石油化工工程建设常用材料专题讲座2017.4.17

发布时间：2023-12-08 作者：admin 来源：讲座

2023年12月8日发(作者：)

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石化工程造价专业人员岗位培训

宣贯材料之一石油化工工程建设常用材料

专题材料

二〇一七年四月南宁培训教材――石化工程建设常用材料

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1 概述 .................................................................. 4 2 钢材类别 .............................................................. 5 2.1 钢的分类 ............................................................ 5 2.2 大、中、小型材的划分 ................................................ 7 3 中国钢号表示方法 ...................................................... 8 3.1 一般说明 ............................................................ 8 3.2 分类说明 ............................................................ 8 3.3 钢铁及合金牌号统一数字代号体系 ..................................... 11 3.4 部分新老钢号对照 ................................................... 12 4 国外金属牌号表示方法 ................................................. 15 4.1 日本钢铁牌号表示方法 ............................................... 15 4.2 美国钢铁产品牌号表示方法 ........................................... 18 5 钢材的尺寸和重量表示方法 ............................................. 22 5.1 钢材长度尺寸 ....................................................... 22 5.2 钢材长度尺寸举例 ................................................... 22 5.3 价格影响 ........................................................... 23 5.4 钢材重量 ........................................................... 23 5.5 钢材理论重量计算 ................................................... 24 6 金属热处理基础知识 ................................................... 25 6.1 金属组织 ........................................................... 25 6.2 铁－碳合金相图 ..................................................... 25 6.3 热处理工艺 ......................................................... 27 6.4 化学元素对钢的性能的影响 ........................................... 28 6.5 合金元素在钢中的作用 ............................................... 29 7 金属材料的机械性能 ................................................... 30 7.1 概述 ............................................................... 30 7.2 强度 ............................................................... 30 7.3 塑性 ............................................................... 30 7.4 硬度 ............................................................... 30 LIYH 培训教材――石化工程建设常用材料

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7.5 疲劳 ............................................................... 31 7.6 冲击韧性 ........................................................... 31 7.7 温度对材料的影响 ................................................... 31 8 压力容器用钢板标准 ................................................... 32 8.1 钢板标准 ........................................................... 32 8.2 GB 713锅炉和压力容器用钢材新旧材料对照 ............................. 32 8.3 GB 3531低温压力容器用钢板 .......................................... 32 8.4 GB 24510低温压力容器用9%Ni钢板 .................................... 33 8.5 GB 19189压力容器用调质高强度钢板 ................................... 33 8.6 GB/T 4237不锈钢热轧钢板和钢带 ...................................... 34 8.7 检验项目比较 ....................................................... 35 9 工艺管道 ............................................................. 36 9.1 管材的分类 ......................................................... 36 9.2 无缝钢管标准及用途 ................................................. 36 9.3 焊接钢管 ........................................................... 36 9.4 复合管 ............................................................. 37 9.5 常用钢管的检验项目 ................................................. 37 10 压力管道器材选用 .................................................... 39 10.1 钢管的选用要求 .................................................... 39 10.2 钢管公称尺寸及外径系列 ............................................ 39 10.3 钢管的壁厚系列 .................................................... 40 10.4 管法兰选用 ........................................................ 41 10.5 管件 .............................................................. 41 10.6 阀门 .............................................................. 43 11 压力管道常用金属材料的应用限制 ...................................... 47 11.1 铸铁 .............................................................. 47 11.2 碳素钢 ............................................................ 47 11.3 铬钼钢 ............................................................ 49 11.4 不锈钢 ............................................................ 49 11.5 GB/T 20801《压力管道规范》对材料的要求 ............................ 50 12 石油化工生产过程中常见的腐蚀环境 .................................... 52 12.1 金属腐蚀的概念 .................................................... 52 LIYH 培训教材――石化工程建设常用材料

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12.2 应力腐蚀破裂 ...................................................... 52 12.3 晶间腐蚀 .......................................................... 52 12.4 氯化物腐蚀 ........................................................ 53 12.5 硫化物的腐蚀 ...................................................... 53 12.6 氢脆与氢腐蚀 ...................................................... 55 12.7 环烷酸 ............................................................ 55 12.8 液氨应力腐蚀 ...................................................... 55 13 常用材料对照 ........................................................ 57 13.1 碳钢和低合金钢板材牌号近似对照 .................................... 57 13.2 管材牌号近似对照 .................................................. 57 13.3 不锈钢牌号近似对照 ................................................ 58

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1 概述

材料是人类赖以生存和发展的物质基础，也是社会现代化的物质基础与先导。自从20世纪70年代，人们就把信息、能源和材料誉为人类文明的三大支柱；80年代又把新材料技术、信息技术、生物技术列为高新技术革命的重要标志。新材料的研究、开发和应用反映了一个国家的科学技术与工业化水平。以大规模集成电路为代表的微电子技术、以光纤通信为代表的通信技术、以核磁共振成像系统与磁悬浮技术等应用为典型代表的超导技术、以载人飞船或航天飞机为代表的航空航天技术等等，几乎所有的高新技术的发展与进步，都以新材料和新材料技术的发展和突破为前提。

一般认为材料可以分为金属材料、无机非金属材料、高分子材料三大类。此外，将两种或两种以上的材料复合而成的复合材料，具有许多单一材料所不具有的优点，被广泛地应用于国民经济和国防领域。往往将复合材料也算作一大类材料，认为材料是由金属材料、无机非金属材料、高分子材料和复合材料四大类组成。

根据材料的用途，还可以将其分为两类，即结构材料与功能材料。结构材料以力学性能为主要要求指标，用于制造以受力为主的构件。根据用途不同，对结构材料同时也要求物理或化学性能，如热导率、耐腐蚀、耐高温等性能。功能材料则是利用材料特有的物理或化学性能，以实现能量转换、储存、输送或完成特定动作功能的一类材料。另一种分类方法是根据材料的具体应用领域，细分为电子信息材料、能源材料、生态环境材料、生物医用材料、化工材料、航空航天材料、机械工程材料、建筑材料等。

铁基合金主要有钢和铁。钢是经济建设中非常重要的金属材料。尽管非铁金属、陶瓷、塑料及复合材料的应用日益广泛，但钢仍是应用最广的工程材料。按照用途可以把钢分为结构钢、工具钢、特殊性能钢三大类。结构钢用于制作工程结构及制造各种机器零件，普通质量的碳素结构钢和普通低合金钢为常用的工程结构用钢，渗碳钢、调质钢、弹簧钢及滚动轴承钢用于制作各种机器零件。工具钢用于制造各种工具，根据用途分为刃具钢、模具钢和量具钢。特殊性能钢是具有特殊物理或化学性能的钢，如不锈钢、耐热钢、耐磨钢等。

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2 钢材类别

2.1 钢的分类

钢是以铁、碳为主要成分的合金，它的含碳量一般小于2.11% （铸铁是含碳量大于2.11%的铁碳合金）。通常，低碳钢含碳量＜0.25%，中碳钢含碳量为0.25～0.6%，高碳钢含碳量＞0.6%。钢的机械性能好，便于各种加工，是经济建设中极为重要的材料。

按化学成分，钢分为碳素钢（简称碳钢）与合金钢两大类。碳钢是由生铁冶炼获得的合金，除铁、碳为其主要成分外，还含有少量的锰、硅、硫、磷等杂质。碳钢具有一定的机械性能，又有良好的工艺性能，且价格低廉。因此，碳钢获得了广泛的应用。但随着现代工业与科学技术的迅速发展，碳钢的性能已不能完全满足需要，于是人们研制了各种合金钢。合金钢是在碳钢基础上，有目的地加入某些元素（称为合金元素），如Ni、Cr、Mo、V等而得到的多元合金。与碳钢比，合金钢的性能有显著的提高，故应用日益广泛。

由于钢材品种繁多，为了便于生产、保管、选用与研究，必须对钢材加以分类。按钢材的用途、化学成分、质量的不同，可将钢分为许多类：

2.1.1

按用途分类

按钢材的用途可分为结构钢、工具钢、特殊性能钢三大类。

1) 结构钢：用作各种机器零件的钢。它包括渗碳钢、调质钢、弹簧钢及滚动轴承钢；用作工程结构的钢。它包括碳素钢中的甲、乙、特类钢及普通低合金钢。

2) 工具钢：用来制造各种工具的钢。根据工具用途不同可分为刃具钢、模具钢与量具钢。

3) 特殊性能钢：是具有特殊物理化学性能的钢。可分为不锈钢、耐热钢、耐磨钢、磁钢等。

2.1.2

按化学成分分类

按钢材的化学成分可分为碳素钢和合金钢两大类。

1) 碳素钢：按含碳量又可分为低碳钢（含碳量≤0.25%）；中碳钢（0.25%＜含碳量＜0.6%）；高碳钢（含碳量≥0.6%）。

2) 合金钢：按合金元素含量又可分为低合金钢（合金元素总含量≤5%）；中合金钢（合金元素总含量＝5%～10%）；高合金钢（合金元素总含量＞10%）。此外，根据钢中所含主要合金元素种类不同，也可分为锰钢、铬钢、铬镍钢、铬锰钛钢等。

2.1.3

按质量分类

按钢材中有害杂质磷、硫的含量可分为：普通钢（含磷量≤0.045%、含硫量≤0.055%；或磷、硫含量均≤0.050%）；优质钢（磷、硫含量均≤0.040%）；高级优质钢（含磷量≤0.035%、含硫量≤0.030%）。

1) 结构钢

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在GB/T 3077-2015 《合金结构钢》，GB/T 699-2015《优质碳素结构钢》和GB/T 700-2006《碳素结构钢》材料标准中，GB/T 699与GB/T 700的主要差别是以钢中硫、磷、及残余的铜、镍、铬含量不同，质量等级如下表所示。

 高级优质钢在钢材牌号后边加“A”；

 特级优质钢在钢材牌号后边加“E”表示。

 GB/T 3077-2015 《合金结构钢》，该标准均取消了后缀A，但按高级优质钢订货时，要在牌号后缀标注A

钢类

普通质量

优质

高级优质

特级优质

≤0.045

0.035

0.025

≤0.05

0.035

0.025

0.015

％不大于

---

0.3

0.25

---

0.3

---

0.3

2) 铸钢

在GB/T 11352-2009 《一般工程用铸造碳钢件》标准中，根据材料的含碳量，将其分为５个牌号：

残余元素

牌号 C Si Mn S

0.035P

0.035Ni

0.40

0.35

0.40

0.20

0.05

1.00

残余元素总量

ZG 200-400 0.20 0.6 0.8

ZG 230-450 0.30 0.9

ZG 270-500 0.40

ZG 310-570 0.50

ZG 340-640 0.60

注：－后面代表抗拉强度MPa。

3) 锻件

 在NB/T 47008-2010《承压设备用碳素钢和合金钢锻件》标准中，将锻件质量分为Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ 4 级；

 在NB/T 47009-2010《低温承压设备用低合金钢锻件》标准中，将锻件质量分为Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ 3 级；

 在NB/T 47010-2010《承压设备用不锈钢和耐热钢锻件》标准中，将锻件质量分为Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、 Ⅳ 4 级。

级别

Ⅰ

Ⅱ

Ⅲ

Ⅳ

检验项目

硬度

拉伸和冲击（Rm，ReL，A，KV2）

拉伸和冲击(Rm，ReL，A，KV2)

超声检测

拉伸和冲击(Rm，ReL，A，KV2)

超声检测

检验数量

逐件

同炉批号，同热处理，抽检一件

同上

逐件

2.1.4

按冶炼炉的种类，将钢分为：

平炉钢（酸性平炉、碱性平炉）；空气转炉钢（酸性转炉、碱性转炉、氧气顶吹转炉钢）；电炉钢。

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2.1.5

按冶炼时脱氧程度，将钢分为：

沸腾钢（脱氧不完全）；镇静钢（脱氧比较完全）；半镇静钢。

2.1.6

钢的命名

钢的产品命名时，往往将用途、成分、质量这三种分类方法结合起来。如将钢称为：普通碳素结构钢；优质碳素结构钢；碳素工具钢；高级优质碳素工具钢；合金结构钢；合金工具钢等。

2.1.7

我国钢材分类

钢材按外形可分为型材、板材、管材、金属制品四大类。为便于采购、订货和管理，我国目前将钢材分为十六大品种：

类别品种

重轨

轻轨

大型型钢

中型型钢

小型型钢

线材

冷弯型钢

优质型材

其它钢材

薄钢板

厚钢板

钢带

电工硅钢薄板

无缝钢管

焊接钢管

金属制品

说明

每米重量大于30千克的钢轨（包括起重机轨）

每米重量小于或等于30千克的钢轨

普通钢：圆钢、方钢、扁钢、六角钢、工字钢、槽钢、等边和不等边角钢及螺纹钢等，按尺寸大小分为大、中、小型

直径5-10毫米的圆钢和盘条

将钢材或钢带冷弯成型制成的型钢

优质钢圆钢、方钢、扁钢、六角钢等

包括重轨配件、车轴坯、轮箍等

厚度等于和小于4毫米的钢板

厚度大于4毫米的钢板；可分为中板（厚度大于4mm小于20mm）、厚板（厚度大于20mm小于60mm）、特厚板（厚度大于60mm）

也叫带钢，实际上是长而窄并成卷供应的薄钢板

也叫硅钢片或矽钢片

用热轧、热轧－－冷拔或挤压等方法生产的管壁无接缝的钢管

将钢板或钢带卷曲成型，然后焊接制成的钢管

包括钢丝、钢丝绳、钢绞线等

型材

板材

管材

金属制品

2.2 大、中、小型材的划分

类别

工字钢

槽钢

等边角钢

不等边角钢

圆钢

方钢

扁钢

螺纹钢

铆钉钢

大型

高≥180mm

边宽≥160mm

边宽≥160×100mm

直径≥90mm

边宽≥90mm

宽≥120mm

中型

高＜180mm

边宽50-140mm

边宽140×90-50×32mm

直径38-80mm

边宽50-75mm

宽60-100mm

直径≥40mm

小型

边宽20-45mm

边宽≤45×28mm

直径10-36mm

边宽10-25mm

宽12-55mm

直径10-36mm

直径10-

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3 中国钢号表示方法

3.1 一般说明

钢的牌号简称钢号，是对每一种具体钢产品所取的名称，是人们了解钢的一种共同语言。我国的钢号表示方法，执行国家标准《钢铁产品牌号表示方法》（GB/T 221-2008）规定，采用汉语拼音字母、化学元素符号和阿拉伯数字相结合的方法表示，见下表。

1) 钢号中化学元素采用国际化学符号表示，例如Mn、Cr，Mo，Ni……等。

2) 产品名称、用途、特性和工艺方法等，一般从产品名称中选取有代表性的汉语拼音的首位字母或英文单词的首位字母表示，见下表；

3) 产品牌号中的元素含量用质量分数表示。

名称

屈服点

沸腾钢

半镇静钢

镇静钢

特殊镇静钢

氧气转炉（钢）

碱性空气转炉（钢）

易切削钢

碳素工具钢

焊条用钢

高级（优质钢）

特级

矿用钢

压力容器用钢

多层或高压容器用钢

铸钢

轧辊用铸钢

地质钻探钢管用钢

电工用热轧硅钢

电工用冷轧无取向硅钢

电工用冷轧取向硅钢

超级

船用钢

桥梁钢

锅炉钢

精密合金

耐蚀合金

变形高温合金

铸造高温合金

汉字

屈

沸

半

镇

特镇

氧

碱

易

碳

焊

高

特

矿

容

高层

铸钢

铸辊

地质

电热

电无

电取

超

船

桥

锅

精

耐蚀

高合

符号

字体

大写

小写

大写

小写

大写

小写

大写

位置

头

尾

中

头

尾

头

尾

中

头

3.2 分类说明

3.2.1

碳素钢和低合金结构钢牌号组成

1) 第一部分：由前缀符号＋强度值（以N/mm2或MPa为单位），其中通用结构钢前缀符号为代表屈服强度的拼音字母“Q”，专用结构钢的前缀见表3.2.1-1。例如Q235表示屈服点LIYH 培训教材――石化工程建设常用材料

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为235 MPa的碳素结构钢。

表3.2.1-1

产品名称

热轧光圆钢筋

热轧带筋钢筋

管线用钢

采用的汉字及汉语拼音或英文单词

汉字汉语拼音英文单词

热轧光圆钢筋－ Hot Rolled Plain Bars

热轧带筋钢筋－ Hot Rolled Ribbed Bars

管线－ Line

采用字母

HPB

HRB

位置

牌号头牌号头牌号头2) 第二部分（必要时）：钢的质量等级，用A、B、C、D……表示；

3) 第三部分（必要时）：脱氧方式表示符号，即F－沸腾钢；b－半镇静钢：Z－镇静钢；TZ－特殊镇静钢，镇静钢、特殊镇静钢表示符号通常省略，即Z和TZ都可不标。例如Q235-AF表示A级沸腾钢。

4) 第四部分（必要时）：产品用途、特性和工艺方法表示符号，见表3.2.1-2。例如压力容器用钢等，基本上采用碳素结构钢的表示方法，但在钢号最后附加表示用途的字母R。举例见表3.2.1-3

表3.2.1-2

产品名称

锅炉和压力容器用钢

锅炉用钢（管）

低温压力容器用钢

桥梁用钢

耐候钢

高耐候钢

高性能建筑结构用钢

低焊接裂纹敏感性钢

保证淬透性钢

采用的汉字即汉语拼音或英文单词

汉字汉语拼音英文单词

容 Rong －

锅 Guo －

低容 Di Rong －

桥 Qiao －

耐候 Nai Hou －

高耐候 Gao Nai Hou －

高建 Gao Jian －

低焊接裂纹敏感性－ Crack Free

淬透性－ Hardenability

采用字母

GNH

位置

牌号尾牌号尾牌号尾牌号尾牌号尾牌号尾牌号尾牌号尾牌号尾表3.2.1-3

序号

产品名称

碳素结构钢

低合金高强度结构钢

热轧光圆钢筋

热轧带筋钢筋

细晶粒热轧带筋钢筋

冷轧带筋钢筋

预应力混凝土用螺纹钢筋

第一部分

最小屈服强度235N/mm2

最小屈服强度345N/mm2

屈服强度特征值235N/mm2屈服强度特征值335N/mm2屈服强度特征值335N/mm2最小抗拉强度55N/mm2

最小屈服强度830N/mm2

第二部分A级

D级

－

第三部分

沸腾钢

特殊镇静钢

－

第四部分

－

牌号示例Q235AF

Q345D

HPB235

HRB235

HRBF335

CRB550

PSB830

3.2.2

优质碳素结构钢和优质碳素弹簧钢牌号组成

1) 第一部分：以二位阿拉伯数字表示平均碳含量（以万分之几表示）；例如平均碳含量为0.45%的钢，钢号为“45”，它不是顺序号，所以不能读成45号钢。

2) 第二部分（必要时）：较高含锰量的的优质碳素结构钢，加锰元素符号，例如50Mn。

3) 第三部分（必要时）：钢材冶金质量，即高级优质钢－A、特级优质钢－E，优质钢不用字母表示；

4) 第四部分（必要时）：脱氧方式表示符号，即沸腾钢－F、半镇静钢－b、镇静钢－Z，镇静钢通常省略；

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5) 第五部分（必要时）：产品用途、特性或工艺方法表示符号，见下表：

序号

产品名称

优质碳素结构钢

保证淬透性用钢

优质碳素弹簧钢

第一部分

（碳含量）

0.05-0.11

0.47-0.55

0.48-0.56

0.42-0.50

0.62-0.70

第二部分

（锰含量）

0.25-0.50

0.50-0.80

0.70-1.00

0.50-0.85

0.90-1.20

第三部分

优质钢

高级优质钢

特级优质钢

高级优质钢

优质钢

第四

部分

沸腾钢

镇静钢

第五

部分

－

牌号示例

08F

50A

50MnE

45AH

65Mn

3.2.3

合金结构钢和合金弹簧钢牌号组成

1) 第一部分：以二位阿拉伯数字表示钢的平均碳含量（以万分之几计），如40Cr。

2) 第二部分：钢中主要合金元素含量，以化学元素符号及阿拉伯数字表示。具体表示方法为：平均合金含量＜1.5%时，牌号中只标出元素符号，不标明含量；当合金元素平均含量为1.5%～2.49%、2.5%～3.49%、3.5%～4.49%……时，在元素符号后面相应表示为2、3、4……等。例如18Cr2Ni4WA。

3) 第三部分：钢材冶金质量，即高级优质钢－A、特级优质钢－E，优质钢不用字母表示；

4) 第四部分（必要时）：产品用途、特性或工艺方法表示符号，见下表：

序号

产品名称

合金结构钢

第一部分

（碳含量）

0.22-0.29

第二部分

铬1.50-1.80

钼0.25-0.35

钒0.15-0.30

锰1.2-1.6

钼0.45-0.65

铌0.025-0.05

硅1.60-2.00

锰0.70-1.00

第三部分

高级优质钢第四

部分

－

锅炉和压力容器用钢

牌号示例

25Cr2MoVA

锅炉和压力容器用钢

优质弹簧钢

≤0.22

0.56-0.65

特级优质钢优质钢

18MnMoNbER

60Si2Mn

3.2.4

不锈钢和耐热钢牌号组成

1) 牌号采用化学元素符号和表示各元素含量的阿拉伯数字表示。

2) 含碳量用二位或三位阿拉伯数字表示，以万分之几计或十万分之几计（超低碳不锈钢）；

3) 只规定碳含量上限者，当碳含量上限不大于0．10％时，以其上限的3／4表示碳含量；当碳含量上限大于0.10%时，以其上限的4／5表示碳含量。例如：

 含碳量上限为0.08%，含碳量以06表示；

 含碳量上限为0.15%，含碳量以12表示。

 碳含量上限为0.20％，碳含量以16表示；

4) 对超低碳不锈钢(即碳含量不大于0.030％)，用三位阿拉伯数字表示碳含量最佳控制值(以十万分之几计)。例如：

 碳含量上限为0.030%时，其牌号中的碳含量以022表示；

 碳含量上限为0.020％时，其牌号中的碳含量以015表示。

5) 规定上、下限者，以平均碳含量×100表示。例如：

 碳含量为0.16～0.25％时，其牌号中的碳含量以20表示。

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6) 合金元素含量合金元素含量以化学元素符号及阿拉伯数字表示．表示方法同合金结构钢第二部分。钢中有意加入的铌、钛、锆、氮等合金元素，虽然含量很低，也应在牌号中标出。举例见下表：

碳含量

0.08

0.03

0.15～0.25

0.25

铬含量

l8.0～20.0

16.0～19.0

l4.0～16.0

24.0～26.0

镍含量

8.0～ll.0

l.5～3.0

l9.0～22.0

钛含量

0.10～l.0

锰含量

l4.0～6.0

氮含量

0．15～0.30

材料牌号

06Crl9Nil0

022Crl8Ti

20Crl5Mnl5Ni2N20Cr25Ni20

3.2.5

各类焊接用钢牌号表示方法，见下表：

产品名称

冷墩钢

焊接用钢

第一部分

汉字采用字母

铆螺

焊

第二部分

碳含量：0.26%～0.34%

碳含量≤0.10%的高级优质碳素结构钢

碳含量≤0.10%；铬含量：0.80%～1.10%；钼含量：0.40%～0.60%高级优质合金结构钢

顺序号4

顺序号1

第三部分牌号示例铬含量：0.80%～1.10%

ML30CrMo钼含量：0.15%～0.25%

－ H08A

磁性能A级

H08CrMoADT4A

YT1

电磁纯铁电铁

原料纯铁原铁

3.3 钢铁及合金牌号统一数字代号体系

3.3.1

《钢铁及合金牌号统一数字代号体系》（GB/T 17616-2013）给出了钢铁及合金的类型与统一数字代号对照，见下表：

钢铁及合金的类型

合金结构钢

轴承钢

铸铁、铸钢及铸造合金

电工用钢和纯铁

铁合金和生铁

耐蚀合金和高温合金

金属功能材料

低合金钢

杂类材料

粉末及粉末冶金材料

快淬金属及合金

不锈钢和耐热钢

工模具钢

非合金钢

焊接用钢及合金

英文名称

Alloy structural steel

Bearing steel

Cast iron, cast steel and cast alloy

Electrical steel and iron

Ferro alloy and pig iron

Heat resisting and corrosion resisting alloy

Mettallic functional materials

Low alloy steel

Miscellaneous materials

Powders and powder metallurgy materials

Quick quench matels and alloys

Stainless steel and heat resisting steel

Tool and mould steel

Unalloy steel

Steel and alloy for welding

统一数字代号

A×××××

B×××××

C×××××

E×××××

F×××××

H×××××

J×××××

L×××××

M×××××

P×××××

Q×××××

S×××××

T×××××

U×××××

W×××××

3.3.2

不锈、耐蚀和耐热钢细分类与统一数字代号

统一数字代号

S0××××

S1××××

S2××××

S3××××

S4××××

不锈、耐蚀和耐热钢细分类

（暂空）

铁素体型钢

奥氏体－铁素体型钢

奥氏体型钢

马氏体型钢

统一数字代号

S5××××

S6××××

S7××××

S8××××

S9××××

不锈、耐蚀和耐热钢细分类

沉淀硬化型钢

（暂空）

3.3.3

不锈钢分类

序号类型

1 奥氏体型钢

不锈钢热轧钢板牌号

1Cr17Mn6Ni15N；1Cr18Mn8Ni5N；1Cr18Ni9；

1Cr18Ni9Si3；0Cr18Ni9；00Cr19Ni10；0Cr19Ni9N；

0Cr19Ni10NbN；00Cr18Ni10N；1Cr18Ni12；

0Cr23Ni13； 0Cr25Ni20； 0Cr17Ni12Mo2；

不锈钢冷轧钢板牌号

还有：

2Cr13Mn9Ni4

1Cr17Ni7

1Cr17Ni8

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序号不锈钢热轧钢板牌号

00Cr17Ni14Mo2； 0Cr17Ni12Mo2N；00Cr17Ni13Mo2N；

1Cr18Ni12Mo2Ti；0Cr18Ni12Mo2Ti；1Cr18Ni12Mo3Ti；

0Cr18Ni12Mo3Ti；0Cr18Ni12Mo2Cu2；

00Cr18Ni14Mo2Cu2；0Cr19Ni13Mo3；00Cr19Ni13Mo3；

0Cr18Ni16Mo5； 1Cr18Ni9Ti；0Cr18Ni10Ti；

0Cr18Ni11Nb；0Cr18Ni13Si4

奥氏体-铁素体0Cr26Ni5Mo2；00Cr18Ni5Mo3Si2；

型钢

铁素体型钢

马氏体型钢

沉淀硬化型钢

类型不锈钢冷轧钢板牌号

还有：

1Cr18Ni11Si4AlTi

1Cr21Ni5Ti

0Cr13Al；00Cr12；1Cr15；1Cr17；1Cr17Mo；00Cr17Mo；还有：

00Cr18Mo2；00Cr30Mo2；00Cr27Mo 00Cr17

1Cr12；0Cr13；；1Cr13；2Cr13；3Cr13；4Cr13；还有：

3Cr16；7Cr17 1Cr17Ni2

0Cr17Ni7Al

3.4 部分新老钢号对照

3.4.1

碳素钢新、老标准钢号对照。

1) GB/T 700《碳素结构钢》与ISO630：2005《结构钢》的一致性程度为非等效，主要差别如下：

－－不设屈服强度l85 N／mm2和355 N／mm2级的牌号；

－－设195 N／mm2级、215 N／mm2级的牌号Ql95、Q215；

－－Q235和Q275的A级钢磷含量降低0.005%；

－－Q235B级钢按脱氧方法将厚度分两档，且碳含量均为0.20％；

－－厚度小丁25 mm的Q235B级钢材，如供方能保证冲击功值合格，经需方同意，可不作检验；

－－大于80mm～100mm厚的Q275钢材，屈服强度提高10 N／mm2。

－－增加冷弯试验；

－－根据国内情况规定具体的组批规则。

而GB 700-88旧标准主要参照前苏联IOCT380，因此两者的钢号表示方法以及对各钢号所规定的技术要求都不相同，现将新旧标准钢号对照如下。

2) GB/T 700新老标准中钢号对照如下：

GB/T 700-2006标准

钢号技术条件

不分等级，其化学成分和力学性能（ReL,Rm,A和冷弯）均须保证。

Q195 对轧制薄板和盘条等产品，其力学性能的保证条件，可根据产品特点和使用要求，在有关标准中另行规定。

分A、B等级，规定的化学成分和力学性能均须保证

Q215

Q215A不作冲击试验

Q215B 须作室温冲击试验

分A、B、C、D等级，规定的化学成分和力学性能均须保证

Q235A不作冲击试验

Q235

Q235B 须作室温冲击试验

Q235C须作0℃冲击试验

Q235D须作-20℃冲击试验

Q275 分A、B、C、D等级，规定的化学成分和力LIYH

钢号A1

GB 700-88标准

技术条件

A1钢保证的力学性能（ReL,Rm,A和冷弯），B1钢保证的化学成分与Q195相同

A1钢的冷弯试验是附加保证条件

1号钢没有特类钢

A2钢保证的力学性能，C2钢保证的化学成分及力学性能，与Q215钢基本相同

A3钢保证的力学性能，C3钢保证的化学成分及力学性能，与Q235钢基本相同

A3钢附加保证常温冲击试验，用U型缺口试样

C3钢附加保证常温或-20℃冲击试验，试样同上

C5钢保证的化学成分及力学性能，与Q275钢基本C5 培训教材――石化工程建设常用材料

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学性能均须保证

Q275A不作冲击试验

Q275B 须作室温冲击试验

Q275C须作0℃冲击试验

Q275D须作-20℃冲击试验

相同

3) 化学成分

牌号

Q195

Q215

统一数字

代号

U11952

U12152

U12155

U12352

U12355

U12358

U12359

U12752

U12755

U12758

U12759

等级

－

厚度

－

脱氧

方法

F、Z

－

≤40

＞40

－

0.12

0.15

0.22

0.20

0.17

0.24

0.21

0.22

0.20

化学成分，％，不大于

Si Mn P

0.30 0.50 0.035

0.35 1.20 0.045

0.045

0.35 1.40

0.040

0.035

0.045

0.040

0.035

0.040

0.050

0.045

0.050

0.045

0.040

0.035

0.050

0.045

0.040

0.035

Q235

Q275 0.35 1.50

3.4.2

优质碳素结构钢

GB/T 699-2015《优质碳素结构钢》。P≤0.035，S≤0.035

统一数字序号

代号

U20102

U20202

U20452

U21152

U21302

U21652

化学成分，％

牌号10

15Mn

30Mn

65Mn

0.07～0.13

0.17～0.23

0.42～0.50

0.12～0.18

0.27～0.34

0.62～0.70

0.17～0.37

0.35～0.65

0.50～0.80

0.70～1.00

0.90～1.20

0.15

0.25

不大于

0.30

0.25

3.4.3

低合金高强度结构钢目前采用GB/T 1591-2008代替GB/T 1591-94，现将部分新老钢号对照如下：

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新标准

GB/T 1591-2008

Q345

Q390

Q420

Q460

Q500

Q550

Q620

Q690

旧标准

GB/T 1591-94

Q295

Q345

Q390

Q420

Q460

序号

备注

新标准取消Q295强度级别

新标准增加

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4 国外金属牌号表示方法

4.1 日本钢铁牌号表示方法

4.1.1

日本钢铁牌号表示方法概述

JIS （ Japanese Industrial Sandard ）是日本工业标准的代号。牌号一般由三部分组成：

第一部分为前缀字母S表示钢（ Steel ）,F表示铁（ Ferrum ）。

第二部分采用英文字母或假名拼音的罗马字母，表示用途、钢材种类及铸锻件制品等。如 SC 为铸钢， FC 表示灰铸铁等。K表示工具，U表示特殊用途。有时用两个或几个字母组合起来表示钢的品种和类别，如SKS表示合金工具钢（其中的一种）、SUJ表示高碳铬轴承钢，SNCM表示Ni－Cr－Mo钢等。

第三部分为数字，用来表示钢类或钢材序号或坑拉强度最低值（≥××× MPa ）如SS400表示碳素结构钢，其最低抗拉强度值为400MPa。在牌号组成主体之后，根据需要，有时附加表示钢材形状、制造方法及热处理等的后缀字母，以示区别。

4.1.2

各类钢牌号表示方法

1）普通结构钢牌号表示方法

JIS G3101－2010《一般结构用轧制钢材》标准中，用SS×××表示普通结构钢的牌号。第一个 S 表示钢（ Steel ），第二个 S 表示结构的（ Structural ），×××表示抗拉强度最低值（××× MPa），该标准中有SS330、SS440、SS490和SS540四种牌号。

JIS G3106－2008《焊接结构用轧制钢材》标准适用于桥梁、船舶、车辆、石油贮罐、容器及其它用于焊接构件的热轧钢材，材料牌号如下：

材料牌号

SM400A

SM400B

SM400C

SM490A

SM490B

SM490C

SM490YA

SM490YB

SM520B

SM520C

SM570

钢材种类

钢板、钢带、型钢及扁钢

钢板、钢带、型钢

扁钢

钢板、钢带、型钢及扁钢

钢板、钢带、型钢

扁钢

钢板、钢带、型钢及扁钢

钢板、钢带、型钢

扁钢

钢板、钢带、型钢

扁钢

使用厚度，mm

200

100

200

100

特别是对可焊接性良好的钢材作了规定中有400、490、520和570四个强度等级的多个牌号。前三个等级的钢仅控制P、S 含量，后一个强度等级的钢尚需控制C和Mn的含量。Y表示抗拉强度相同的钢，屈服点值略高于同类牌号的钢，除后缀A外，尚可加后缀B、C 。

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2）合金结构钢牌号表示方法

合金结构钢牌号组成部分如下：

单元合金结构钢采用国际化学元素符号表示主要合金元素，如SMn 、SCr等。多元合金结构钢，除Mn外均采用单个字母表示主要合金元素，国际化学元素符号简化为： Cr－C、Ni－N 、Mo－M 、Al－A等，各钢组符号见表4.1.2。主要合金元素含量数字代号：根据元素含量高低，采用表4.1.2-2中偶数字为数字代号。

表4.1.2-1 钢组与符号

钢组

锰钢

锰铬钢

铬钢

铬钼钢

SMn

SMnC

SCr

SCM

符号

镍铬

镍铬钼钢

铝铬钼钢

钢组

SNC

SNCM

SACM

符号

表4.1.2-2 主要合金元素含量（质量分数）数字代号

主要合金元素含量数字代号

锰钢 Mn(%)

锰铬钢

铬钢

铬钼钢

镍铬钢

Mn(%)

Cr(%)

Mo(%)

Ni(%)

Ci(%)

Ni(%)

镍铬钼钢 Cr(%)

Mo(%)

＞1.00～≤1.30

＞0.30～≤0.90

＞0.30～≤0.80

＞0.15～≤0.30

＞1.00～≤2.00

＞0.25～≤1.25

＞0.2～≤0.7

＞0.2～≤1.00

＞0.15～≤0.40

＞1.30～≤1.60

＞0.30～≤0.90

＞0.80～≤1.40

＞0.15～≤0.30

＞2.00～≤2.50

＞0.25～≤1.25

＞0.70～≤2.00

＞0.40～≤0.50

＞0.15～≤0.40

＞1.60

＞0.30～≤0.90

＞1.40～≤2.00

＞1.40

＞1.50～≤0.30

＞2.50～≤3.00

＞0.25～≤1.25

＞2.00～≤3.50

＞1.00

＞0.15～≤0.40

＞0.80～≤1.40

＞0.30～≤0.60

＞3.00

＞0.25～≤1.25

＞3.50

＞0.70～≤1.50

＞0.15～≤0.40

附加符号分为两类，均采用英文字母。

 第一类是基本牌号中加入特殊元素，如易切削钢中加铅，则加注L；

 第二类为保持特殊性能，如保淬透性，牌号尾部加注 H 。

新旧牌号对照示例见表4.1.2-3。

表 4.1.2-3新旧牌号对照示例

新牌号

SMn433

SMnC433

SCr420

旧牌号

SMn1

SMnC3

SCr22

新牌号

SNC631

SNCM815

SACM645

旧牌号

SNC2

SNCM25

SACM1

3）不锈钢牌号表示方法

牌号用SUS ×××表示。×××为三位数字编号，相似于美国的2××、3××等数字系列。

超低碳不锈钢在牌号尾部加字母L；含有Ti 、Se和N ；两个化学成分相近，而个别元素含量略有差别的不锈钢，可在数字后用J1和J2区别。

4）耐热钢牌号表示方法

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SUH 加数字表示耐热钢牌号。在现行标准中仍有部分牌号采用原来的序号（一位或两位数字），另一部分则与不锈钢牌号表示相同。

5）锻件牌号表示方法

锻件用钢牌号前边冠有锻件符号SF ，其后字母代表类别，数字有单个或组合数字，有的牌号末尾还加一定的特殊符号。有关标准及牌号示例见表4.1.2-4。

表 4.1.2-4 锻件标准名称与牌号示例

标准号

JIS G3202

JIS G3203

JIS G3204

JIS G3205

JIS G3214

标准名称

压力容器用碳素钢锻钢制品

高温压力容器用合金钢锻钢制品

压力容器用调质型合金钢锻钢制品

低温压力容器用锻钢制品

压力容器用耐蚀、耐热锻钢制品

牌号示例

SFVC1

SFVA-F1

SFVQ2A

SFL1

SUSF304

6）铸钢牌号表示方法

SC 表示铸钢，各种不同标准规定有不同用途铸钢，牌号示例见表4.1.2-5。

另 JIS G7821-2000 一般工程用铸钢标准等效采用国际标准，其牌号为200-400（W）等，无后缀字母W者为不保证焊接性能用钢。

表4.1.2-5 铸钢标准名称与牌号示例

标准号

JIS G5101

JIS G5111

JIS G5121

JIS G5122

JIS G5131

JIS G5151

JISG5152

标准名称

焊接结构用铸钢

结构用低合金高强度铸钢

不锈、耐蚀铸钢

耐热铸钢

高锰铸钢

高温高压用铸钢

低温高压用铸钢

牌号示例

SC360

SCC3、SCMn2、SCMnCr2、SCMnM3、SCCrM3

SCS1

SCH1

SCMnH

SCPH1

SCPL1

4.1.3

日本各类钢铁牌号符号

分类

结构钢

压力容器用钢

标准名称

一般结构用轧制钢材3101

焊接结构用轧制钢材3106

锅炉和压力容器用碳素钢及钼钢钢板3103

压力容器用钢板3115

中、常温压力容器用碳素钢板3118

锅炉和压力容器用锰钼钢及锰钼镍钢钢板3119

压力容器用调质锰钼钢及锰钼镍钢钢板3120

中、常温压力容器用高强度钢钢板3124

低温压力容器用碳素钢钢板3126

低温压力容器用镍钢钢板3127(-70℃～－196℃)锅炉和压力容器用铬钼钢钢板4109

机械结构用碳素钢钢材4051

机械结构用合金钢4053

锰钢钢及锰铬钢

铬钢钢

铬钼钢

镍铬钢

镍铬钼钢

铝铬钼钢

符号

SS330、SS400、SS490、SS540

SM400、SM490、SM520、SM570

SB410、SB450、SB480、SB450M、SB480M

SPV235、SPV315、SPV355、SPV410、SPV450、SPV490SGV410、SGV450、SGV480

SBV1A、SBV1B、SBV2、SBV3

SQV1A、SQV1B、SQV2A、SQV2B、SQV3A、SQV3B

SEV245、SEV295、SEV345

SLA235A、SLA235B、SLA325A、SLA325B、SLA365、SLA410

SL2N255、SL3N255、SL3N275、SL3N440、SL5N590、SL9N520、SL9N590

SCMV1、SCMV2、SCMV3、SCMV4、SCMV5、SCMV6

S10C、S20C、S40C、S50C、S58C、S20CK……

SMn420等4种，SMnC420、443

SCr415等6种

SCM415等11种

SNC236等5种

SNCM220等11种

SACM645

机械结构用钢

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分类

特殊用途钢

标准名称

不锈钢钢棒

热轧不锈钢钢板及钢带4304

冷轧不锈钢钢板和钢带4305

耐热钢板及钢带4312

符号

SUS-B

SUS304、430、630、……；后缀HP表示钢板，CS表示钢带

SUS304、430、630、……；后缀CP表示钢板，HS表示钢带

SUH309、310、330、660、661

SUH21、409、409L、446

SUS304、310S、316、361Ti、321、347

SGP

STPG370、STPG 410

STS370、STS410、STS480

STPT370、STPT410、STPT480

STPY400

STPA

SUS304TP、SUS304LTP、SUS304HP、……

STPL

SUS304TPY、SUS304LTPY、SUS310STPY

SFVA F11A、SFVA F11B、SFVA F22A、……

SFL1、SFL2、SFL3

SUS F304、F304H、304L、304N、304LN、……

钢管

锻件

一般管道用碳素钢钢管3452

压力管道用碳素钢钢管3454

高压管道用碳素钢钢管3455

高温管道用碳素钢钢管3456

管道用电焊碳素钢钢管3457

管道用合金钢钢管3458

管道用不锈钢钢管3459

低温管道用钢管3460

大直径不锈钢焊接钢管3468

高温压力容器用合金钢锻件3203

低温压力容器用锻件3205

压力容器用不锈钢锻件3214

4.2 美国钢铁产品牌号表示方法

4.2.1

材料标准

ANSI 美国国家标准

AISI 美国钢铁学会标准

ASTM 美国材料与试验协会标准

ASME 美国机械工程师协会标准

API 美国石油学会标准

AWS 美国焊接协会标准

MIL 美国军用标准

4.2.2

ANSI（美国国家标准）牌号表示方法

代号＋字母类号＋序号＋颁布年份

标准代号＋断开号＋原专业标准号＋序号＋颁布年份

如果某个ANSI标准在内容上有补充，其补充件的表示方法是在原标准序号的后面加一英文小写字母。a表示第一次补充，b表示第二次补充。

4) 对于经过复审，被重新确认为继续有效的ANSI标准，一般在该标准号后面注确认年份。

如：ANSI B27.6-1972（R 1983），表示1972年的ANSI B27.6标准在1983年复审后，重新确认有效，其内容无任何变化。

5) ANSI标准的分类

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ANSI标准采用字母和数字混合分类法。其中，字母表示大类，数字表示小类。如：B－机械，B1－螺纹。ANSI标准一级类目字母代号如下表：

代号

行业

建筑

机械

电气与电子

公路交通与安全

食品与饮料

黑色冶金材料与冶金学

有色冶金材料与冶金学

橡胶

化工

纺织

矿业

计量与自动控制

医疗器械

代号

Z109

Z98

行业

材料装运

原子核

木材

纸浆与造纸

摄影与电影

声学、振动、机械冲击与录音

防盗设备

焊接

情报系统

制图、符号与缩写

杂项

皮革

绝热材料

4.2.3

ASTM标准中铸铁、铸钢和锻钢表示方法见下表。

材料名称

铸铁

一般灰口铸铁

阀门管配件灰口铸铁

球墨铸铁

可锻铸铁

耐磨铸铁

铸钢

碳素钢和合金钢

高强度铸钢

奥氏体铸钢

高温受压合金铸钢

耐蚀用高合金铸钢

低温受压用铸钢

一般用压铸钢锻件

牌号组成说明

一位和二位数组，例：26、40、第一位数为序号，第二位数表示最低抗拉强度值50 （1000Psi），有时在数字后加字母表示尺寸种类用A、B、C字母表示

第一组数：最低抗拉强度值（1000PSi）

六位三组数，例80-5506 第二组数：最低屈服强度值（1000PSi）

第三组数：最小伸长率（A）

五位数组，例：32510、5005

百分数＋元素符号＋HC（或LC）百分数代表第一位元素含量。HC：高含碳量，LC：例：20%-Cr-Mo-LC 低含碳量

1. 数字序号＋字母代号，例1Q、A-退火，Q-淬火加回火，N-正火加回火，QA-淬火4QA、15N 加回火后强度较高状态

2. 最低抗拉强度值单位：1000PSi

最低抗拉强度值－屈服强度值表示单位均为：1000PSi

例：90-60

字母（B或C）－数字序号

C＋数字序号

字母组＋平均含碳量＋元素符号，例：CF8M、HK40、CD41MCuLC＋字母（A、B、C）或数字

A＋大写字母＋类号

数字表示含镍量。A、B、C表示碳素钢或含锰碳素钢

A、B、C－按材料强度大小分类

4.2.4

ASTM、SAE和AISI标准中碳素钢和合金钢牌号表示方法

在ASTM、SAE、AISI标准中，碳素钢和合金钢牌号的表示方法基本相同。大都采用四位阿拉伯数字表示，间或在中间或末尾加入字母。例如：1005，94B15，3140等。四位数字中的前两位数字表示钢种类型极其主要合金元素含量。后两位数字表示钢的平均含碳量为万分之几的数值。

1) 第一位数（或第一、二位数）表示如下类别号：

 1－碳素钢；2－镍钢；3－镍铬钢；4－钼钢；5－铬钢；61－铬钒钢；8－低镍铬钢；92－硅锰钢；93、94、97、98－铬镍钼钢。

2) 第二位数（类别号为二位数者无此项）表示如下钢种或合金元素含量：

碳素钢：0－一般碳素钢；1－易切削钢；3－锰结构钢。

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钼钢：1－铬钼钢；3、7－镍铬钼钢；6和8－镍钼钢；0、4、5－含Mo量不同的钼钢。

镍和镍铬钢：用百分数表示平均含镍量。

铬钢：0－铬含量较低；1－铬含量较高。

低镍铬钢：6、7、8、1表示镍和铬含量一定，钼含量不同。

 6表示钼含量0.15～0.25；7表示钼含量0.2～0.3；8表示钼含量0.3～0.4；1表示钼含量0.08～0.15。

3) 第三、四位数表示含碳量平均值，以万分之几表示。有些钢号中间插入B或L：

 B－含硼钢；L－含铅钢。末尾加“H”时，表示对淬透性有一定要求的钢种。有些加前置字母“M”或“MT”：M－机械级，MT－机械用管材。

4.2.5

不锈钢和耐热钢牌号表示方法

这类钢材主要采用AISI标准的编号系统，牌号由三位阿拉伯数字组成，第一位数表示钢的类别。第二、三位数表示顺序号。钢的类别号：

1－沉淀硬化不锈钢；2－Cr-Mn-Ni-N 奥氏体钢；3－CrNi 奥氏体钢；4－高铬马氏体和低碳高铬铁素体钢；5－低碳马氏体钢。

4.2.6

ASTM/SAE工具钢牌号表示方法

ASTM和SAE标准中工具钢牌号由材料类别字母加数字顺序号组成。例如A10、D7和F2等。其类别字母含义见本节英国部分中“英国和美国标准中工具钢材料类别代号说明”。

4.2.7

ASTM和ASME标准的钢号表示方法

美国设计一般均采用ASTM和ASME标准。ASTM标准的钢号，其开头一般冠以字母A、B或E等，接着标以序号数字，最后为年号。A表示钢铁；B表示合金或非铁合金；E表示试验方法。

ASME标准和ASTM标准的钢号表示方法基本相同，唯一差别是ASME的第一个字母为SA。

4.2.8

UNS编号系统

UNS是“UNIFIED NUMBERING SYSTEM”（统一编号系统）的缩写，由美国机动车工程师学会（SAE）和美国材料与试验协会（ASTM）于1967年设计的一种简便的编号系统，其目的在于代替或至少补充现行各标准牌号系统。UNS编号系统的编号方法是由一个字母和五位数字组成。SAE标准号为J1086，ASTM标准号为E527，名称为“金属和合金编号推荐方法（UNS）”。

UNS编号系统使牌号的对照比较简单明了，但并非各国所有的牌号都能在UNS编号系统中找到相同或相似的牌号。这是因为UNS编号系统基本上是反映美国的钢材生产状况，所以，美国以外的众多外国牌号，尚不能在UNS编号系统中找出相同或相似的编号。

4.2.9

UNS系统分类

有色金属和合金

A00001～A99999 铝和铝合金 Z00001～Z99999

C00001～C99999 铜和铜合金 D00001～D99999

E00001～E99999 稀土和稀土类合金（细F00001～F99999

分18小类）

LIYH

黑色金属和合金

锌和锌合金

规定机械性能的钢

灰铸铁、可锻铸铁、珠光体可锻铸铁、球墨铸铁培训教材――石化工程建设常用材料

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有色金属和合金

L00001～L99999 低熔点金属和合金（细分14小类）

M00001～M99999 其他有色金属和合金（细分12小类）

N00001～N99999 镍和镍合金

P00001～P99999 精密金属和合金（细分8 小类）

R00001～R99999 活性和耐热金属与合金

黑色金属和合金

AISI和SAE碳素钢和合金钢（工具钢除外）

AISI H-钢

铸钢（工具钢除外）

其他钢材和黑色合金

耐热钢和耐腐蚀（不锈）钢

工具钢

金属焊料、药皮焊条和管形电极（按焊接熔敷金属成分分类）

G00001～G99999

H00001～G99999

J00001～J99999

K00001～K99999

S00001～S99999

T00001～T99999

W00001～W99999

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5 钢材的尺寸和重量表示方法

5.1 钢材长度尺寸

钢材长度尺寸是各种钢材的最基本尺寸，是指钢材的长、宽、高、直径、半径、内径、外径以及壁厚等长度。钢材长度的法定计量单位是米（m）、厘米（cm）、毫米（mm）。在现行习惯中，也有用英寸（″）表示的，但它不是法定计量单位。

钢材的范围定尺：是节省材料的一种有效措施。范围定尺就是长度或长乘宽不小于某种尺寸，或是长度、长×宽从多少到多少的尺寸范围内交货。生产单位可以按此尺寸要求进行生产供货。

1) 不定尺（通常长度）：凡产品尺寸（长度或宽度），在标准规定范围内，而又不要求固定尺寸的叫不定尺。不定尺长度又叫通常长度（通尺）。按不定尺交货的金属材料，只要在规定长度范围内交货即可。例如，不大于25mm的普通圆钢，其通常长度规定为4-10m。

2) 定尺：按订货要求切成固定尺寸的称为定尺。按定尺长度交货时，所交金属材料必须具有需方在订货合同中指定的长度。例如，合同上注明按定尺长度 5m 交货，则所交货的材料必须都是5m长的，短于5m 或长于5m均为不合格。

3) 倍尺：按订货要求的固定尺寸切成整倍数的称为倍尺。按倍尺长度交货时，所交金属材料的长度必须为需方在订货合同中指定的长度（叫单倍尺）的整数倍数（另加锯口）。例如，需方在订货合同中要求单倍尺长度为 2m ，那么切成 3 倍尺时即为 6m ，并分别加上两个锯口量。倍尺交货时，只允许有正偏差，不允许出现负偏差。

4) 短尺：长度小于标准规定的不定尺长度下限，但不小于允许的最短长度的叫短尺。例如，水、煤气输送钢管标准中规定，允许每批有 10% 的（按根数计算） 2-4m 长的短尺钢管。

4m 即为不定尺长度的下限，允许的最短长度为2m 。

5) 窄尺：宽度小于标准规定的不定尺宽度下限，但不小于允许的最窄宽度的叫窄尺。按窄尺交货时，必须注意有关标准规定的窄尺比例和最窄尺。

5.2 钢材长度尺寸举例

5.2.1

型钢的长度尺寸

1) 圆钢、线材、钢丝尺寸以直径d的毫米（mm）数标定。

2) 方钢尺寸以边长a的毫米(mm)数标定。

3) 六角钢、八角钢尺寸以对边距离s的毫米（mm）数标定。

4) 扁钢的尺寸以宽度b和厚度d的毫米（mm）数标定。

5) 工字钢、槽钢的尺寸以腰高h、腿宽b和腰厚d的毫米（mm）数标定。

6) 等边角钢的尺寸以相等边宽b和边厚d的毫米（mm）数标定。不等边角钢的尺寸以边宽B、LIYH 培训教材――石化工程建设常用材料

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b和边厚d的毫米（mm）数标定。

7) H型钢的尺寸以腹板高度h、翼板宽度b和腹板厚度t1、翼板厚度t2的毫米（mm）数标定。

5.2.2

钢板、钢带的长度尺寸

1) 一般以钢板的厚度d 的毫米（mm）数标定。而钢带则以钢带的宽度b和厚度d的毫米（mm）数标定。

2) 单张钢板有规定的不同尺寸，如热轧钢板有：1mm 厚的钢板，有宽度600×长度2000 mm ；650×2000 mm ；700×1420 mm ；750×1500 mm ；900×1800 mm ；1000×2000 mm 等。

5.2.3

钢管的长度尺寸

1) 一般以钢管的外径D、内径和壁厚S的毫米（mm）数标定。

2) 每种钢管有规定的不同尺寸，如无缝钢管外径 50mm 的，壁厚有2.5-10mm 的15 种；或者说相同壁厚5mm的，外径有32-195mm的29种。又如焊接钢管公称口径25mm的壁厚有3.25mm的普通钢管和4mm的加厚钢管。

5.3 价格影响

序号

费用项目

定尺加价率（%）

内容

1）定尺长度≤12米：加价率为4%；

2）定尺长度＞12米：加价率为 8%

5.4 钢材重量

5.4.1

钢材的理论重量

钢材的理论重量是按钢材的公称尺寸和密度（过去称为比重）计算得出的重量称之为理论重量。这与钢材的长度尺寸、截面面积和尺寸允许偏差有直接关系。由于钢材在制造过程中的允许偏差，因此用公式计算的理论重量与实际重量有一定出入，所以只作为估算时的参考。

5.4.2

钢材的实际重量

钢材实际重量是指钢材以实际称量（过磅）所得的重量，称之为实际重量。实际重量要比理论重量准确。

5.4.3

钢材重量的计算方法

1) 毛重：钢材本身和包装材料合计的总重量。运输企业计算运费时按毛重计算。但钢材购销中是按净重计算。

2) 净重：钢材毛重减去包装材料重量后的重量，即实际重量，称之为净重。在钢材购销中一般按净重计算。

3) 皮重：钢材包装材料的重量，称之为皮重。

4) 重量吨：按钢材毛重计算运费时使用的重量单位。其法定计量单位为吨（1000kg），还有LIYH 培训教材――石化工程建设常用材料

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长吨（英制重量单位1016.16kg）、短吨（美制重量单位907.18kg）。

5) 计费重量：亦称“计费吨”或“运费吨”。运输部门收取运费的钢材重量。不同的运输方式，有不同的计算标准和方法。如铁路整车运输，一般以所使用的货车标记载重作为计费重量。公路运输则是结合车辆的载重吨位收取运费。铁路、公路的零担，则以毛重若干公斤为起码计费重量，不足时进整。

5.5 钢材理论重量计算

钢材理论重量计算的计量单位为公斤（kg）。其基本公式为：

W（重量，kg）＝F（断面积 mm2）× L（长度，m）×ρ（密度，g/cm3）× 1/1000。

钢的密度为：7.85g/cm3，各种钢材理论重量计算公式如下表所示：

名称

圆钢盘条

（kg/m）

螺纹钢

（kg/m）

方钢

（kg/m）

扁钢

（kg/m）

六角钢

（kg/m）

八角钢

（kg/m）

等边角钢

（kg/m）

计算公式

W= 0.006165×d

W= 0.00617×d

W= 0.00785×a

W= 0.00785×b×d

W= 0.006798×s

W= 0.0065×s

W= 0.00785×[d（2b-d）+0.215（R2-2r2）]

22符号意义

d = 直径mm

d= 断面直径mm

a= 边宽mm

b= 边宽mm

d= 厚mm

s= 对边距离mm

b= 边宽

d= 边厚

R= 内弧半径

r= 端弧半径

B= 长边宽

b= 短边宽

d= 边厚

R= 内弧半径

r= 端弧半径

h= 高

b= 腿长

d= 腰厚

t= 平均腿厚

R= 内弧半径

r= 端弧半径

h= 高

b= 腿长

d= 腰厚

t= 平均腿厚

R= 内弧半径

r= 端弧半径

d= 厚

D= 外径

S= 壁厚

不等边角钢

（kg/m）

W= 0.00785 ×[d （B+b

2- d）+0.215 （R - 2

2）r

]

计算举例

直径100 mm的圆钢，求每m 重量。每m重量2=0.006165 ×100=61.65kg

断面直径为12 mm 的螺纹钢，求每m 重量。每2m 重量=0.00617 ×12 =0.89kg

边宽20 mm的方钢，求每m重量。每m重量=0.00785 ×202=3.14kg

边宽40mm，厚5mm的扁钢，求每m重量。每m重量= 0.00785×40×5=1.57kg

对边距离50 mm 的六角钢，求每m 重量。每m 重2量= 0.006798 ×50=17kg

对边距离80 mm 的八角钢，求每m 重量。每m 重2量= 0.0065 ×80=41.62kg

求20 mm ×4mm 等边角钢的每m 重量。从冶金产品目录中查出4mm ×20 mm 等边角钢的R 为3.5 ，r 为1.2 ，则每m 重量= 0.00785 ×[4

×（2 ×20 - 4）+0.215 ×（3.52 - 2 ×1.2

2）]=1.15kg

求30 mm ×20mm ×4mm 不等边角钢的每m 重量。从冶金产品目录中查出30 ×20 ×4 不等边角钢的R 为3.5 ，r 为1.2 ，则每m 重量=

0.00785 ×[4 ×（30+20 - 4）+0.215 ×（3.52

- 2 ×1.2

2）]=1.46kg

求80 mm ×43mm ×5mm 的槽钢的每m 重量。从冶金产品目录中查出该槽钢t 为8 ，R 为8 ，r 为4 ，则每m 重量=0.00785 ×[80 ×5+2 ×8

×（43 - 5）+0.349 ×（82-4

2）]=8.04kg

求250 mm ×118mm ×10mm 的工字钢每m重量。从金属材料手册中查出该工字钢t 为13 ，R 为10 ，r 为5 ，则每m 重量= 0.00785×[250

×10+2×13×（118-10）+0.615×（102-5

2）]=42.03kg

厚度4mm 的钢板，求每m2重量。每m2重量=7.85×4=31.4kg

外径为60mm壁厚4mm的无缝钢管，求每m重量。每m重量=0.02466×4×（60-4）=5.52kg

槽钢

（kg/m）

W=0.00785 ×[hd+2t

2（b - d）+0.349 （R

- r

2）]

工字钢

（kg/m）

W= 0.00785 ×[hd+2t

2（b - d）+0.615 （R

- r

2）]

钢板

（kg/m2）

钢管（包括无

缝钢管及焊接钢管（kg/m）

W= 7.85 ×d

W=0.02466×S（D-S）

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6 金属热处理基础知识

6.1 金属组织

金属：具有不透明、金属光泽良好的导热和导电性并且其导电能力随温度的增高而减小，富有延性和展性等特性的物质。金属内部原子具有规律性排列的固体，即晶体。

合金：由两种或两种以上金属或金属与非金属组成，具有金属特性的物质。

相：合金中成份、结构、性能相同并以界面分开的组成部分。

固溶体：是一个（或几个）组元的原子（化合物）溶入另一个组元的晶格中，而仍保持另一组元的晶格类型的固态金属晶体，固溶体分间隙固溶体和置换固溶体两种。即两种在固态和液态均能相互溶解的元素所形成的单相晶体。

固溶强化：由于溶质原子进入溶剂晶格的间隙或结点，使晶格发生畸变，使固溶体硬度和强度升高，这种现象叫固溶强化现象。

化合物：合金组元间发生化合作用，生成一种具有金属性能的新的晶体固态结构。新形成的化合物具有新的晶体机构，通常具有较高的熔点、较大的硬度，较低的塑性和韧性。

机械混合物：由两种晶体结构混合而成的合金组成物，虽然是两种晶体，却是一种组成成分，具有独立的机械性能。

铁素体：是碳在α-Fe（体心立方结构的铁）中的间隙固溶体，以F 表示。在723℃时，碳的溶解度为0.02％，0℃时仅为0.008％。其强度和硬度都很低，仅比纯铁略高，塑性、韧性较好，适于压力加工。

奥氏体：是碳在γ-Fe（面心立方结构的铁）中的间隙固溶体，以A 表示，在1493℃时的最大溶解度为2.06％，723℃时为0.8％。其强度和硬度较高，塑性、韧性也较好，适于压力加工。

渗碳体：碳和铁形成的稳定化合物（Fe3c），分子式为Fe3C，其硬度高，塑性和韧性极低，即硬而脆。渗碳体不能单独使用，只能作为强化相存在于铁碳合金中。

珠光体：是铁素体与渗碳体相间排列的片状组织，是机械混合物（F+Fe3c 含碳量0.8%），以P

表示。其强度和硬度较高，又具有一定的塑性和韧性，是一种综合力学性能较好的组织，适于压力加工及切削加工。

莱氏体：是铸铁或高碳高合金钢中由奥氏体（或其转变的产物）与碳化物（包括渗碳体）组成的共晶组织（含碳量4.3%）。高温莱氏体以（Ld）表示，低温莱氏体以（Ld）表示其性能与渗碳体相似，即硬而脆。

6.2 铁－碳合金相图

6.2.1

合金相图特性点

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 CM-Cementite（Fe3C）: 渗碳体；铁与碳形成的金属化合物。硬度高，脆性大。

 Ausenite（A）:奥氏体(一种非磁性的固状可溶性含铁碳化物或含碳铁)；碳与γ-Fe形成的间隙固溶体。高温组织，在大于727℃时存在。塑性好，强度和硬度高于F。在锻造、轧制时常要加热到A，可提高塑性，易于加工。

 Ledeburite（Ld）: 莱氏体；A与Fe3C组成的机械混合物。硬度高，塑性差。

 Pearlite（P）: 珠光体；F与Fe3C组成的机械混合物。力学性能介于两者之间。

 Ferrite（F）：铁素体；碳与α-Fe形成的间隙固溶体。强度和硬度低，塑性和韧性好。

 Hypoeutectoid: 亚共析的；

 Hypereutectoid: 过共析的；

点位

A点

C点

D点

S点

G点

E点

P点

Q点

说明

纯铁的熔点

共晶点

渗碳体的熔点

共析点

纯铁的同素异晶转变点

C在γ-Fe中最大溶解度

C在α-Fe中最大溶解度

室温时C在α-Fe中最大溶解度

温度（℃）

1538℃

1148℃

1227℃

727℃

912℃

1148℃

727 ℃

6.2.2

特性线

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连线

ACD

AECF

ECF

PSK

名称

液相线

固相线

A3线

Acm线

共晶线

共析线，又称A1线

说明

液相冷却至此开始析出固相，固相加热至此全部转化为液相

液态合金至此线全部结晶为固相，固相加热至此开始转化

A开始析出F的转变线，加热时F全部溶入A

C在A中的溶解度曲线

含C量2.11 %～6.69%的铁碳合金发生共晶反应，结晶出A与Fe3C混合物---莱氏体Ld

含C量在0.0218 %～6.69%的铁碳合金发生共析反应，产生珠光体P

6.3 热处理工艺

金属热处理是石油化工设备和管道制造和安装中的重要工艺过程之一，与其它加工工艺相比，热处理一般不改变组件的形状和整体的化学成分，而是通过改变组件内部的显微组织，或改变组件表面的化学成分，赋予或改善组件的使用性能。为使金属组件具有所需要的力学性能、物理性能和化学性能，除合理选用材料和各种成形工艺外，热处理工艺往往是必不可少的，其特点是改善组件的内在质量。

热处理工艺一般包括加热、保温、冷却三个过程，有时只有加热和冷却两个过程。这些过程互相衔接，不可间断。金属加热时，组件暴露在空气中，常常发生氧化、脱碳(即钢铁零件表面碳含量降低)，这对于热处理后零件的表面性能有很不利的影响。因而金属通常在可控气氛或保护气氛中加热，也可用涂料或包装方法进行保护加热。

加热温度：是热处理工艺的重要工艺参数之一，选择和控制加热温度，是保证热处理质量的主要问题。加热温度随被处理的金属材料和热处理的目的不同而异，但一般都是加热到相变温度以上，以获得高温组织。

保温：转变需要一定的时间，因此当金属组件表面达到要求的加热温度时，还须在此温度保持一定时间，使内外温度一致，使显微组织转变完全，这段时间称为保温时间。采用高能密度加热和表面热处理时，加热速度极快，一般就没有保温时间，而化学热处理的保温时间较长。

冷却：是热处理工艺过程中不可缺少的步骤，冷却方法因工艺不同而不同，主要是控制冷却速度。一般退火的冷却速度最慢，正火的冷却速度较快，淬火的冷却速度更快。

金属热处理工艺大体可分为整体热处理、表面热处理和化学热处理三大类。整体热处理是对组件整体加热，然后以适当的速度冷却，以改变其整体力学性能的金属热处理工艺。钢铁整体热处理大致有退火、正火、淬火和回火等基本工艺。

退火：是将组件加热到适当温度，根据材料和组件尺寸采用不同的保温时间，然后进行缓慢冷却，目的是使金属内部组织达到或接近平衡状态，获得良好的工艺性能和使用性能，或者为进一步淬火作组织准备。退火有完全退火、等温退火、去应力退火等。

正火：是将组件加热到适宜的温度后在空气中冷却，正火的效果同退火相似，只是得到的组织更细，常用于改善材料的切削性能，也有时用于对一些要求不高的零件作为最终热处理。

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淬火：是将组件加热保温后，在水、油或其它无机盐、有机水溶液等淬冷介质中快速冷却。淬火后钢件变硬，但同时变脆。最常用的冷却介质是盐水，水和油。盐水淬火的组件，容易得到高的硬度和光洁的表面，不容易产生淬不硬的软点，但却易使组件变形严重，甚至发生开裂。而用油作淬火介质只适用于过冷奥氏体的稳定性比较大的一些合金钢或小尺寸的碳钢组件的淬火。

回火：为了降低钢件的脆性，将淬火后的钢件在高于室温而低于650℃的某一适当温度进行长时间的保温，再进行冷却，这种工艺称为回火。淬火与回火关系密切，常常配合使用，缺一不可。回火可以降低脆性、消除或减少内应力、获得组件所要求的机械性能、稳定组件尺寸等；

调质：为了获得一定的强度和韧性，把淬火和高温回火结合起来的工艺，称为调质。

6.4 化学元素对钢的性能的影响

6.4.1

元素描述

1) 碳（C）

钢中含碳量增加，屈服点和抗拉强度升高，但塑性和冲击性降低，当碳量0.23%超过时，钢的焊接性降低。碳含量高还会降低钢的耐大气腐蚀能力；此外，碳能增加钢的冷脆性和时效敏感性。

2) 硅（Si）

在炼钢过程中加硅作为还原剂和脱氧剂，所以镇静钢含有0.15～0.30%的硅。如果钢中含硅量超过0.50～0.60%,硅便作为合金元素。硅能显著提高钢的弹性极限，屈服点和抗拉强度，故广泛用于作弹簧钢。硅量增加，会降低钢的焊接性能。

3) 锰（Mn）

与氧和硫亲和力强。在炼钢过程中，锰是良好的脱氧剂和脱硫剂，非合金钢中锰的含量一般为0.25－0.80%。在碳素钢中加入0.70%以上时就算“锰钢”，较一般钢量的钢不但有足够的韧性，且有较高的强度和硬度，如16Mn钢比Q235屈服点高近40%。含锰11－14%的钢有极高的耐磨性，用于挖土机铲斗，球磨机衬板等。锰量增高，减弱钢的抗腐蚀能力，降低焊接性能。

4) 磷（P）和硫（S）

一般情况下，磷是钢中有害元素，磷能使钢的脆性转变温度急剧升高，即提高了钢的冷脆(低温脆性)，使焊接性能变坏，塑性降低。因此通常要求钢中含磷量小于0.045%，优质钢要求更低些。

硫在通常情况下也是有害元素,晶界上的FeS+Fe共晶熔化，可能导致热加工时钢的开裂。这种现象称为钢的“热脆”或“红脆”。钢中的硫会使钢产生热脆性，降低钢的延展性和韧性，在锻造和轧制时造成裂纹。所以通常要求硫含量小于0.055%，优质钢要求小于0.040%。

5) 铬（Cr）

在结构钢和工具钢中，铬能显著提高强度、硬度和耐磨性，但同时降低塑性和韧性，改善热处理性能。铬又能提高钢的抗氧化性和耐腐蚀性，因而是不锈钢，耐热钢的重要合金元素。

6) 钼(Mo)

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钼能使钢的晶粒细化，提高淬透性和热强性能，在高温时保持足够的强度和抗蠕变能力(长期在高温下受到应力，发生变形，称蠕变)。易于与其他金属合金化，结构钢中加入钼，能提高机械性能。还可以抑制合金钢由于火而引起的脆性。

7) 镍(Ni)

镍能提高钢的强度，而又保持良好的塑性和韧性。镍对酸碱有较高的耐腐蚀能力，在高温下有防锈和耐热能力。但由于镍是较稀缺的资源，故应尽量采用其他合金元素代用镍铬钢。

8) 钛(Ti)

钛是钢中强脱氧剂。它能使钢的内部组织致密，细化晶粒力；降低时效敏感性和冷脆性。改善焊接性能。在铬18镍9奥氏体不锈钢中加入适当的钛，可避免晶间腐蚀。

9) 铌(Nb)

铌能细化晶粒和降低钢的过热敏感性及回火脆性，提高强度，但塑性和韧性有所下降。在普通低合金钢中加铌，可提高抗大气腐蚀及高温下抗氢、氮、氨腐蚀能力。铌可改善焊接性能。在奥氏体不锈钢中加铌，可防止晶间腐蚀现象。

10) 钒(V)

钒是钢的优良脱氧剂。钢中加0.5%的钒可细化组织晶粒，提高强度和韧性。钒与碳形成的碳化物，在高温高压下可提高抗氢腐蚀能力。

11) 钨(W)

钨熔点高，比重大，是贵生的合金元素。钨与碳形成碳化钨有很高的硬度和耐磨性。在工具钢加钨，可显著提高红硬性和热强性，作切削工具及锻模具用。

12) 钴(Co)

钴是稀有的贵重金属，多用于特殊钢和合金中，如热强钢和磁性材料。

13) 氮(N)

氮能提高钢的强度，低温韧性和焊接性，增加时效敏感性。

6.5 合金元素在钢中的作用

合金

元素

对淬透型

的影响

强

弱

中等

强

很强

中等

强

无作用

很弱

形成碳

化物倾向

弱

促进石墨化

不形成

中等

比铬强

强

比V强

不形成

细化

晶粒

促进长大

弱

中等

强

最强

强

强化

铁素体

强

最强

中等

弱

强

中等

其它

可用于形成奥氏体

提高低温韧性，可用于形成奥氏体

提高康蚀性及高温强度

显著提高高温强度，消除回火脆性

作用不如Mo

细化晶粒的元素之一

细化晶粒比V强

用于氮化钢

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第 30 页共

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7 金属材料的机械性能

7.1 概述

金属材料的性能一般分为工艺性能和使用性能两类。金属材料工艺性能的好坏，决定了它在制造过程中加工成形的适应能力。由于加工条件不同，要求的工艺性能也就不同，如铸造性能、可焊性、可锻性、热处理性能、切削加工性等。使用性能是指机械零件在使用条件下，金属材料表现出来的性能，它包括机械性能、物理性能、化学性能等。金属材料使用性能的好坏，决定了它的使用范围与使用寿命。

在石油化工行业中，设备和管道都是在高温、高压和有腐蚀性介质中使用，且在使用过程中都将承受不同载荷的作用。在设计中，要考虑金属材料能够在载荷和腐蚀性环境下具有一定的抵抗破坏的性能，即材料应具有一定的机械性能（或称为力学性能）和抗腐蚀能力。金属材料常用的机械性能包括：强度、塑性、硬度、冲击韧性、多次冲击抗力和疲劳极限等，它是设备和管道设计和选材时的主要依据。

7.2 强度

强度是指金属材料在静荷作用下抵抗破坏（过量塑性变形或断裂）的性能。由于载荷的作用方式有拉伸、压缩、弯曲、剪切等形式，所以强度也分为抗拉强度、抗压强度、抗弯强度、抗剪强度等。各种强度间常有一定的联系，使用中一般较多以抗拉强度作为最基本的强度指标。

抗拉强度（Rm）为在拉伸应力－应变曲线上的最大应力点。

屈服强度（ReL）为试样加载后再卸载，以不出现残留的永久变形为标准，材料能够完全弹性恢复的最高应力。

7.3 塑性

塑性是指金属材料在载荷作用下，产生塑性变形（永久变形）而不破坏的能力。金属材料塑性的好坏一般用二个指标来衡量：

1) 延伸率A：表明试样在拉伸试验破坏时，产生了百分之几的塑性伸长量，单位为％。

2) 断面收缩率Z：表明试样在拉伸试验发生破坏时，缩颈处产生的塑性变形率，单位为％。

7.4 硬度

硬度是衡量金属材料软硬程度的指标，也是衡量材料耐磨性的指标。测定硬度方法最常用的是压入硬度法，它是用一定几何形状的压头在一定载荷下压入被测试的金属材料表面，根据被压入程度来测定其硬度值。

常用的方法有布氏硬度（HB）、洛氏硬度（HRA、HRB、HRC）和维氏硬度（HV）等方法。

LIYH 培训教材――石化工程建设常用材料

第 31 页共

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根据经验钢材的硬度与其抗拉强度有如下近似关系：轧制、正火的低碳钢Rm =0.36HB；轧制、正火的中碳钢或低合金钢钢Rm =0.35HB；硬度为250～400，经热处理的合金钢Rm =0.33HB。

7.5 疲劳

强度、塑性、硬度都是金属在静载荷作用下的机械性能指标。实际上，许多管道和设备是在循环载荷下工作的，在这种条件下设计时要考虑材料的疲劳损伤。

7.6 冲击韧性

快速作用于机件上的载荷称为冲击载荷，金属在冲击载荷作用下抵抗破坏的能力叫做冲击韧性。

冲击功Ak：冲击功是衡量钢材塑性、确定钢材是否产生脆性破坏的一个指标。单位为焦耳（J）。钢材在进行缺口冲击试验时，消耗在试样上的能量，称为冲击功，用A k 表示。消耗在试样单位截面上的冲击功，即为冲击韧性，用ak 来表示。

在同一温度，由不同材料做成的相同的冲击试件，冲击功越大，表示材料韧性越好。

脆性转变温度：金属的韧性状态向脆性状态转化的温度称为脆性转变温度。材料的脆性转变温度愈低，材料的低温冲击韧性愈好。碳素结构钢的脆性转变温度为-20℃（为什么碳素结构钢的设计温度不能低于－20℃）。

目前确定脆性转变温度的普遍方法是，把冲击值降到某一特定允许的最低冲击值的温度，作为该材料的脆性转变温度。

7.7 温度对材料的影响

7.7.1

高温对材料的影响

碳素钢一般不推荐在高于425℃温度下长期使用（碳化物的石墨化倾向）；

奥氏体钢的使用温度高于525℃时，钢中含碳量应不小于0.04％；

钢材的蠕变温度通常碳钢在 300～350℃；

低合金钢在400～450℃时应考虑蠕变问题。

7.7.2

低温对材料的影响

材料在低温下其原子周围的自由电子活动能力减弱和“粘结力”的增加而使金属呈现脆性。当温度低于该临界温度时（脆性转变温度，每种材料，都有这样一个温度），材料的冲击韧性会急剧降低。常用低温冲击韧性（冲击功）来衡量材料的韧性。材料在脆性转变温度以上使用；可在低温下使用的条件是：受压元件的设计温度虽然低于-20℃，但其薄膜应力小于或等于钢材常温标准屈服强度的六分之一，且不大于50MPa 的工况（低温低应力工况）。

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8 压力容器用钢板标准

8.1 钢板标准

标准代号

GB 713-2014

厚度范围牌号备注

3～200 Q245R、Q345R、Q370R、Q420R 增加了3个牌、18MnMoNbR、13MnNiMoR、15CrMoR、号

14Cr1MoR、12Cr2Mo1R、12Cr1MoVR、12Cr2Mo1VR、07Cr2AlMoR

GB 3531-2014 低温压力容器用钢板 6～120 16MnDR、15MnNiDR、15MnNiNbDR 、-20℃～-70℃09MnNiDR、08Ni3DR、06Ni9DR

GB 24510-2009 低温压力容器用9%Ni钢板 ≤50 9Ni490、9Ni590A、9Ni590B

GB 19189-2011 压力容器用调质高强度钢板 10～60 07MnMoVR、07MnNiVDR、12MnNiVR、新标准降低了07MnNiMoDR P和S含量

GB/T 4237-2015 不锈钢热轧钢板和钢带 2～200 所有不锈钢

GB/T 4238-2015 耐热钢钢板和钢带 0.1～200所有不锈钢

YB/T 4282-2012 压力容器用热轧不锈钢复合钢

板

NB/T 47002-2009 压力容器用爆炸焊接复合板 ≥8 爆炸焊接不锈钢-钢复合板

标准名称

锅炉和压力容器用钢板

8.2 GB 713锅炉和压力容器用钢材新旧材料对照

GB 713-2014 GB 713-2008 GB 713-1997 GB 6654-1996

Q235R Q235R 20g 20R

Q345R（3～200mm） Q345R（3～200mm） 16Mng、19Mng 16MnR（6～120mm）

Q370R Q370R 15MnNbR

Q420R

18MnMoNbR 18MnMoNbR 18MnMoNbR

13MnNiMoR 13MnNiMoR 13MnNiCrMoNbg 13MnNiMoNbR

15CrMoR 15CrMoR 15CrMog 15CrMoR

12Cr1MoVR 12Cr1MoVR 12Cr1MoVg

14Cr1MoR 14Cr1MoR

12Cr2Mo1R 12Cr2Mo1R

12Cr2Mo1VR

07Cr2AlMoR

GB 713-2014（锅炉和压力容器用钢板）已取代GB 713-2008、GB 713-1997（锅炉用钢板）和GB 6654-1996（压力容器用钢板）

降低了各牌号的S、P含量上限；

提高了各牌号的夏比V型冲击吸收能量指标；

8.3 GB 3531低温压力容器用钢板

8.3.1

《低温压力容器用钢板》(GB 3531-2014)增加3种材料，化学成分如下表：

化学成分，％

牌号

16MnDR

≤0.20

0.15-0.50

0.15-0.35

Mn Ni

－

≤0.05

－

≤0.05

－

P S

不大于

≥0.020 0.0200.010Als

≥0.020 0.0200.0081.2-1.6 ≤0.40

15MnNiDR ≤0.18

15MnNiNbDR ≤0.18

09MnNiDR ≤0.12

08Ni3DR

LIYH

≤0.10

1.2-1.6 0.2-0.6 －

1.2-1.6 0.3-0.7 －

1.2-1.6 0.3-0.8 －

0.30-0.83.25-3.7≤0.12

0 0

0.015-0.－ 0.0200.008040

≤0.04 ≥0.020 0.0200.008－－ 0.0200.008培训教材――石化工程建设常用材料

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0.15-0.30.30-0.88.50-10.≤0.10 ≤0.01 －

5 0 00

名称更改为低温压力容器用钢板（2008版原名：低温压力容器用低合金钢钢板）

增加了3个牌号15MnNiNbDR、08Ni3DR、06Ni9DR；

降低了各牌号的S、P含量上限；

提高了各牌号低温冲击吸收能量；

06Ni9DR ≤0.08 － 0.0080.004

8.3.2

试验温度

牌号

16MnDR

交货状态

正火或正火＋回火

钢板厚度(mm)

6-60＞60－1206-6010-606-1206-1005-50最低试验温度(℃)

－40

－30

－45

－50

－70

－100

－196

冲击吸收能量(KV2/J)

476MnNiDR

15MnNiNbDR

09MnNiDR

08Ni3DR 正火或正火＋回火或淬火＋回火

06Ni9DR 淬火＋回火

8.4 GB 24510低温压力容器用9%Ni钢板

8.4.1

《低温压力容器用9%Ni钢板》(GB 24510-2009)包括3种材料，其化学成分如下表：

牌号

C Si Mn

化学成分，％

P S

不大于

0.015 0.010

8.5-10.00.010 0.005

≤0.25Cu

≤0.35

≤0.05

≤0.01

≤0.109Ni490

9Ni590A

≤0.10

9Ni590B

≤0.35 0.3-0.8

8.4.2

试验

牌号

9Ni490

9Ni590A

9Ni590B

钢板厚度

≤30

＞30－50

≤30

＞30－50

≤30

＞30－50

屈服强度

MPa

≥490

≥480

≥590

≥575

≥590

≥575

拉伸试验

抗拉强度

MPa

640-830

680-820

断后伸长率

％

≥18

V型冲击试验

冲击吸收能量

试验温度℃ 横向试验

－196

≥40

≥50

≥80

8.5 GB 19189压力容器用调质高强度钢板

《压力容器用调质高强度钢板》（GB 19189-2011）包括4种材料，其化学成分如下表：

化学成分，％

牌号

07MnMoVR

07MnNiVDR

07MnNiMoDR

12MnNiVR

≤0.09

Si Mn P S

≤0.01Ni

≤0.4Cr

≤0.30≤0.3≤0.3≤0.3Mo

0.1-0.3

V Pcm

≤0.2≤0.210.15-0.40

0.15-0.≤0.09

0.15-0.≤0.15

1.2-1.6≤0.0201.2-1.6≤0.018≤0.0080.2-0.51.2-1.6≤0.016≤0.0050.3-0.61.2-1.6≤0.020≤0.010.15-0.4

0.02-0.06

0.02-0.≤0.3

0.1-0.3 ≤0.06 ≤0.21≤0.3

0.02-0.06

≤0.25LIYH 培训教材――石化工程建设常用材料

第 34 页共

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Pcm：焊接裂纹敏感性组成，按如下公式计算:

Pcm＝C+Si/30+(Mn+Cu+Cr)/20+Ni/60+Mo/l5+V/l0+5B (％).

8.6 GB/T 4237不锈钢热轧钢板和钢带

8.6.1

钢板和钢带规格

形态

厚钢板

宽钢带、卷切钢板、纵剪宽钢带

窄钢带、卷切钢板

公称厚度

＞3～≤200

≥2～≤25.4

≥2～≤13

公称宽度

≥600～≤4800

≥600～≤2500

＜600

8.6.2

检验项目

GB/T 4237不锈钢热轧钢板和钢带，检验项目包括：化学成分、拉伸试验、弯曲试验、硬度、耐腐蚀性能、晶粒度、尺寸、外形、表面质量，它比GB/T 4238（耐热钢热轧钢板和钢带）多一项耐腐蚀性能检验。

8.6.3

碳素钢板适用范围

GB 150对Q235B 和Q235C的容器壳体用钢板的使用限制如下：

1) Q235B容器壳体用钢板

 P≤0.035％、S≤0.035％；

 设计压力 ≤1.6MPa；

 设计温度 20～300℃；

 钢板厚度不大于16mm；

 不得用于毒性程度为高度或极度危害的介质。

2) Q235C 容器壳体用钢板

 P≤0.035％、S≤0.035％；

 设计压力 ≤1.6MPa；

 设计温度 0～300℃；

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第 35 页共

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 钢板厚度不大于16mm；

 不得用于毒性程度为高度或极度危害的介质。

8.7 检验项目比较

序号

试验项目1

化学成分

○

拉伸试验

○

弯曲试验

○

硬度

晶粒度

○

耐腐蚀性

尺寸

□

○

表面质量

□

○

常温冲击

●

低温冲击

●

高温拉伸

○

超声波探伤

□

备注

GB 713

GB 3531

GB/T 4237

GB/T 4238

○：每炉（批）取样数量1；◎：每炉罐号取样数量2；●：每炉罐号取样数量3；

△：供需双方协议；□：逐张。▲任一张或任一卷1个

▲

△

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第 36 页共

59 页

9 工艺管道

9.1 管材的分类

9.1.1

按生产方法分类

1) 无缝管：热轧（挤压、扩）、冷拔（轧）

2) 焊管

 按生产工艺分－－埋弧焊、电阻焊（高频、低频）、气焊

 按焊缝形式分－－直缝、螺旋缝

9.1.2

按壁厚分类－－薄壁钢管、厚壁钢管

9.1.3

按用途分类－－管道用钢管、地质钻探用钢管、容器钢管、化学工业用钢管等。

9.2 无缝钢管标准及用途

序号钢管名称及标准

1 结构用无缝钢管

（GB/T 8162-2008）

用途

用于机械结构、一般工程结构用无缝钢管。优质碳素结构钢GB/T 699；低合金高强度结构钢GB/T 1591；合金结构钢GB/T 3077；牌号10、20、45、20Mn、Q235、Q345等

流体输送用无缝钢管适用于输送流体用一般无缝钢管。牌号为10、20符合GB/T 699；Q345、（GB/T 8163-2008） Q390、Q420、Q460符合GB/T 1591。

低中压锅炉用无缝钢管适用于制造各种低压和中压锅炉用的优质碳素结构钢无缝钢管。材质为（GB 3087-2008） 10、20符合GB/T 699。

高压锅炉用无缝钢管适用于制造高压以及以上压力的蒸汽锅炉、管道用无缝钢管。代表材质为（GB 5310-2008） 20G、15CrMoG、12Gr1MoVG等。

高压化肥设备用无缝钢管适用于高压化肥设备和管道用优质碳素钢和低合金无缝钢管。材质为10、（GB 6479-2013） 20、Q345（B、C、D、E）、12CrMo、15CrMo、12Cr2Mo、12Cr5Mo、10MoWVNb、12SiMoVNb。

石油裂化用无缝钢管

适用于石油化工用的炉管、热交换器管和压力管道用无缝钢管。其代表材（GB 9948-2013）质为20、15CrMo、1Cr5Mo、1Cr19Ni11Nb等。

结构用不锈钢无缝钢管适用于一般结构及机械结构用不锈钢无缝钢管。其代表材质为03Cr13、（GB/T 14975-2012） 0Cr18Ni9、1Cr18Ni9Ti、0Cr18Ni12Mo2Ti等。

流体输送用不锈钢无缝钢管适用于流体输送用不锈钢无缝钢管。代表材质为0Cr13、0Cr18Ni9、（GB/T 14976-2012） 1Cr18Ni9Ti、0Cr17Ni12Mo2、0Cr18Ni12Mo2Ti等。

锅炉、热交换器用不锈钢无缝适用于锅炉、热交换器用奥氏体不锈钢无缝钢管。代表材质为0Cr13、0Cr18Ni9、1Cr18Ni9Ti、0Cr17Ni12Mo2、0Cr18Ni12Mo2Ti等。钢管

GB 13296-2013

低温管道用无缝钢管适用于－45℃级～－100℃级低温压力容器管道以及低温热交换器管道用GB/T 18984-2016（2017年9无缝钢管（热轧：WH；冷拔：WC）。牌号为16MnDG、10MnDG、09DG、09Mn2VDG、月实施） 06Ni3MoDG。

石油天然气工业管线输送系替代GB/T 9711.1-1997；GB/T 9711.2-1999；GB/T 9711.3-2005

统用钢管GB/T 9711-2011

9.3 焊接钢管

9.3.1

焊接钢管的工艺类型

焊接钢管按制造工艺区分有三种：

1) 电阻焊（ＥＲＷ：resistance welding)是将被焊工件压紧于两电极之间，并施以电流，利用电流流经工件接触面及邻近区域产生的电阻热效应将其加热到熔化或塑性状态，使之LIYH 培训教材――石化工程建设常用材料

第 37 页共

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形成金属结合的一种方法。

2) 螺旋埋弧焊（ＳＳＡＷ）：螺旋焊接钢管是指用钢带或钢板经常温挤压成型,弯曲变形为圆形、方形等形状后，再以自动双丝双面埋弧焊工艺焊接而成的钢管

3) 直缝埋弧焊（ＬＳＡＷ）：钢板卷制后焊接。

9.3.2

焊接钢管的标准及用途

序号

钢管名称及标准

低压流体输送用焊接钢管

（GB/T 3091-2015）

用途

适用于水、空气、采暖蒸汽、蒸汽等低压流体输送用焊接钢管。包括ERW、LSAW、SSAW。牌号为Q195、Q215A、Q215B、Q235A、Q235B符合GB/T 700；Q295A、Q295B、Q345A、Q345B符合GB/T 1591。

流体输送用不锈钢焊接钢管主要用于输送低压腐蚀性介质。代表材质为0Cr13、0Cr19Ni9、00Cr19Ni11、（GB/T 12771-2008） 00Cr17、0Cr18Ni11Nb、0017Cr17Ni14Mo2等。

普通流体输送管道用埋弧焊以热轧钢带卷作管坯，经常温螺旋成型，采用双面自动埋弧焊或单面焊法钢管制成的用于水、煤气、空气和蒸汽等一般低压流体输送用埋弧焊钢管。

（SY/T 5037-2012）牌号：Q195、Q215、Q235。

普通流体输送管道用直缝高以热轧钢带卷作管坯，经常温螺旋成型，采用高频搭接焊法焊接，用于承频焊钢管压流体输送钢管。钢管口径大，输送效率高，并可节省铺设管线的投资。（SY/T 5038-2012）主要用于铺设输送石油、天然气等的管线。牌号：Q195、Q215、Q235。

机械机构用不锈钢焊接钢管主要用于机械、汽车、自行车、家具、宾馆和饭店装饰。其代表材质0Cr13、（GB/T 12770-2012） 1Cr17、00Cr19Ni11、1Cr18Ni9、0Cr18Ni11Nb等。

直缝电焊钢管适用于一般用途的外径不大于630ｍｍ的直缝高频电阻焊焊接钢管。其代(GB/T 13793-2016)2017年7表材质GB/T 699中的08、10、15、20，GB/T 700中Q195、Q215A、Q2158、月实施 Q235A、Q2358、Q235C和GB/T l591中Q295A、Q295B、Q345A、Q345B、Q345C5

9.4 复合管

9.4.1

钢塑复合管、大口径涂敷钢管

钢塑复合管以热浸镀锌钢管作基体，经粉末熔融喷涂技术在内壁（需要时外壁亦可）涂敷塑料而成，性能优异。可广泛应用于自来水、煤气、化工产品等流体输送及取暖工程，是镀锌管的升级换代产品。

涂敷钢管是在大口径螺旋焊管和高频焊管基础上，根据不同的需要涂敷聚氯乙烯（PVC）、聚乙烯（PE）、环氧树脂（EPOZY）等各种不同性能的塑料涂层，具有抗腐蚀性强，可耐强酸、强碱及其它化学腐蚀，管道表面光滑，能降低输送时的阻力，提高流量及输送效率，减少输送压力损失。广泛应用于自来水、天然气、石油、化工、医药、通讯、电力、海洋等工程领域。

9.4.2

钢与钢复合管

9.4.3

钢骨架复合管

9.5 常用钢管的检验项目

9.5.1

无缝钢管

序号 1 2 34 5 6 7891011121314

20钢

检验项目

LIYH

化学常温高温硬度冲击液压压扁弯曲扩口低倍非金超声涡流磁粉晶粒显微脱碳卷边晶间成分拉伸拉伸试验试验试验试验试验试验检验属夹波探探伤探伤

度检组织层检试验腐蚀试验

试验

杂物伤

验

检验

验

试验16 17 18 19 培训教材――石化工程建设常用材料

第 38 页共

59 页

GB/T 8163 ○ ◎ ●◎◎◎ ●●●

GB 3087 ○ ◎ ◎ ●◎◎◎◎ ●●●

GB 6479

GB 9948

GB 5310

○ ◎

△ ●◎◎◎

▲▲◎◎◎◎◎◎◎◎◎●●●●●●●●●

◎ △ ●◎ △ ●◎◎○ ◎ ◎◎ ◎ ◎

○：每炉取1个试样；◎：每批在二根钢管上各取1个试样；●：逐根；△：每批在二根钢管上各取一组3个试样；□：合同要求，每批在二根钢管上各取1个试样；焊接钢管；▲：每批在二根钢管上取一组2个试样；

序号

检验项目

熔炼分析

成品分析

3拉伸试验4

焊接接头拉伸试验

焊缝横向弯曲试验

弯曲试验

7压扁试验8导向弯曲试验9液压试验10超声波检验11涡流探伤检验12射线探伤检验13镀锌层重量测定△

14镀锌层均匀性试验△

15 16 17 18 19镀锌层附着力检验

非金属夹杂物

焊缝横向弯曲试验

晶间腐蚀试验

焊接接头冲击试验

20卷边试验GB/T 3091 ○ ○ ▲GB/T 12771 ○ △▲

▲ ◎▲▲

●●●

▲

▲▲ ▲ ▲ □○：每炉取一次；▲：每批在一根管道上取一个试样；●：逐根；◎：每批在一根钢管上各取2个试样；△：每批在二根钢管上各取一组1个试样；□：协商确定

9.5.2

价格影响

序号

费用项目内容

1）GB8163和GB3087检验项目有水压检验、超声波检验、涡流检验和漏磁检验四项，凡企业订货时在上述四项检验项中选择一项作为检验要求订货时按照执行价格执行（除超声波检验要求超过标准规定外），如选二项作为检验要求订货时，在执行价格的基础上加150元/吨，如选三项作为检验要求订货时，在执行价格的基础上加300元/吨，如四项全选，在执行价格的基础上加450元/吨。对超声波检验要求超过标准规定的加价办法是：在上述加价的基础上C10级另加30元/吨、C8级另加50元/吨、C5级另加70元/吨。

2）GB9948、GB5310和ASTM A106 碳素无缝钢管的超声波检验统一按照C5级执行，另外的检测项目有水压检验、涡流检验和漏磁检验三项，凡企业订货时在上述三项检验项中选择一项作为检验要求订货时按照执行价格执行，如选二项作为检验要求订货时，在执行价格的基础上加150元/吨，如选三项作为检验要求订货时，在执行价格的基础上加300元/吨。

1）10吨（含）以上吨公里单价为0.4元/吨公里；

2）10吨以下吨公里单价为0.48元/吨公里

附加检测费加价

运费

(元/吨公里） 单一规格钢管一次订货批量≥100吨时，订单价格在当期协议执行价格的基础上优惠100元/吨（含税）。

 多个规格钢管一次订货批量≥500吨，且每个规格钢管一次订货批量均≥30吨时，订单价格在当期协议执行价格的基础上优惠100元/吨（含税）。

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10 压力管道器材选用

10.1 钢管的选用要求

10.1.1

压力管道应当采用流体输送用钢管，不得使用结构用钢管。

10.1.2

设计压力大于10MPa高温高压管道应采用无缝钢管，其制造要求应符合GB 5310《高压锅炉用无缝钢管》。

10.1.3

输送极度和高度危害介质、可燃介质或压力温度参数较高或承受机械振动、压力脉动及温度剧烈变化的的管道宜选用无逢钢管。

10.1.4

电熔焊钢管的焊缝为完全冶金结合，焊缝综合机械性能好。其使用条件根据焊缝检验要求而定。经过100％射线检验的焊接钢管等同于无缝钢管。但按照ASME B31.3新版规定，温度较高时，尚需考虑焊缝的强度降低系数。

10.1.5

直缝电焊钢管使用温度，碳钢管不超过425℃，低碳奥氏体不锈钢不超过600℃。

10.1.6

螺旋缝埋弧焊钢管主要用于不超过300℃的非极度、高度危害介质管道。

10.1.7

电阻焊钢管的焊缝为非完全冶金结合，其综合性能差，不适用于高温，电阻焊碳钢直缝钢管，宜用于温度不超过200℃的无毒介质管道。

10.1.8

GB 3087《低中压锅炉用无缝钢管》用于设计压力不大于10MPa 的汽水管道。

10.1.9

GB/T 3091-2008《低压流体输送用焊接钢管》适用于水、污水、燃气、空气、采暖蒸汽等低压流体输送用。

10.2 钢管公称尺寸及外径系列

公称直径

100

125

150

200

250

300

350

400

钢管外径

欧洲体系

系列Ⅰ 系列 Ⅱ

17.2 14

21.3 18

26.9 25

33.7 32

42.4 38

48.3 45

60.3 57

76.1 76

88.9 89

114.3 108

139.7 133

168.3 159

219.1 219

273.0 273

323.9 325

355.6 377

406.4 426

美洲体系

系列Ⅰ

21.3

26.9

33.7

42.4

48.3

60.3

88.9

114.3

141.3

168.3

219.1

273.0

323.9

355.6

406.4

公称直径

450

500

600

700

800

900

1000

1200

1400

1600

1800

2000

2200

2400

2600

2800

3000

钢管外径

欧洲体系

系列 Ⅰ 系列 Ⅱ

457 480

508 530

610 630

711 720

813 820

914 920

1016 1020

1220

1420

1620

1820

2020

2200

2400

2600

2800

3000

美洲体系

系列Ⅰ

457

508

610

711

813

914

1016

1219

1422

1626

1829

2032

2220

2420

2620

2820

3020

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10.3 钢管的壁厚系列

10.3.1

以管子表号(Sch)表示管壁厚度

这种表示方法是美国国家标准协会ASME B36.10《焊接和无缝钢管》标准规定的。管子表号(Sch)由下列算式确定：

Sch = P/ S×1000

式中: P - 设计压力，MPa；

S - 设计温度下材料的许用应力，MPa.

计算的表号圆整得到规定表号，它仅仅与强度有关联，不包含刚度和各种裕量的要求。

 ASME B36.10M 和JIS 标准中规定的表号系列为Sch10， 20， 30， 40， 60， 80，

100，120，140，160。

 ASME B36.19M 和JIS 标准中规定的奥氏体不锈钢管表号系列为Sch5S， 10S， 20S，40S，80S。

 SH/T 3405 规定的管子壁厚表号系列与ASME 标准类似，对于奥氏体不锈钢管，表号系列包括Sch5S， 10S， 20S，40S，80S；对于其他材料的钢管，表号系列包括Sch 20，

30， 40， 60， 80， 100，120，140，160，XXS。

10.3.2

以管子重量表示管壁厚度

美国MSS 和ANSI 规定了以管子重量表示壁厚的方法。该标准将管子壁厚按重量分三种:

 标准重量管以STD 表示

 加厚管以XS 表示

 特厚管以XXS 表示

10.3.3

以名义壁厚表示管壁厚度

10.3.4

各种标准的壁厚表示方法

序号

标准号

GB 3087

GB 5310

GB 6479

GB 9948

GB/T 14975

GB/T 14976

GB/T 18984

GB/T 8162

GB/T 8163

GB/T 21832

GB/T 3091

GB/T 12771

GB/T 13793

SY/T 5037

标准名称

低中压锅炉用无缝钢管

高压锅炉用无缝钢管

高压化肥设备用无缝钢管

石油裂化用无缝钢管

结构用不锈钢无缝钢管钢

流体输送用不锈钢无缝钢管

低温管道用无缝钢管

结构用无缝钢管

输送流体用无缝钢管

奥氏体-铁素体型双相不锈钢焊接钢管

低压流体输送用焊接钢管

流体输送用不锈钢焊接钢管

直缝电焊钢管

低压流体输送管道用螺旋缝埋弧焊钢管

管子尺寸规格表示方法

按GB/T 17395

按GB/T 21835

本标准

备注

1) GB/T 17395－2008《无缝钢管尺寸、外形、重量及允许偏差》的尺寸系列与GB/T 21835－2008《焊接钢管尺寸及单位长度重量》一致：

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 钢管的外径分为三个系列：系列l、系列2和系列3。系列1是通用系列，属推荐选用系列；系列2是非通用系列；系列3是少数特殊、专用系列。

 普通钢管的外径分为系列l、系列2和系列3；精密钢管的外径分为系列2和系列3；不锈钢管的外径系列1、系列2和系列3。

 所有标准均可供应GB／T 17395和GB/T 21835规定以外尺寸的钢管。

2) SH/T 3405-2012《石油化工钢管尺寸系列》等效采用了美国ASME B36.10和ASME B36.19的管子规格表示方法：以公称直径和管表号来表示管子规格。碳素钢、合金钢无缝钢管的公称直径范围为DN6～DN900；焊接钢管的公称直径范围为DN150～DN3400；

10.4 管法兰选用

10.4.1

管法兰标准

1) GB/T 9112～9124-2010《钢制管法兰》；

2) GB/T 13402-2010 《大直径碳钢管法兰》；

3) JB/T 74～90-2015 《钢制管路法兰》；

4) SH/T 3406～2013 《石油化工钢制管法兰》；

5) HG 20592～20635-2009 《钢制管法兰、垫片、紧固件》等5个标准。

10.4.2

法兰结构

1) 法兰型式：对焊（WN），平焊（SO），承插焊（SW），松套（LJ或RJ），螺纹（PT或Th），法兰盖（BL）。

2) 密封面型式：突面（RF），全平面（FF），凹凸面（MF），榫槽面（TG），环槽面（LT或RJ）

密封面型式突面(凸台面) 凹面凸面榫面槽面全平面环连接面HG代号 RF（突面） FM M T G FF RJ

SH代号 RF(凸台面) LF LM TF GF FF RJ

注：标准不同，代号不尽相同。

10.4.3

公称压力

1) GB/T 9112～9124-2010 包括了欧洲体系及美洲体系，公称压力为常温压力等级；

2) 欧洲体系：PN 0.25，0.6，1.0，1.6，2.5，4.0，6.3，10.0，16.0MPa共9个压力等级；

3) 美洲体系：PN2.0(20)，5.0(50)，11.0(110)，15.0(150)，26.0(260)，42.0(420)MPa(bar)共6个压力等级；

4) 美洲体系的英制压力等级：CL150、300、400、600、900、1500、2500等共7个压力等级；美国标准中的法兰公称压力为高温压力等级。

10.5 管件

10.5.1

对焊连接管件

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对焊管件主要用于DN50及以上管道。对焊管件比其它连接型式可靠，中小尺寸的管件多采用无缝钢管推制或液压成型，大直径管件一般采用钢板成型后焊制。

对焊管件规格采用公称直径及管子表号表示，管件壁厚一般与连接管子壁厚相同。

国内有多个对焊管件标准，包括国家标准，中石化标准，化工部标准，石油行业标准等。这些标准除在管件外径尺寸系列稍有差别外，其结构尺寸基本上均与ASME B16.9 及B16.28 相同。

10.5.2

承插焊管件

承插焊管件采用模锻毛坯，经机械加工制成，管子插入管件承口用角焊缝连接，施工方便。通常用于小于或等于DN40的管道。

承插焊管件标准有国家标准，中石化标准，化工部标准，这几个标准均等效采用美国国家标准ASME B16.11。

标准号

GB/T 14383-2008《锻制承插焊和螺纹管件》

SH/T 3410-2012 《石油化工锻钢制承插焊和螺纹管件》

ASME B16.11《锻钢承插焊和螺纹管件》

公称直径

范围

DN15～100

使用

压力等级

管子表号

20GB/T 699 Sch80，XS、承插焊：3000、6000、9000Q295、Q345、15CrMo、12Cr1MoV、Sch160、XXS 螺纹：2000、3000、600012Vr5Mo（1Cr5Mo）等

Sch80，

Sch160，XXS

材质

2000，3000，6000，9000Lb

DN15～80

1/8” ～4”

压力等级与壁厚表号对应关系：

压力等级（Lb）

3000

6000

9000

壁厚表号

Sch80

Sch160

XXS

10.5.3

螺纹管件

螺纹管件可用锻钢，可锻铸铁，铸铁等材料制造，管件的螺纹多为锥管螺纹。螺纹管件标准为GB/T 14383 《锻制承插焊和螺纹管件》，公称直径范围:DN6～100(1/8”～4”)

压力等级与壁厚表号对应关系如下：

压力等级（Lb）

2000

3000

6000

壁厚表号

Sch80

Sch160

XXS

标准中规定，管件的螺纹可采用60°或55°锥管螺纹，设计选用时指定。采用螺纹管件时应注意以下几点:

剧毒介质管道不得采用螺纹管件。

对于工艺介质及介质渗透性较强或对泄漏率控制要求较严的管道，可以采用密封焊。

螺纹连接的内外螺纹应采用锥管螺纹。当采用圆锥外螺纹与圆柱内螺纹配合时，其设计温度不应超过150℃，设计压力不应大于5MPa。

4) 对于水，低压蒸汽，空气系统管道，为了提高螺纹连接的密封性，可以使用密封剂或密封带。

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10.5.4

选用要求

1) 弯头宜采用长半径弯头（R＝1.5DN），当采用短半径弯头（R＝1.0 DN）时，其最高工作压力不宜超过同规格长半径弯头工作压力的0.8倍。

2) 螺纹连接可锻铸铁管件宜用于设计压力小于或等于1.0MPa、设计温度为-20～186℃的不可燃无毒介质管道。

3) 斜接弯头的弯曲半径，不宜小于其公称直径的1.5倍，斜接角度大于45°的弯头，不宜用于极度危害介质、高度危害介质、可燃介质管道或可能承受由于机械振动、压力脉动及温度变化产生交变荷载部位。

采用冷加工成形的管件，成形后必须进行消除应力热处理。

采用热加工成形的管件，对碳素钢材料，其最终成形温度低于750℃时，应进行热处理；对铬钼钢和不锈钢材料，必须进行热处理。奥氏体不锈钢管件热处理后应进行酸洗钝化处理。

10.6 阀门

阀门是石油化工管道系统的重要组成部分。其主要功能是：接通和截断介质；防止介质倒流；调节介质压力、流量；防止介质压力超过规定数值，以保证管道或设备安全运行等。

10.6.1

阀门的选用原则

输送流体的性质：如液体，气体，蒸汽，浆液，悬浮液，粘稠液，腐蚀性等。

阀门的功能：切断，调节流量。

阀门的尺寸：一般应与工艺管道的尺寸一致。

压力损失：对管道内压力损失的要求

温度和压力：确定阀门的材质和压力等级。

阀门的材质：当阀门的压力，温度等级和流体特性确定后，就应选择合适的材质。阀门的不同部位例如其阀体，压盖，阀盘，阀座材料。

10.6.2

常用的阀门

1) 闸阀

特定：启闭，结构尺寸小，不作节流用，压力降很小。

型式有:

 楔式刚性单闸板：结构简单，尺寸小；

 楔式弹性单闸板：结构简单，密封性可靠；

 楔式双闸板：不易被卡住，也不易产生擦伤现象；

 平行双闸板。

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 阀杆有明杆（用于大口径或高中压阀门）和暗杆（DN50 以下的低压的无腐蚀介质阀门）

2) 截止阀

阀座截面垂直于流体流向，流体流过阀门时有流动方向的改变，因而阻力降较大由于液体向上流经阀座，座上易沉积固体而影响严密性，所以一般不用于带悬浮固体的液体。

截止阀的主要特点：流体流过阀门时压力降较大、可适当调节压力或流量、DN150 以上时，其价格与闸阀相比要贵些。

3) 止回阀

特定：介质顺流时开启，逆流时关闭。

型式有:主要有旋启式和升降式两种。

4) 球阀

主要特点：启闭迅速，操作方便，旋转90°即可开关；从阀柄可很容易看出阀门启闭情况；结构简单，加工容易；密封性能好；适用于浆液和粘性介质。

5) 工艺物料及有毒，可燃介质管道用阀门

 工艺物料及有毒，可燃介质管道用闸阀，截止阀和止回阀，应选用严密性好，安全可靠的石油化工专用阀门。SH/T 3059-2012《石油化工管道设计器材选用规范》用于工艺物料及极度、高度危害介质和可燃介质管道的球阀、旋塞阀及其他通用结构的特种阀门，应有防火，防静电结构。

 具有软质密封的阀门，其密封件的压力温度参数应符合管道设计条件的要求。

 对于低温系统阀门(止回阀除外)，应选用加长阀盖结构。

 对于低温系统的弹性闸板闸阀，应在其高压侧的阀盘上开一个排气孔。

 带螺纹阀盖的阀门，不应用于极度、高度危害介质和液化烃管道

10.6.3

阀门的试验

1) 试验种类

JB/T 9092- 99 《阀门的检验与试验》规定，出厂前逐台应按下表进行试验。

DN≤100，PN≤25.0MPa ； DN≥125，PN≤10.0MPa

阀门种类

试验

闸阀、截止阀

壳体试验

上密封试验1)

低压密封试验

高压密封试验

必需

任选5)

旋塞阀

必需

不适用

必需2)

任选2)

止回阀

必需

不适用

选择 3)

必需

球阀

必需

不适用

必需

任选

蝶阀

必需

不适用

必需

1) 所有具有上密封性能的阀门都应进行上密封试验，波纹管密封阀门

除外；

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2) 对于油封式旋塞阀，高压密封试验是必须的，低压密封试验是任选；

3) 如经需方同意，阀门制造厂可用低压密封试验代替高压密封试验；

4) 弹性密封阀门经高压密封试验后，可能降低其在低压工况的密封性能；

5) 对于动力驱动的截止阀，高压密封试验的试验压力应是选定动力驱动装置所使用的设计压差的110%。

DN≤100，PN＞25.0MPa ； DN≥125，PN＞10.0MPa

阀门种类

试验

闸阀、截止阀

壳体试验

上密封试验1)

低压密封试验

高压密封试验

必需

任选

必需4)

旋塞阀

必需

不适用

任选

必需

止回阀

必需

不适用

选择 2)

必需

球阀

必需

不适用

必需

任选

蝶阀

必需

不适用

任选

必需

1) 所有具有上密封性能的阀门都应进行上密封试验，波纹管密封阀门除外；

2) 如经需方同意，阀门制造厂可用低压密封试验代替高压密封试验；

3) 弹性密封阀门经高压密封试验后，可能降低其在低压工况的密封性能；

4) 对于动力驱动的截止阀，高压密封试验的试验压力应是选定动力驱动装置所使用的设计压差的110%。

2) 试验介质

壳体试验、高压上密封试验和高压密封试验可用空气、惰性气体、煤油和水作为试验介质，试验温度不高于52℃。

3) 试验压力

 壳体试验压力为38℃时公称压力的1.5 倍。

 高压密封和高压上密封试验为1.1 倍。

 低压密封和低压上密封试验，试验压力为0.5～0.7 MPa.。

 蝶阀的密封试验压力1.1 倍的额定压差。

 密封试验的最大允许泄漏量

10.6.4

阀门价格比较

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闸阀

球阀（浮动球阀）

LIYH

截止阀

止回阀

球阀（固定球阀）培训教材――石化工程建设常用材料

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11 压力管道常用金属材料的应用限制

11.1 铸铁

含碳2.1～4.5％的铁碳合金称为铸铁。常用的铸铁有两种：可锻铸铁和球墨铸铁。它们均具有强度，塑性和韧性差但价格便宜的特点。

可锻铸铁是由白口铸铁在固态下经长时间石墨化退火而得到的具有团絮状石墨的一种铸铁。与别的铸铁相比，它具有较高的塑性和韧性，但制造工艺复杂，价格高。工程上一般限制它使用在介质温度为-20～343℃的受压管道，同时不得用于输送介质温度高于150℃或表压大于2.5MPa的可燃流体管路。它经常被用于不受压的阀门手轮和地下污水管道。

球墨铸铁是通过在浇注前向铁水中加入一定量的球化剂进行球化处理，并加入少量的孕盲剂以促进石墨化，在浇注后直接获得具有球状石墨结晶的铸铁。它具有良好的铸造性、耐腐蚀性、切削加工性以及低的缺口敏感性。工程上一般限制它使用在介质温度在-20～343℃的受压管道。它经常被用于工业用水管路中的阀门阀体。

铸铁元件的使用，应符合下列规定：

1) 普通球墨铸铁：不得用于设计温度低于 -20℃或高于343℃的受压管道。奥氏体球墨铸铁经低温冲击试验合格后，可用于-196℃；

2) 可锻铸铁：不得用于设计温度低于-20℃或高于343℃的的任何管道，且不得用于设计温度高于150℃或设计压力大于2.5MPa 的可燃介质管道；

3) 普通铸铁：不得用于有毒、可燃介质或温度急剧变化的受压管道，但可用于设计温度0～150℃，设计压力小于或等于1.0MPa的一般介质管道。

11.2 碳素钢

11.2.1

普通碳素钢

GB/T 700 标准中给出了四种牌号的普通碳素结构钢，即Q195，Q215（A、B），Q235（A、B、C、D），Q275（A、B、C、D）这四种牌号的质量依次递增。普通碳素钢与优质碳素钢相比，综合机械性能差，但价格便宜，因此它常用作结构钢。

输送可燃介质的管道材料、低温材料必须采用镇静钢。

输送剧毒及石油液化气的管道材料采用优质钢。

GB 150.1～4-2011《压力容器》2012 年3月1 日实施。内容涵盖金属制压力容器材料、设计、制造、检验和验收的通用要求；压力容器受压元件用钢材允许使用的钢号及其标准，钢材的附加技术要求，钢材的使用范围（温度和压力）和许用应力；压力容器基本LIYH 培训教材――石化工程建设常用材料

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受压元件的设计要求；钢制压力容器的制造、检验与验收要求。适用于设计温度-253℃～800℃、设计压力不大于35MPa的压力容器。

11.2.2

优质碳素钢

优质碳素钢指硫、磷含量均小于等于0.035％的碳钢。优质碳素钢是压力管道应用最广的碳钢，对应的材料标准有GB/T 8163、GB 3087、GB 5310、GB 9948、GB 6479 等。这些标准是根据不同的使用工况而提出了不同的质量要求。它们的共性使用限制条件有以下几个方面：

1) 石墨化

碳素钢在高于350℃时，碳钢的强度下降的很快，容易产生氧化和其他形式的腐蚀，其最高工作温度大约在450℃，但碳素钢和碳锰钢在高于425℃温度下长期使用，钢中碳化物相可能有石墨化倾向，而0.5Mo 钢约在468℃以上长期工作，也会使石墨化现象加快发展，从而使机械性能恶化；所以在较高温度下最好采用低合金钢或不锈钢。

2) 珠光体球化

碳钢和低合金钢大都为铁素体加珠光体组织，在高温如450℃以上，珠光体中的片状渗碳体逐步转化为球状，使材料的蠕变极限及持久强度大大下降。为防止石墨化和珠光体球化，在这一温度范围内宜选用Cr-Mo 耐热钢。

3) 高温氧化

碳素钢和低合金钢在高温下不仅强度大大下降，同时材料表面极易氧化。提高耐氧化性的最常用方法是加大铬含量。为了增强耐氧化性，还经常添加铝、硅和稀土等其他元素。钢中加入足够的Cr、Si、Al 可有效防止高温氧化。添加铬可提高高温下抗氧化、石墨化、抗氢腐蚀及硫腐蚀，碳素钢和低合金钢抗氧化及抗腐蚀能力随着铬含量的增加而提高。

4) 碱脆

金属在碱液中的应力腐蚀破裂称碱脆。氢氧化钠浓度在50%以上的全部浓度范围内碳钢几乎都可能产生碱脆；碱脆的最低温度为50℃，管材表面受一定浓度的碱性流体长期侵蚀或反复作用，并在高温和应力的综合影响下易产生脆化破裂。

一般情况下，当NaOH 的浓度和温度超出下列规定时，应对焊缝进行消除应力热处理。

碱液浓度%

温度℃

当NaOH 的浓度和温度超出下列规定时，应考虑采用含镍合金:

碱液浓度%

温度℃

105

110

5) 应力腐蚀开裂的环境

在有应力腐蚀开裂的环境中，应进行焊后应力消除热处理，热处理后焊缝硬度不得大于HB200。焊缝应进行100％无损探伤（对接焊缝应是射线探伤）。

LIYH

均匀腐蚀介质环境

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