,考虑其容易变形而适当放宽不圆度为规定外径的1.5%,也是比较现实的。

4.6交货重量

不锈钢焊接钢管的交货重量按照惯例都是以理论重量交货为主,但也不限制以实际重量交货,这需要供需双方协商后在合同中注明清楚。

4.7钢的牌号和化学成分

由于我国历来缺乏双相不锈钢的牌号和化学成分方面的专门标准,本标准参照GB/T 20878-2007《不锈钢和耐热钢牌号及化学成分》和GB/T 3280-2007《不锈钢冷轧钢板和钢带》、GB/T 4237-2007《不锈钢热轧钢板和钢带》所纳入的双相不锈钢牌号、化学成分,共制定了9个双相不锈钢的牌号及其化学成分,考虑到焊管制造的原材料就是钢板和钢带,因此本标准的各牌号表示方法以及化学成分主要元素的含量都应该与原材料相一致。为了方便使用,本标准增加了资料性附录A的方式列出国内外钢牌号对照表,以供参考。今后随着制造和使用双相不锈钢焊管品种的增加,可以在今后修订本标准时再考虑增加牌号。

4.8制造方法

4.8.1为了确保钢的内在质量,结合国内用户的使用要求及主要钢厂的实际生产控制情况,本标准规定了钢应采用电弧炉加炉外精炼或电渣重熔法冶炼。根据使用要求,不限制供需双方协商采用较高的冶炼方法。同时,根据国家钢铁产业政策,淘汰了落后的平炉炼钢工艺。

4.8.2钢管的制造方法应由供需双方协商,按照第3条分类和代号进行选择。

4.9交货状态

本标准规定了钢管应以热处理状态交货,同时考虑到超大口径的钢管热处理困难的现实情况,故参照ASTM A928标准允许采用钢板已经热处理的钢管可以不经热处理而以焊态交货。

4.10力学性能

4.10.1本标准所列牌号的力学性能指标和推荐热处理制度参照的是GB/T 3280-2007《不锈钢冷轧钢板和钢带》、GB/T 4237-2007《不锈钢热轧钢板和钢带》制定的。

4.10.2关于如何考虑热处理状态和焊接状态交货应该有不同力学性能指标,以及纵向与横向拉伸是否区分不同断后伸长率指标的问题,由于缺乏现成的数据来源,可能需要很长时间的经验数据积累,而且我们认为一方面所参照的ASTM A928标准规定了应“由钢板制造厂所做的拉伸性能试验应证明钢板合格”,而“跨越焊缝的横向拉伸试验应满足不小于同种钢板所规定的最低拉伸强度要求”;另一方面实际上焊态交货以及做横向拉伸试验的钢管外径至少都是219mm以上的,从生产实际经验来看都能够保证强度和伸长率不低于钢板的指标水平,所以本标准只规定了一种力学性能指标。

4.10.3根据试验的可操作性、试验结果的准确性,以及考虑取样时金属材料的节约,规定外径小于219 mm的钢管,拉伸试验应沿钢管纵向取样;外径不小于219 mm的钢管,拉伸试验应沿钢管横向截取试样,但焊缝应位于试样中心,并与试样轴线垂直(即焊缝横向拉伸)。

4.10.4根据ASTM A789(引用A1016)标准规定了壁厚不小于1.7mm的热交换器用钢管应进行洛氏或布氏硬度试验。

4.11工艺性能

4.11.1规定了钢管工艺性能试验的项目包括压扁试验、焊缝弯曲试验,大口径钢管用更加严格的焊缝弯曲试验而不是展平试验代替压扁试验,同时也节约了试验材料消耗,本标准对焊缝弯曲试验的取样方法、试验方法和试验要求等做了详细规定。另外热交换器用管可以选择做卷边试验,列入了特殊要求中。

4.12液压试验

规定了钢管不分用途和制造方法都要进行液压试验,同时根据通常的做法可以用涡流探伤检测来代替液压试验,而由于超声波探伤检测没有针对焊接钢管的规定,所以没有允许用超声波探伤检测来代替液压试验。

4.11金相检测

由于双相不锈钢的特点就在于其金相组织为奥氏体-铁素体两相组织,两相组织的比例决定了材料的主要性能,因此本标准比ASTM系列标准更严格的规定了要检测热处理状态的成品钢管的金相组织中奥氏体含量应为4060%

4.12表面质量

4.12.1针对焊管产品的特殊性规定了允许补焊,但补焊只限于焊缝缺陷的修补,基体母材的缺陷是不允许进行补焊的。

4.12.2对内外焊缝的余高给予了量化规定,为消除焊缝余高可以采取的方法有打磨以及捶击、辊压等冷加工方式。

4.13特殊要求

用户根据设计和使用要求,在签订合同时可以双方协商确定增加特殊检测项目,其中双相不锈钢材料的耐腐蚀性能是比较优异的,一般控制了合理的化学成分与两相组织比例就能够得到保证,如通过计算孔蚀当量PREN=Cr%+3.3×Mo%+16×N%可以进行简单的判定;如果需要增加耐腐蚀试验的检测,就有必要协商确定检测的标准、合格判定指标等内容。

4. 14包装、标志和质量证明书

由于本标准划分了几种制造方法和交货状态,因此钢管的标志应更加详细,除了应符合GB/T 2102的规定标志以外,制造类别代号(Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ或Ⅵ)应该分别标志出来,以便于用户的识别。

4.15其他条款

本标准的其余条款按钢管标准的通常规定编写。

5标准水平分析

全面对比分析本标准与国际标准和国外先进标准,本标准绝大多数指标已达到国际和国外同类标准水平,许多指标还高于国际和国外同类标准(具体指标情况见国际和国内、外几种标准水平对比表)。本标准水平自评为国际先进水平。

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