为何20#钢管最低只能用到0℃?

作者:董经理¹³³³⁷⁸⁸³⁰⁸⁶ 更新时间:2023-03-29 点击数:

为何20#钢管最低只能用到0℃?

10#、20#钢 是GB/T 150.2中的两种碳素钢管,常用作管口接管、换热管,在425℃以下,20#钢管的许用应力要高于10#钢管。不过,根据GB/T150.2之5.1的规定,20#钢管的使用温度下限为0,而10#钢管的最低使用温度为-10℃(GB/T 8163)、-20℃(GB/T9948)。 

GB/T150.2中使用温度下限为0℃的材料并不多,钢管只有20#(见文末的截图)钢板有:16厚以上、0℃冲击试验的Q245R;25厚以上、0℃冲击试验的Q345R;0℃冲击试验的18MnMoNbR、13MnNiMoR。锻件有:0℃冲击试验的20、16Mn、20MnMoNb锻件,及20℃冲击试验、100厚以下的35锻件。 

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怎么理解20#钢管的使用温度下限仅为0℃?

首先我们来看下20#钢管的化学分成,以GB/T9948为例,与10#钢管相比,20#钢管的含碳量较高,高约0.1%,且对作为杂质元素Cr的控制,20#较10#宽松。

表3.png

而在GB/T6479中,20#的杂质元素的控制还更为宽松,见下面的截图: 

表5.png

钢的纯净度对于材料的韧性有着较大的影响,尤其是磷、硫、砷、锡、铅、锑及氦、氧、氢等。而作为残留元素Cr、Cu等在晶界处的明显偏析,将降低晶界表面能,弱化晶界,导致材料的拉伸、屈服性能及断面收缩率降低,从而韧性下降。

碳对材料低温韧性的影响明显,随着含碳量的增加,钢的韧脆转变温度急剧上长。所以,低温钢的含碳量(质量分数)多限制在0.2%以下,见GB/T 3531。而20钢管的碳含量上限在0.23%。

综上GB/T150将20#钢管的使用温度下限控制为0℃。

我们之前也介绍过GB/T3531,见《GB3531低温钢标准部分条文解析》。

表2-5.png

上表截自:王非. 《化工压力容器设计选材》

文中相关标准原文件PDF下载:

为何20#钢管最低只能用到0℃?(图5)GB 3531-2014《低温压力容器用钢板》国家标准浅析.pdf

为何20#钢管最低只能用到0℃?(图5)GB 3531-2008 低温压力容器用低合金钢钢板.pdf

为何20#钢管最低只能用到0℃?(图5)GB 3531-2014 低温压力容器用钢板.pdf

为何20#钢管最低只能用到0℃?(图8)GB150和ASME Ⅷ 1比较分析.pdf
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为何20#钢管最低只能用到0℃?(图10)GB/T 9948-2013 石油裂化用无缝钢管标准PDF文件
为何20#钢管最低只能用到0℃?(图10)GB/T 6479-2013 高压化肥设备用无缝钢管标准PDF文件
为何20#钢管最低只能用到0℃?(图10)《化工压力容器设计选材》-王非 PDF文件 原书下载


其它材料钢管和钢板的使用温度范围:

表2-4 碳素钢和低合金钢钢板使用温度范围.png

表2-6 高合金钢钢管使用温度范围.png

表2-6 高合金钢钢管使用温度范围续表.png


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