ASME-ASTM管件材料-钢-标准剖析(完整版)

ASME_ASTM管件材料_钢_标准剖析（完整版）(文档可以直接使用，也可根据实际需要修改使用,可编辑欢迎下载）/SM管件材料(钢)标准剖析应道宴(全国化工设备设计技术中心站,上海ASME_ASTM管件材料_钢_标准剖析（完整版）(文档可以直接使用，也可根据实际需要修改使用,可编辑欢迎下载）/SM管件材料(钢)标准剖析应道宴(全国化工设备设计技术中心站,上海)别)原材料(坯料)品种管件的化学成分和机械性能加工成型工艺包括焊接热处理无损检查管件的取样和性能检验质量证书标志等内容。(3)与ASME/ASTM管件标准相比,我国管件标准的基本内容属型式标准虽然标准中也包括了原材料钢管的牌号和管件热处理要求,但就管件材料标准的要求而言,内容残缺不全缺乏可操作性因此我国目前管件标准的内容不完整,将坯料无缝管的标准替代了管件材料方面的质量要求,因此实质上我国目前的管件标准中缺少对管件性能和检查的保证要求。(4)把铸件排除在外的话,管件的材料标准分成两类:①A234(碳钢合金)A403(不锈)A420(低温用铁素体)A815(双相不锈)坯料采用锻轧材料,如管焊管板锻件棒;管件加工工艺一般除冷热加工外还包括焊接。②A105(碳钢)A350(低温用铁素体)A182(合金钢不锈钢,包括双相不锈)坯料一般采用锻件,也包括棒材;管件用锻件或棒机械加工而成,一般不包括焊接,但允许采用焊补。因此前一类材料标准称Wrought;后一类材料标准称Forged。(5)对焊管件的尺寸范围很大,型式有弯头、三通异径管翻边短节等多种;采用的原材料(坯料)有多种;中小型一般采用管子作为坯料(其中包括无缝管及焊);小尺寸甚至可用棒材加工;管帽和大尺寸弯头等采用钢板成型、焊管或拼焊;高压厚壁者可用锻件加工而成因此,对焊管件采用A234403420815作为材料标准。标准的内容,必须适应采用多种型式的原材料(但1ASME/ASTM管件标准的特点ASME/ASTM管件一般由两个或两个以上标准,组成完整的管件产品标准。我国B或HGSHJB等行业标准,通常采用单一标准作为管产品标准因此,两国的标准内容相差很悬殊。ASME/ASTM钢制管件标准,一般分成尺寸型式标准和材料标准两大类,如表1所示。表1ASME/ASTM系67B6.阀门元件B6.)B6.8对焊小弯轻型不锈钢注①带括号者,仅可用于部分管件,如B16.5法兰B16.10伐门元件;②API590采用板材,实际应用中也可为锻件。由表1可见:(1)型式标准规定了管件的型式系列尺寸、尺寸公差型式试验基本要求以及该类管件可采用的材料标准。(2)材料标准规定了适用的对象(包括管件类类材料标准型式标准锻轧型材(ot)4305锻件(棒)(oe)520铸件(ai)1法兰类管件E:B6.5法兰和法兰管件B6.大直径法兰B6.孔板法兰S:7支管台5透镜垫用高压法兰3活接头0盲板插环字盲板注②—<(<)注①承螺纹管件EB6.1承插和螺纹管件S 9 承插式异径管件<<—对焊管件E:B6.9对焊管件S: 3头和回弯头对焊管件<——第5期43·以管板为),第5期43·以管板为),采用各种冷热加工,包括焊接在内的工艺要求。(6)承插和螺纹连接的钢制管件一般尺寸范围较小,不大于4英寸,实际应用时,一般2英寸以下居多,结构型式有十余种。弯头三通类一般采用锻件加工;管接头半管接头可采用锻件棒或厚壁钢管作坯料;管帽丝堵可采用锻件或棒料加工。因此,承插和螺纹管件可采用两类材料标准。在设计选用和采购时比较混乱,管件生产厂比较习惯使用锻件类材料标准(Forged)。(7)法兰类管件,除了法兰外,通常还包括伐体及法兰夹持的管道元件,如8字盲板排污环等此外,如锻制的支管台活接头等也属此类。对此A105A182A350等以热锻为主的材料在八十年代以前的A234A403A420标准中,还列入了对应的钢板钢管和锻件的标准号和牌号。九十年代起,ASTM管件标准取消了上述对应的坯料标准,在管件材料标准中规定了所用坯料应符合的化学成分要求,而不再规定,也不再列出推荐的坯料标准和牌号。(2)坯料的要求表2和表3中分别列出了A234WPB和A403WP31L两种典型管件的化学成分要求(例),同时也是这两种管件用坯料的化学成分要求。表2和表3还分别列入了可用作这两种管件的板管锻件的化学成分由表可见:①以A234WPB为例,列入的A105(锻件);A181r6070;A516r606570(板);A106rB(管)都是老的A234标准中推荐用作WPB管件的坯料牌号。A403WP31L同样如此。②A234WPB或A403WP31L的化学成分范围均比相应的坯料(板管锻)成分范围宽因此,WPB或WP31L的成分已包容了相应坯料的成分这些坯料均可用作管件的坯料。③表2和表3中还列入了有关中国标准(B)和欧洲(德国DIN)标准的坯料成分这些坯料的成分绝大部分也均在管件成分范围之内因此也可用作ASTMA234或A403的管件用坯料。④述,ASTMA234或A403了份求坯料准号号。也就是说“符合B或JB要求的20号钢、00Cr17Ni14Mo2(板管锻)等同样可用作WPB或WP31L管件的坯料因此国产材料同样可以用于全面符合ASTM/ASME要求的管件坯料。但同时必须注意:ASTM/ASME管件标准要求按熔炼号规格及热处理批号组批;也就是要求管件,包括其原材料在坯料采购验收(坯料标志、质量证明)库存保管领料加工成型热处理、成品检验成品标志成品质量证明书包装等各个环节中都要一环扣一环,做好坯料炉批号及成品炉批号的标识转移组批工作(见图所)而上述要标准,将另有文章探讨,准。本文不包括此类材料标2管件用坯料(1)由于国内管件标准将管件材料标准与无缝钢管标准混为一谈因此,在行业中引起了许多误解试举几个典型的错误观念:对焊管件必须用无缝钢管作原材“;实际上,对焊管件可采用无缝管焊管板锻件棒等多种原材料,采用各种加工工艺,制成不同型式和规格的对焊管件。②坯料的质量要求可替代管件的性能要求。如上所述,管件用坯料可以多种多样即使是用钢管作坯料,其加工型式变形量热处理都将改变坯料的原有性能因此坯料的质量保证书不能替代管件的质量要求。管件用坯料的牌号和标准,与管件标准牌号相同例如,A234WPB管件就必须采用牌号为WPB的钢管或钢板作坯料。A234是管件材料标准,不是坯料标准;WPB是WoughtPipeFitting和等级B的缩写,因此WPB仅是一个管件牌号,而不是一个钢板钢管锻件牌号;©1994-2021ChinaAcademicJournalElectronicPublishingHouse.Allrightsreserved.://www44·化工设备与管道0第7卷4B管件用坯料的化学成份一览注①表2注值;列/n可合;时至0.5和0.0。L管件用坯料化学成份1览注①表33JB锻件注①表列单个值为最大值。©1994-2021ChinaAcademicJournalElectronicPublishingHouse.Allrightsreserved.://www标准及等级坯料类型CnPSirioN2-L锻件0.52.00.50.01.0～8～5～30.044·化工设备与管道0第7卷4B管件用坯料的化学成份一览注①表2注值;列/n可合;时至0.5和0.0。L管件用坯料化学成份1览注①表33JB锻件注①表列单个值为最大值。©1994-2021ChinaAcademicJournalElectronicPublishingHouse.Allrightsreserved.://www标准及等级坯料类型CnPSirioN2-L锻件0.52.00.50.01.0～8～5～30.00-L板0.02.00.50.00.5～8～4～30.02-L管0.52.00.00.00.5～8～5～3—3-L管件0.52.00.50.01.0～8～6～3—0r7i4o2B板B无缝管0.02.00.50.01.0～8～5～3—D0,1.42rio7-2-2板锻件棒0.02.00.50.0(0.板)1.06.～8.5～4.5～2.50.1D8,1.42rio7-2-2无缝管0.02.00.50.01.06.～8.5～4～2.5—标准及等级坯料类型CnPSiruoiVo5锻件0.注②0.～0.～0.50.00.00.20.00.50.20.注②0.～1.51-00锻件0.注②1.00.00.00.～0.5——————0.注②1.56-0板2.5m0.10.～1.00.50.50.～0.00.00.00.20.00.30.2>2.～0m0.36-52.5m0.4>2.～0m0.66-02.5m0.7>2.～0m0.86-B无缝管0.注②0.～0.00.00.00.50.00.8—0.注②0.～1.54B管件0.注③0.～1.60.00.80.0——————0.注③0.～1.5B3-0无缝管0.～0.40.～0.～—0.5——B0-0G高压无缝管0.～0.40.～0.50.00.00.～—B4-0R板0.00.～0.00.50.00.～0.5——————JB6-0锻件0.～0.30.～1.00.00.00.～0.7—0.5—0.5——B0-A板0.～0.20.～0.～0.0——————第5期45·求是国内管件制造行业,包括坯料生产企业与ASME/ASTM标准差距较大的症结所在。c.成品的标志和质量证明书的检验结果必须与上述原材料炉批号管件热处理批号(管件生产批第5期45·求是国内管件制造行业,包括坯料生产企业与ASME/ASTM标准差距较大的症结所在。c.成品的标志和质量证明书的检验结果必须与上述原材料炉批号管件热处理批号(管件生产批号)一一对应。(3)A420低温管件的坯料要求A234(碳钢合金)和A403(不锈)管件的坯料要求主要是成份,因为只要成份合格,通过管件热处理,其机械性能一般均能符合标准要求但低温管件则不然,低温管件的主要性能指标,除了常规机械性能外,主要是低温冲击韧性而管件的低温韧性必须由坯料来保证,管件热处理的作用有限。因此低温管件用坯料一般应采用具有相应,甚至更高韧性要求的原材料(板管棒锻)作坯料。(4)有缝管件用坯料及焊缝美国ASME/ASTM管件标准只规定了管件的型式尺寸,而对无缝还是焊接;坯料是无缝管还是焊接管均未作规定A234420403815管件(材料及质)标准中对焊接管及焊缝的要求如表4所示,由表4可见:对碳钢合金钢低温钢管件而言,管件用坯料不包括不添加填充金属的焊接管,即使使用焊接钢管,其焊缝的要求等同于压力容器的纵缝要求。对不锈钢管件,根据管件的质量等级SW、WXWUCR,对焊接管的使用也规定了不同的要求。用于其他用户或加工←其他规格坯料检验号供给其他用户←与管件交货质保书的编号对应管件厂剩余坯料(管件检验号管件厂剩余成品件交货质保书的编号对应图1号(号)图要解决这一问题,必须加强下列环节的工作:a.重视原材料采购中的实物标志和质量证明书;尤其是符合B标准的坯料,应对每一炉批号坯料进行成份复验,成份复验应包括原材料标准中的所有元素,并以复验的数据列入管件质量证明书。b.注意原材料的库存标识和标记转移;组织生产时,尽可能采用同一炉号的原材料;处理好炉批号成品生产批号管件热处理炉批号三者的关系。表4求后2-/4r钢及以上,拍片应在成型后超探替代©1994-2021ChinaAcademicJournalElectronicPublishingHouse.Allrightsreserved.://www标准号等级无缝管焊接管管件制造厂焊接备注碳钢合金钢—<①焊缝应全熔透;②焊接工艺应E卷评定;③焊后应作热处理;④焊0拍片;⑤1-/4钢及以下,拍片可在成型前或拍片可用超探替代低温钢—<同上～;拍片可在成型前或后同上奥氏体不锈钢双相不锈钢P-S<———P-W—无填充金属焊管,焊缝不拍片;有填充金属焊管,焊缝应拍片有填充金属焊接,应拍片管件厂焊缝拍片可用P-X—焊管的焊缝均应拍片焊缝均应拍片同上P-U—焊管的焊缝均应超探焊缝均应超探无此等级R<不作探伤不作探伤用5S0壁厚,使用压力应符合规定坯料熔炼炉号坯料的加工规格和热处理批号坯料的成品识别编号库)←管件加工热处理批号(库)←管件的成品(交)标志上的识别编号管46·化工设备与管道0第7卷3 管件的成型工艺ASTM管件标准允许采用各种成型工艺46·化工设备与管道0第7卷3 管件的成型工艺ASTM管件标准允许采用各种成型工艺,其中包括:锻造焊接冷成型热成型(整体或局部加热)机加工等用户对成型工艺,其中也涉及无缝、有缝的选择质量等级的要求,应在采购规范中明确,否则管件制造厂可根据自己的意见组织生产并交货。如表4所示,不锈钢管件列入了五个等级,其中WP-W,WP-X,WP-U,CR都允许采用焊接,也即有缝工艺但即便是焊接有缝,也有焊管加工和钢板成型组装并焊之分碳钢和合金钢低温钢管件必须在采购规范予以明确。ASTMA234A403A420A815标准均允许(公称直)及以下的直型管件如管帽管接头异径管等采用棒料机加工而成,但棒料不得用来直接机加工制作三通弯头等带分支的管件采用棒料加工的管帽应作磁粉或着色检查。ASTMA234A420碳钢合金钢低温钢管件标准还对冷成型的对焊三通规定:最终热处理之后,应对支管挤出区域(外表面及可及内表)进行表面磁粉或着色检查,并在产品上作出MT或PT的标志。管件的热处理4热处理是管件生产中一个非常重要的工艺管件材料品种繁多,采用的冷热成型工艺变化多端,除了低碳钢管件外,管件成型和焊接后应重新进行热处理具体要求如表5和表6所示。表5求0之间并在静止室气中冷却,可②热加工终止温度高于0者,加工者,冷轧棒截面冷变形率不大0者,可不注:A-退火;N-正火;T-回火;Q+T-调质;PWHT-焊后消除应力热处理。(4)采用热处理状态的锻件或棒材,经机加工后制成的管件,可不再进行热处理。根据表5或表6按排管件的热处理时,下列各条:应注意焊接和探伤ASTM管件加工过程中涉及焊接的场合很多,有:焊接管作坯料;管件制作过程中的焊接;焊补;堆焊等多种。管件标准中对前两者的要求,如表4所示除此以外,还作了如下规定:(1)焊接管和管件制作中的焊接①焊工考核和焊接工艺评定应符合ASMEⅨ卷相应要求;②焊后进行热处理(如必要);③按ASME卷全长拍片,并按ASMEUW51评定合格;5(1)(2)(3)各种免除管件热处理的适用对象和范围;焊接与热处理两个工序的先后顺序;除表5所列外,低碳钢和合金钢低温钢管件不能利用热加工的温度来代替热处理,管件应在热加工后冷却至下临界点以下(在此温度区域,应避免快速冷),重新加热进行热处理。高温用H级奥氏体不锈钢管件应重新加热进行固溶处理也就是说,其他(除H级高温)不锈钢管件是允许采用热加工来代替固溶处理或稳定化处理的(只要热加工终止温度在固溶温度1040℃以上,并快速冷)。©1994-2021ChinaAcademicJournalElectronicPublishingHouse.Allrightsreserved.://www标准及牌号成型工艺热处理要求备注4BC热成型(包括锻)①热加工终止温度介于0～不作热处理;应A,N,N+T,或Q+TC以下锻制管件可不作热处理局部加热成型A,N,N+T,或Q+T的弯头三通异径管翻边可不作热处理冷成型消除应力热处理(～5)①冷成型温度不高0℃②管件采用冷轧棒机作消除应力热处理焊接焊缝厚度9m,～4℃—第5期47·表6钢锈求②如热处理后进行焊接,应。②热加工不能代替热处理。②级材料的固溶热处理不能利用工艺过程的加热,代第5期47·表6钢锈求②如热处理后进行焊接,应。②热加工不能代替热处理。②级材料的固溶热处理不能利用工艺过程的加热,代④合金成份低于2-1/4Cr-1Mo钢的碳钢、()补焊管件母材及焊缝允许进行补焊,但应符合下列各项要求:①缺陷深度不大于三分之一厚度,面积不超过10%(不锈钢)长度不大于公称直径的1/4(A23);合金钢,拍片可在成型前或后进行;低温钢和合金成份等于高于2-1/钢的合金钢,拍片应在成型后进行;⑤无损探伤人员资格符合SNT-求;4Cr-1MoTC-1A要同();⑥如焊接管已作100拍片,且成型工艺未对焊缝产生影响,成型后可不再拍片;⑦焊缝金属成份要求如下:③缺陷应清除,并作着色探伤;④补焊金属的成份要同()⑦,补焊应有焊工标记;⑤补焊区域(包括四周12mm之内)应作着色探伤;探伤人员资格同();⑦补焊后重作热处理;⑧补焊区应打磨至与母材齐平;⑨低温钢的补焊应采用低氢焊材,该批焊材的强度和冲击性能应符合相应要求。综上所述,ASTM管件标准中对焊接及其探伤的要求是相当具体的管件制造厂在生产过程中应遵循这些要求此外,还应注意对焊工焊接工艺探伤热处理等均是技术要求,而未涉及具体人员或企业的资质而对探伤人员的资质是具体规定的,焊工考核和焊接工艺评定应按ASME的要求来操作因此该部份工作委托具有相应资格的人员,按合格的工艺来进行,就较为方便了。9i钢),但应保证强度和低温冲击⑧不锈钢无填充金属的焊接钢管可不受上列①③⑤⑥的要求。()堆焊冷成型的不锈钢翻边短节可进行堆焊,但应符合下列各项要求:①同()和;堆焊后固溶处理,热处理后机加工;③按ASME-1录8伤;产品标志上增加WBU字母。6管件的组批和检验©1994-2021ChinaAcademicJournalElectronicPublishingHouse.Allrightsreserved.://wwwBE卷21CE卷221,2,2,5,9,1ro含量在母材标准范围之内低温钢()成份不受母材限制,合金总量6%(不包括奥氏体不锈钢S5.5.相应要求3同母材2r-～0i-3o标准及牌号热处理要求备注411-1,2,32-1,2A,N+T,Q+(T0)12-可采0热处理,代A,N+T,Q+。③焊缝厚度<3者,可不作。2-1,359A,N+T,Q+(T5)—1～5℃+正火,液淬+0回火—063A,N+T,Q+TT:6～0小/5m,至分3～0分/5m,至小时①焊接应在奥氏体热处理之前进行。3P-SP-W5P-XP-UR固溶处理(0快)①热处理应在焊接之后进行。替单独热处理。48·化工设备与管道0第7卷管件48·化工设备与管道0第7卷管件的质量检验是与管件的组批紧密结合的不了解管件如何组批就谈不上质量要求。(1)管件组批时,必须计及下列各项要求:①坯料炉号因为坯料的炉号就代表了坯料、包括管件成品的化学成份;②坯料的批号坯料的批号往往反映了坯料的规格尺寸以及热处理工艺,因此批号代表了坯料的热处理状态及机械性能;③管件的批号管件的批号反映了管件的规格尺寸加工工艺以及热处理工艺,因此管件的批号不同于坯料批号,它反映了管件经加工和热处理后的成品机械性能和热处理状态。因此,管件的组批必须是同一坯料炉号批号,同一管件批号才能作为一批管件。炉的管购存中,始终料()这是ASTM键。管件的批号可根据ASTM管件标准对管件机械性能(包括冲击性能焊缝机械性)的要求来确定。A234A403A815A420标准对管件机械性能检验的组批要求是不同的,如表7所示。表7管件的组批和机性要求料管)为一批。③管件制造过程如采用焊接且符5()要求机性试样不必包括焊缝。(坯料管)为一批。差不大6m,同一正火或消除应力②其他加工工艺的管件:以同一熔炼理工艺(坯料管)为一批。同一管件热处理工艺为一批;次,并进行拉伸性能测注④注①对A234A403A815管件:同一热处理工艺系指热处理类型相同,热处理温度相同,热处理炉应装有经校正并可记录的温度计,炉温控制范围不大于28的连续炉或间歇炉否则,则以同一热处理次(间歇)或每2500kg(连续)作为同一热处理工艺;②对A420管件:同一热处理工艺的含意同注,且试件应随炉热处理;③试样应取自管件由于管件尺寸和形状所限,难以截取试样时,试样可取自同一炉批号的坯料,坯料应经相似加工相同的热处理工艺;如焊接,还应采用同一焊接工艺;④除非用户提出附加要求,经热处理的焊缝金属拉伸性能不必提供用户。(2)性能检验①管件的性能检验主要为拉伸(抗拉屈服延伸)如有必要,还包括焊接接头拉伸(抗拉,A420、A815)以及冲击焊缝冲击(A420)。②硬度经常作为管件的附加检验项目A234中规定了相应的B硬度值(上限)要求,但应在采购规范中明确检验频率和部位同时,硬度也经常用作管件制造厂内部质量管理和工艺管理,最方便的检测方法硬度检测用来控制材料是否发生混淆热处理的质量稳定性等。③表7所列的组批及检验要求是ASTM管件标准中最基础的规定用户可根据需要对组批方法,取样部位检验项目检验频率提出更为严格和具体的要求。例:可按同一管件型式尺寸壁厚同一炉批号(如焊接,同一批号焊接材)同一热处理工艺(按表7注①的定)来组成一批。例:A403A815;母材或焊接接头的抗晶间腐蚀倾向试验,按A262E法;100倍金相照片;A420:焊缝拉伸性能;A234:硬度检验;所有标准:成品化学分析。©1994-2021ChinaAcademicJournalElectronicPublishingHouse.Allrightsreserved.://www标准按批进行机械性能检验的要注③管件组批规定注①①只要管件热处理工艺与坯料相同,坯料的机性可代替管件的机性;②如管件热处理工艺与坯料不同,或坯料无机性报告,应每个炉号每个管件热处理工艺作一个机械性能试验;以同一熔炼炉号同一热处理工艺(坯注①同上;同上;③管件制造过程如采用焊接,机性试样应包括焊缝以同一熔炼炉号同一管件热处理工艺注①①同上;同上;③试件厚度与成品厚度之差应不大6m;④冷加工的管件,可采用经正火或消除应力热处理的坯料机性来代替①冷加工管件;以同一熔炼炉号,厚度热处理工艺(坯料管)为一批;炉号厚度差不大6m,同一热处0注①②①应进行拉伸及低温冲击试验如采用焊接,应附加焊缝低温冲击(缺口位于焊);②应同一炉号同一管件热处理工艺组批;试件厚度与成品厚度之差不大6m①同一熔炼炉号厚度差不大6m、②如采用焊接,焊接材料应为同一批第5期49·(3)在分析AS第5期49·(3)在分析ASME/ASTM管件标准的组批和检验时,我们必须注意到中美两国在管件生产中的诸多差异。①美国的管件生产厂一般均通过中介环节进行销售,因此生产的批量较大采用的坯料按批在钢厂采购;而中国的管件生产厂往往直接按用户的订单组织生产,因此规格多批量少采用的坯料很难成批因此,不是直接向钢厂采购,而是在流通市场上按需零购所以成份复验就显得十分必要。②证明书及坯料标志比较范;多热处理为例,国内管件制造厂不可能根据坯料质保书艺。因此,当前我国管件生产厂在执行ASME/ASTM标准时,必须充分考