ASME各牌号钢管与GB5310-2008的力学性能和工艺性能比较
美国ASME规范与中国压力容器标准的比较
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第３７卷第４期２００８年７月石油化工设备ＰＥＴＲＯ?ＣＨＥＭｌＣＡＬＥＱＵｌＰＭＥＮＴＶ０１．３７Ｎｏ．４２００８Ｊｕｌｙ厂”’＋。
＋’４、ｊ标准化：～＋－—■——■——＋一—Ｐ—?●√文章编号：１０００一７４６６（２００８）０４一００５１一０８美国ＡＳＭＥ规范与中国压力容器标准的比较于秀美１，贾振宇２（１．北京凯米克尔化工技术有限公司，北京；２．厉亚项目管理咨询（上海）有限公司ｔ上海）摘要：通过对以ＧＢ１５０一１９９８为核心的我国压力容器标准与美国ＡＳＭＥ标准的分析，在标准体系、设计思想、使用材料、制造及检验等方面进行了初步的比较，旨在理解和运用两种不同的标准时有个基本的认识。
关键词：压力容器；标准；ＡｓＭＥ（２００４）；ＧＢ１５０一１９９８｝比较中图分类号：Ｔ一６５２．１文献标志码：ＢＡＳＭＥ（２００４）Ｃｏｍｐａｒｉｓ彻ｂｅｔｗｅｅｎＧＢ１５０一１９９８ａｎｄＹＵＸｉｕ－ｍｅｉｌ，ＪＩＡＺｈｅｎ．ｙｕ２（１．ＢｅｉｊｉｎｇＣｈｅｍｉｃａｌＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙＣｏ．Ｌｔｄ．，Ｂｅｉｊｉｎｇ，Ｃｈｉｎａ；２．ＡｓｉａＰｒｏｊｅｃｔｓＣｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ（Ｓｈａｎｇｈａｉ），Ｓｈａｎｇｈａｉ，Ｃｈｉｎａ）Ａｂｓｔｒａｃｔ：ＢｙａｎａｌｙｓｉｓａｎｄｃｏｍｐａｒｉｓｏｎｏｆｔｈｅｗｉｔｈＧＢｃｏｎｔｅｎｔｓｂｅｔｗｅｅｎＣｈｉｎｅｓｅｐｒｅｓｓｕｒｅＶｅｓｓｅｌｓｔａｎｄａｒｄａｓ１５０一１９９８ａｓｔｈｅｃｏｒｅａｎｄＡＳＭＥｐｒｅｓｓｕｒｅｖｅｓｓｅｌｓｔａｎｄａｒｄ，ｓｕｃｈｓｏｓｔａｎｄａｒｄｓｙｓｔｅｍ，ｄｅ—ｓｉｇｎｉｄｅａ，ｍａｔｅｒｉａｌ，ｍａｎｕｆａｃｔｕｒｅ，ｉｎｓｐｅｃｔｉｏｎ，ａｎｄｏｎ，ｓｏｍｅｄｉｆｆｅｒｅｎｃｅｆｏｒｒｅｆｅｒｅｎｃｅｉｓｐｒｅｓｅｎｔｅｄ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｐｒｅｓｓｕｒｅｖｅｓｓｅｌ；ｓｔａｎｄａｒｄ；ＡＳＭＥ（２００４）；ＧＢｌ５０—１９９８；ｃｏｍｐａｒｉｓｏｎ美国ＡＳＭＥ锅炉及压力容器规范是由美国机械工程师学会（ＡＳＭＥ）的锅炉及压力容器委员会（ＢＰＶＣ）制定的，是世界上应用最早的标准之一，现已被公认为世界上技术内容最为完整、应用最为广泛的压力容器标准。
《国家标准》GB ASTM DIN 公差对比
锅炉管系列◆标准Standard:DIN 17175 ---German StandardASME SA192,SA106,SA209,SA210,SA213,SA556---Standard of American Society of Mechanical EngineersGB 5310,3087---Chinese National StandardQ/BQB 201---Baosteel Corporation Standard◆用途Uses:用于低中压、高压及其以上压力锅炉的水冷壁、省煤器、再热器、过滤器及蒸气管道的制造。
For manufacture of low/medium/high and higher pressure boilers,water cooling panels,coal-saving devices,reheaters,superheaters and steam pipelines◆尺寸公差Tolerances on Dimensions:壁厚允许偏差Wall Thickness Tolerance:外径允许偏差Outside Diameter Tolerance:◆力学性能Mechanical Properties:◆化学成分Chemical Composition(%):船用管系列◆标准Standard:中国船级社钢质海船入级与建造规范--CCS Classification of Ships英国劳氏船级社规范--LR Classification of Ships法国BV船级社规范---BV Classification os ShipsDIN 17175---German StandardGB5312 Gb5310 ---Chinese National StandardQ/BQB203 ---Baosteel Corporation Standard◆主要用途Uses:用于船用锅炉、过热器及Ι、Π、Ⅲ级压力系管道的制造。
ASME-GB 美标国标钢号对照表
0.791.30
--
--
--
--
0.035 0.040
415550
220
25
--
20G
0.130.45
0.791.30
--
--
0.130.45
0.791.30
--
--
---
--
0.035 0.040
450585
240
23
--
--
0.035 0.040
485620
260
21
--
16MnG
0.130.45
常用钢材的美国牌号与中国牌号对照表
序 号
材质类型
美 国牌号
ASME
AISI B＆W 代号
C
化 学 成 分%
机械性能≮
似近中国
Si
Mn Mo Cr Ni
V P≤ S≤ σb σs δ% ψ% 牌号
11
薄板 A576GR101 1010-10
0-GR1020
45
化 学 成 份、 机 械 性 能 与 A108 相 同
304
SA-213TP304
H
二：锅炉和压力容器用钢板
Croloy9V Croloy304
1
SA-285A
2
SA-285B
3
SA-285C
4
SA-515GR55
5
SA-515GR60
6
C
SA-515GR65 -- Carbon steel
7
SA-515GR70
8
SA-516GR55
9
SA-516GR60
GR1045
045
ASME标准与的比较
ASME标准与GB150的比较我国的压力容器标准体系中，GB150《钢制压力容器》是最基本，应用最广泛的标准，是在不断总结经验、进行科学研究和吸取国外先进经验的基础上发展起来的，与他们大致相当，但也存在着不少的差异。
归结起来主要有以下几方面：1 主要压力容器标准的对应关系我国的压力容器标准分类相对较细，基本上是按压力容器类型及容器主体材料来分别制订相应标准，如钢制压力容器、铝制压力容器、卧式容器、塔式容器、球形储罐等。
而ASME规范并不按容器类型分别制定相应的标准，只是在设计中引用不同的载荷规范，如设计压力小于20MPa的选用ASME规范第Ⅷ卷第一分册，设计压力小于70MPa的选用ASME规范第Ⅷ卷第二分册，设计压力大于70MPa的选用ASME规范第Ⅷ卷第三分册。
2 标准的制定修订我国的压力容器国家标准是由全国压力容器标准化技术委员会负责编制、修订工作，经国家质量技术监督局批准后颁发。
相关行业标准是由各行业标准化委员会负责编制、修订工作，经国家经贸委各部门审批、颁发。
标准实施后，由各地安全监察部门根据国家质量技术监督局颁发的《压力容器安全技术监察规程》和相关标准的规定来控制、监督压力容器的设计、制造和检验各环节，保证产品质量和安全使用。
各标准化委员会根据了解、收集的标准使用意见和建议，负责组织标准修订工作，并经原审批部门审批后颁发、实施。
ASME锅炉及压力容器委员会(BPVC)定期召开会议，研究ASME规范的修订工作，经BPVC批准的规范修订建议将提交美国国家标准协会(ANSl)，并在美国《Mechanical Engineering 》上发表，以公开征询所有关心此问题人士的意见，修订建议在规定的公开征询意见期满并经ASME最终批准后，在每年12月31日出版的ASME规范增补中予以公布。
规范修订条款经ASME批准后，可从《增补》所示出版日期起开始使用，除第Ⅱ卷A、B两篇中的材料标准的修订外，次年的7月1日成为强制性的要求，但在此之前签订的合同除外。
国标25MnG与ASME材料SA-210C是否可以代替？
国标25MnG与ASME材料SA-210C是否可以代替？国产25MnG与ASME材料SA-210C是否可以互相代替使⽤？我们主要从化学成分，机械⼒学性能，冶炼加⼯⽅法和许⽤应⼒等四个⽅⾯进⾏⽐较：1、化学成分范围国家标准GB5310《⾼压锅炉⽤⽆缝钢管》在1995年版中根据锅炉⾏业的应⽤需求新增加的中国牌号25MnG就是美国ASME材料SA-210C和SA-106C对应的钢种。
其化学成分范围与ASME的SA-210C和SA-106C相“重叠”。
对应标准对25MnG、SA-210C和SA-106C的化学成分要求见表1。
这⾥需要说明的是，在ASME/ASTM的SA-210和SA-106⼆个标准中，SA-210C和SA-106C碳钢管的化学成分完全相同，其碳含量只规定了上限值；⽽在国家标准GB5310-1995中，25MnG的碳含量不仅规定了范围值，⽽且将碳含量的上限值调低到0.30%。
含碳量的适当降低有利于焊接。
与此同时，为了不降低⼒学性能，25MnG的Mn含量下限值也作了相应调整---由ASME标准的0.29%调⾼到0.7%。
此外，GB5310-1995对材料中的有害元素P和S提出了⽐ASME SA-210C和SA-106C更低的限制，同时对Si元素规定了上、下限范围，⽽SA-210C和SA-106C中对Si元素只规定了下限值。
这就说明，25MnG碳钢管的化学成分处于SA-210C材料的范围内，且⽐SA-210C更为科学合理，要求更加严格。
2、⼒学性能相应标准对25MnG和SA-210C钢管的⼒学性能的要求⽐较见表2。
如表2所⽰，相应标准对25MnG与SA-210C的抗拉强度及屈服强度的要求完全相同。
⽽且，在ASME规范的SA-210材料标准中并不要求钢管保证冲击功，可见，国家标准GB5310-1995⽐ASME规范的材料标准更严格。
此外，在ASME规范的SA-210材料标准中要求钢管保证硬度，⽽25MnG管材在硬度指标上全部满⾜ASME规范的SA-210材料标准的要求。
硬度与强度对照
高压（低中压）锅炉及石化工业用大口
径无缝钢管Array标准：
GB3087 ——中国国家标准
GB5310 ——中国国家标准
ASME SA106 ——美国锅炉及压力容器规范
ASME SA333 ——美国锅炉及压力容器规范
ASME SA335 ——美国锅炉及压力容器规范
DIN17175 ——联邦德国工业标准
EN10216-2 ——欧洲压力管道标准
用途：
用于低中压锅炉（工作压力一般不大于5.88Mpa，工作温度在450℃以下）的集箱及蒸汽管道；用于高压锅炉（工作压力一般在9.8Mpa以上，工作温度在450℃～650℃之间）的集箱及蒸汽管道，石化工业用管。
主要生产钢管牌号：
10、20、20G、20MnG、25MnG、15CrMoG、12Cr2MoG、12Cr1MoVG、10Cr9Mo1VNb、SA106B、SA106C、SA333Ⅰ级、SA333Ⅵ级、SA335 P5、SA335 P11、SA335 P12、SA335P22、SA335 P91、SA335 P92、ST45.8/Ⅲ、15Mo3、13CrMo44、10CrMo910、15NiCuMoNb5-6-4等
尺寸公差:
力学性能：
化学成分:
根据德国标准DIN50150，以下是常用范围的钢材抗拉强度与维氏硬度、布氏硬度、洛氏硬度的对照表。
抗拉强度在585MPa以上，因此硬度下限应不低于HB176。
ASME与国产材料对照表
ASME与国产材料对照表Dσb450 σb485 σS295 σS295 材料牌号Material trademark 15CrMo管子piping材料牌号MaterialtrademarkSA-178 DSA-106 CSA-210 Cσb441 σb485σS226 σS275※A516Gr.60-------------------------16MnR热轧板，A516Gr.70N-----------------------16MnR正火板。
A516Gr.4---------------------------16MnII锻件，A334Gr1----------------------------16Mn,A350Gr.LF2-----------------------16MnDA516Gr.70-------------------------16MnDRASTM A234WPB（A106管、A516 Cr60、A285 CrC板）（管件主体材料）------------------------------用20G（GB9948）代SA-106CrB----------------用20G（GB9948）代SA-105---------------------用16Mn锻II代SA216 WCB（阀门主体材料）API 5L A B X42 X46 X52X56 X60 X65 X70 X80 对应：GB/T9711 L210 L245 L290 L320 L360L390 L415 L450 L485 L555SA193 B7-----------------------------35CrMoASA283 C ----------------------------- Q235SA285 C --------------------------------20gSA515 Cr70或SA516 Cr70-------16MnRSA387-12----------------------------------15CrMo※00Cr17Ni14Mo2是中国标准的牌号,它是等效采用美国标准316L,它们在化学成分和力学性能方面有一定的差别,特别是冶金性能不如316L稳定,我们曾经使用过,出厂的材料质量证书等各方面都是合格的,但是一经过等离子切割加工,经过了一次热的作用,再进行化学成分分析(分析时充分考虑了热影响区),结果化学成分分析的结果是碳元素含量大幅增加,达到0.1%左右,其他元素成分变化不大,力学性能也影响不大,再用进口的316L同种方法进行复验,化学成分稳定,力学性能也没有什么变化.这是我国钢铁生产落后的结果.如果使用的材料是机械加工的,不需要进行热加工,选用国产材料问题不大,如果是要进行焊接等方法加工的,对腐蚀要求较严的场合,建议选用进口的316L,这是我在实际工作中所遇到的.同时不锈钢的加工一定要与铁离子隔离,以免铁离子污染,焊缝打磨要用氧化铝砂轮.严格控制层间温度,以免在敏化温度区停留时间过长.※ASME现在只收了一个16MnR啊ASME规范采纳我国压力容器用钢板16MnR 最近ASME锅炉及压力容器规范公布案例2506，正式采纳我国国家标准GB 6654-1996《压力容器用钢板》中的16MnR钢可用于制造ASME规范第VIII卷第1册的压力容器，这是我国现有156家ASME取证厂家期盼已久的一大喜讯。
ASME_材料与国标材料对比表
SA-213/SA-213M 锅炉、过热器、换热器、冷凝器用铁素体和奥氏体合金无缝钢管 164 SA-249/SA-249M SA-312/SA-3125M SA-333/SA-333M 锅炉、过热器、换热器、冷凝器用奥氏体焊接钢管 无缝和焊接奥氏体钢公称钢管 低温用无缝和焊接公称钢管 Gr6 -45℃ 18J 209 288 320
t°=(F-32
2015-4-29
备注
型材、钢坯 标准法兰、管件 非标准法兰、管 件
SA350-LF所以级 别满足要求 共六个级别其 中；Ⅳ级与 16MNDR相近
冲击要求 常温冲 14J A、B级Q275、C 级Q295 Cr60、Cr65、 Cr70系列 Cr55、Cr60、 Cr65、Cr70系列 2015-4-29
中、高温压力容器用碳钢板σ b≥415-620
15
SA-516/SA-516M
中、低温压力容器用碳钢板（耐冲击、低温） σ b≥415-620 -51℃ AKV≥18J
564
GB3531
低温压力容器用低合金钢板 -40℃ AKV≥27
ASME材料规范检索
序号 16 17 18 ASME材料标准号 SA-203/SA-203M SA-737/SA-737M SA-577/SA577M ASME 材料标准名称 压力容器用镍合金钢板 -107℃ AKV≥27J 所在页 151 739 653
备注
B ,WPL8 四个级别 A,B,级别 10/20 C级别介于 16Mn/20之间 抗拉强度 σ b≥325 抗拉强度 σ b≥325 抗拉强度 σ b≥415-485
一般不采用 等同 等同334 2015-4-29
备注
(F-32)/1.8
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力 学 性 能
工 艺 性 能
水压试验：均做，有部分要求用无 损代替 弯曲试验：对D＞NPS25及D/S≤7.0 进行弯曲试验代替压扁试验，买方 批准D≥NPS10也用弯曲代替压扁 经采购方和厂方同意：横向拉伸， 金相照片，压扁，金属组织与侵蚀 试验
压扁试验 水压试验 合格试验报告：炉号，熔炉分 析，有规定时成品分析，拉 伸，用条状纵向拉伸试样时标 距部分的宽度，弯曲，压扁， 扩口，卷边，硬度，水压，无 损电测试验方法，冲击试验结 果，其他试验结果
弯曲试验 压扁试验：不要求 水压试验：无特殊要求均做 无损电测试验：当买方在订货中 规定时，作为代替水压试验的试 验 协商：成品分析；横向拉伸；压 扁试验；碳当量；金属组织与侵 蚀试验。
成品分析：买方要求作 压扁试验、扩口试验不在同一 根上 水压试验均做，无损电测买方 指定代替前者。
成品分析：每炉的一个钢坯或一 根管子做一次 晶粒度：按E112试验测得 水压试验和无损检测：每根必做 压扁试验和扩口试验每批一根但 不是同一根 晶间腐蚀试验：采购方要求
名称
GB5310-2008 高压锅炉用无缝钢管
ASME SAA213-2010锅炉过热器 ASME SA210-2010 和 锅炉和过热器用无缝中碳钢 换热器用无缝铁素体和奥氏体 管子 合金钢管子
抗拉强度 伸长率 硬度：A级不超过79HRB或者 143HB C级不超过89HRB或179HB （每批两根） 拉伸强度； 屈服强度； 伸长率； 最大硬度
名称
ASME SA335 ASME SA450-2010 ASME SA530-2010 ASME SA1016-2010 高温用无缝铁素体合金钢公称 碳钢铁素体合金钢和奥氏体合 专门用途碳钢和合金钢公称 铁素体合金钢和奥氏体合金钢 管 金钢管子 管通用要求 管子通用要求
拉伸强度 屈服强度 伸长率 硬度 试样和力学试验按A370附录A2进 行，常温 硬度：S≥0.200in（5.1mm）布 氏，洛氏 0.065in（1.7mm）＜S＜ 0.200in 洛氏 S＜0.065in不要求 压扁试验：无缝管L≥2.5in （63mm），焊缝管L≥4in （100mm） 卷边试验 反向压扁L=4in（100mm）D≥ 12.7mm 扩口L=4in 水压试验：每根 无损试验：每根 水下气压试验 合格试验报告：炉号，熔炉分 析，有规定时成品分析，拉伸， 用条状纵向拉伸试样时标距的长 试样和力学试验按A370试验方 法和定义的规定 室温 试样和力学实验的要求按A370试 验方法和定义标准执行（室温） 硬度试验：S≥0.200in布氏或洛 氏 0.065in≤S＜0.200in洛氏 S＜0.065in不作要求 压扁试验：L≥2.5in（63mm） 反向压扁试验：L=4in D≤12.7mm 反向弯曲试验：L≥4in 扩口试验：L≈4in 无损检验：每根 卷边试验 水压试验：代替无损电测检验和 当采购方有规定时 水下气压试验
力 学 性 能
D≥76mm且S≥14mm应做冲击试验。 抗拉强度 抗拉强度； 屈服强度 下屈服强度或非比例延伸强度，断 伸长率 后伸长率； 冲击吸收能量； 硬度：S≥5.0mm布氏会洛氏 S＜5.0洛氏 液压试验（逐根）
工 艺 性 能
压扁试验：D＞22mm～400mm且S≤ 40mm 弯曲试验：D＞400mm或S＞40mm 扩口试验：需方要求，D≤76mm且S ≤8mm 低倍检验：采用钢锭直接轧制的 非金属杂质：用钢锭和连铸圆管坯 直接 轧制的 晶粒度 显微组织 脱碳层：D≤76mm的冷拔（轧）优 质碳素结构钢和合金结构钢 晶间腐蚀试验：协商 无损检测：按GB/T5777-1996的规 定阻梗全长进行超声波探伤检验