低温钢材的韧性要求
寒冷地区钢材的选用
钢结构基本原理及设计课程专题报告严寒地区结构钢材的选用专业土木工程学号学生教师日期严寒地区结构钢材的选用（以铁塔为例进行说明）【摘要】提高寒冷地区抗脆断能力的要求，是为了使设计人员重视钢结构可能发生脆性破坏事故。
由于对国产建筑钢材在不同工作条件下的脆断问题还缺乏深入研究，规范条文的内容主要来自前苏联的资料，同时亦参考了其他国内外的有关资料。
前苏联严寒地区面积大，出现脆断事故的机会较多。
根据对事故调查的结果，格构式桁架结构占事故总数的48%，而梁结构仅占18%，板结构占34%，可见桁架结构容易发生脆断。
我国低温地区钢桁架、储液罐等也曾发生过脆断事故。
这些资料在定量的规定上差别较大，很难直接引用，但在定性方面即概念设计中却有一些共同规律。
因此规范在焊接构件的板厚、构造及结构施工等方面提出了防止脆断发生的措施。
【关键词】严寒地区钢材选用1 严寒地区钢材选用问题的提出背景在提出问题之前，首先有必要搞清楚各种温度区的准确定义。
宏观上人们依据纬度的高低（更准确地说是地球在公转当中与太阳的关系）把地球自北向南划分为北寒带、北温带、热带、南温带、南寒带，我国绝大部分地区属于从北极圈（北纬66°30′）～北回归线（北纬23°30′）的北温带，属于温带气候；常规和习惯上依冬季的温度高低，人们又把温度区划为寒冷、严寒等地区，而各种温度区的划分和准确定义，均来自于国家标准《采暖通风与空气调节设计规范》（GBJ19－81）的2001 年版。
为了对本文叙述的需要，并使读者了解各种温度划分的定义和标准，现将该国家规范的有关室外气象温度参数的标准定义内容介绍如下：严寒地区：累年最冷月平均温度T≤－10℃的地区定义为严寒地区，我国东北、华北的北纬40°30′以上的地区（即大致鞍山－张家口－大同－呼和浩特连线以北）以及陕西省榆林、甘肃省山丹和青海省格尔木均属严寒地区。
寒冷地区：累年（不少于3 年）最冷月平均温度－10℃＜T≤0℃的地区定义为寒冷地区。
16mndr低温钢标准
16mndr低温钢标准摘要：1.低温钢概述2.16MnDr低温钢的性能特点3.16MnDr低温钢的应用领域4.16MnDr低温钢的制造与加工5.16MnDr低温钢的焊接技术6.16MnDr低温钢的检验与质量控制7.我国16MnDr低温钢标准的发展现状与展望正文：一、低温钢概述低温钢是指在-196℃以下的低温环境下，具有良好力学性能和耐低温腐蚀的钢材。
低温钢主要应用于液化天然气（LNG）、液化石油气（LPG）、乙烯、丙烯等低温设备的制造。
二、16MnDr低温钢的性能特点16MnDr低温钢是我国自主研发的一种低温钢，具有以下性能特点：1.良好的低温韧性：16MnDr在-196℃以下的低温环境下，具有良好的低温韧性，抗拉强度≥485MPa，断裂韧性KIC≥60MPa·m1/2。
2.较高的强度：在常温下，16MnDr钢的抗拉强度为485-650MPa，屈服强度为295-360MPa。
3.良好的耐腐蚀性能：16MnDr低温钢在低温环境下，具有较低的腐蚀速率，适用于各种低温腐蚀环境。
4.良好的焊接性能：16MnDr低温钢具有较高的焊接性能，可采用各种焊接方法进行焊接。
三、16MnDr低温钢的应用领域16MnDr低温钢广泛应用于液化天然气（LNG）、液化石油气（LPG）、乙烯、丙烯等低温设备的制造，如储罐、管道、阀门等。
四、16MnDr低温钢的制造与加工16MnDr低温钢的制造与加工要求较高，需要严格控制冶炼、轧制、热处理等工艺参数，以确保钢板的低温性能。
五、16MnDr低温钢的焊接技术16MnDr低温钢的焊接技术要求较高，应采用合适的焊接工艺和焊接材料，以保证焊接接头的低温性能和力学性能。
六、16MnDr低温钢的检验与质量控制为确保16MnDr低温钢的质量，应进行全面的检验，包括化学成分、力学性能、低温韧性、焊接性能等。
七、我国16MnDr低温钢标准的发展现状与展望我国16MnDr低温钢标准逐渐完善，目前已有相应的国家标准和行业标准。
如何选取低温材料
如何选取低温材料摘要：中国经济的崛起和腾飞，在更多方面有能力帮助别国，而且能够向世界提供更多的技术和设备。
在一带一路的指引下，近年来中俄合作日趋紧密，在一些领域开展密切合作，尤其在工业技术设备上，在长期寒冷的地区为了确保质量的前提下节约成本，合理选用钢材原材料上尤其重要。
关键词：低温材料；选材1.低温选材的必要性随着温度的减低，强度指标（如屈服极限、强度极限）增加，塑性和韧性指标（如冲击韧性、延伸率）下降，显现脆的性质，有些材料体方晶格在温度降低时韧性下降很快，低温下使用时危险性很大，在寒冷地带的机械设备带来很大的危害及影响。
2.低温材料选用方法该如何合理的选用原材料，我们以选取Q345E满足在-49℃的环境下使用的材料为案例进行选取一系列的验证。
低温钢一般指在-40℃一下应用的合金钢，包括铁素体钢（低碳锰钢，镍钢）和奥氏体不锈钢，铁素体一般都存在韧性-脆性转变温度，当温度降低至某个临界值时，材料的韧性就会突然下降，为了使材料能在低温下正常使用我们将做如下可行性的试验论证。
首先要考虑的是材料的材质含量，含碳量的增加使得碳素钢的强度和硬度增加，塑性和韧性性能下降，合理控制含碳量 0.25%为界，低温下含量过大趋向于冷脆，结构件一般选用低于0.25%的碳素结构钢。
含硅量超过3%时，显著降低刚的塑性，韧性，延展性容易导致冷脆。
硫和氧主要影响热脆。
磷，砷，锑作为杂质元素，对碳素钢的抗拉强度有一定的做用，但是又增加钢的脆性，尤其是低温脆性。
一般来说钨加入低碳和中碳高级优质合金结构钢中，能显著提高钢的强度和韧性。
锰在钢中由于能降低临界转变温度，故碳锰钢的低温冲击韧性比碳素钢要好。
铬含量的增加对冲击韧性有着不利的影响。
铝可以细化晶粒的作用，固可以提高在低温下的韧性作用。
钼可只是以提高钢热强性最有效的元素。
镍能细化铁素体晶粒，改善钢的低温性能，含镍量超过一定值得碳钢，其低温催化转变温度显著降低，而低温冲击性能显著提高，因此镍在低温材料中起到非常重要的作用。
q235b钢板最低允许使用温度范围
Q235B钢板是一种常用的结构钢材料，被广泛应用于建筑结构、制造业、桥梁和其他工程领域。
在使用Q235B钢板时，其最低允许使用温度范围是非常重要的，因为温度对钢材的性能和机械性能有着显著的影响。
以下是关于Q235B钢板最低允许使用温度范围的相关内容：1. Q235B钢板的普通使用温度范围Q235B钢板的普通使用温度范围通常在-20℃至20℃之间，这个范围是根据钢材的化学成分和机械性能确定的。
在这个温度范围内，Q235B钢板可以满足一般工程和建筑结构的需求，具有较好的强度和韧性。
2. Q235B钢板的低温使用性能在低温条件下，Q235B钢板的使用性能可能会受到影响。
当温度低于-20℃时，Q235B钢板的韧性和塑性会明显下降，可能出现脆断的情况。
在临界温度以下的环境中，Q235B钢板的使用应当格外谨慎，需要采取相应的防护措施或者选择其他耐低温钢材。
3. 低温冲击试验为了评估Q235B钢板在低温条件下的性能，通常进行低温冲击试验。
这个试验可以模拟实际使用中的低温环境，通过测试钢板的冲击韧性来评估其在低温下的可靠性。
根据试验结果，可以对Q235B钢板的低温使用性能进行合理的评估和选择。
4. 低温下的应用注意事项在实际工程中，若需要在低温环境下使用Q235B钢板，需要注意以下几点：- 在设计阶段就要考虑低温环境下材料的选择和应用，避免在施工和使用过程中出现问题；- 对于暴露在户外的结构，要采取防寒保温措施，以减少低温对钢材性能的影响；- 定期进行钢板及结构的检测和维护，及时发现并处理可能存在的低温损伤和隐患。
Q235B钢板的最低允许使用温度范围是一个重要的工程技术指标，对于确保结构的安全可靠具有重要意义。
在实际应用中，需要根据具体工程条件和环境要求，合理选择钢材并采取相应的防护和措施，以确保Q235B钢板在低温条件下的稳定使用。
为了更深入地了解Q235B 钢板在低温条件下的表现和使用，我们需要对其低温下的物理特性和行为有更全面的了解。
lf2常用钢材等级
lf2常用钢材等级
LF2是一种常见的低温碳钢材料，通常用于制造低温应用的阀门和管道。
LF2钢材通常符合ASTM A350标准，以下是一些常用的LF2钢材等级：
1. ASTM A350 LF2，这是最常见的LF2钢材等级，通常用于制造阀门和管道，适用于温度范围在-46°C至427°C (-50°F至800°F)之间。
2. ASTM A352 LCB，这也是一种常见的LF2钢材等级，通常用于制造低温应用的阀门和管道。
3. ASTM A352 LC1，这是另一种低温碳钢材料，通常用于制造低温应用的阀门和管道，其适用温度范围为-46°C至345°C (-50°F至650°F)。
这些LF2钢材等级具有良好的低温韧性和焊接性能，适用于低温环境下的各种工程应用。
除了上述列举的几种常见等级外，还有其他一些LF2钢材等级，具体使用取决于具体的工程要求和标准规范。
希望这些信息能够对你有所帮助。
低温冲击 钢 标准
低温冲击钢标准低温冲击是指在低温环境下，材料受到外部冲击或载荷作用时的性能表现。
在工程结构中，特别是在制造和使用涉及低温环境的设备和构件时，对材料的低温冲击性能提出了更高的要求。
而钢材作为一种常见的结构材料，在低温环境下的性能表现尤为重要。
因此，制定和遵守低温冲击钢标准，对于确保设备和结构在低温环境下的安全运行至关重要。
低温冲击钢标准主要包括对钢材的低温脆性、韧性、强度和断裂韧性等性能指标的要求。
首先，钢材在低温下容易出现低温脆性，即在低温环境下材料的韧性降低，易发生脆性断裂。
因此，低温冲击钢标准要求钢材在低温下具有良好的韧性，能够抵抗低温环境下的冲击载荷，不发生脆性断裂。
其次，低温冲击钢标准还对钢材的强度和断裂韧性提出了要求，要求钢材在低温环境下保持足够的强度，同时具有良好的断裂韧性，能够在受到冲击载荷时延缓裂纹扩展，提高结构的抗冲击能力。
为了确保钢材在低温环境下的性能符合要求，低温冲击钢标准还规定了钢材的试验方法和评定标准。
通过对钢材进行低温冲击试验，可以评定钢材在低温环境下的性能表现，包括冲击吸收能力、断裂韧性、裂纹扩展速率等指标。
根据试验结果，可以对钢材的低温冲击性能进行评定，确保其符合低温冲击钢标准的要求。
在实际工程中，遵守低温冲击钢标准对于确保设备和结构在低温环境下的安全运行至关重要。
只有选择符合低温冲击钢标准要求的钢材，并严格按照标准进行材料选用、制造和使用，才能确保设备和结构在低温环境下不会出现意外事故。
因此，工程设计和制造中必须严格遵守低温冲击钢标准，确保使用的钢材具有良好的低温冲击性能。
综上所述，低温冲击钢标准对于确保设备和结构在低温环境下的安全运行具有重要意义。
只有严格遵守标准要求，选择符合要求的钢材，并进行必要的试验和评定，才能确保钢材在低温环境下具有良好的性能表现，提高结构的抗冲击能力，确保设备和结构的安全运行。
因此，在工程设计和制造中，必须高度重视低温冲击钢标准的要求，确保所使用的钢材符合标准，以保障设备和结构在低温环境下的安全运行。
低温钢
低温钢概述低温用钢的种类、成分及性能低温用钢分4个温度级别：－20～40℃、－50～80℃、－100～110℃、－196～269℃。
主要用于液化石油气及液化天然气等的贮存运输容器，以及海洋石油工程结构等。
1．中合金低碳马氏体型低温钢合金元素总含量5％～10％，组织取决于热处理制度。
9Ni钢为典型钢种，有两种常用热处理制度，一种是900℃正火加790℃正火加570℃回火；另一种是800℃水淬加570℃回火。
淬火后组织为低碳马低体，正火后组织为低碳马氏体加铁素体加少量高碳奥氏体。
9Ni钢在－196℃低温下具有优良的韧性。
磷会增9Ni钢回火脆性的敏感性，应严格控制。
5Ni钢主要通过化学成分的最佳化以及三级热处理方法来控制组织，使之在－162℃乃至－196℃低温下具有与9Ni钢相近的强度和韧性。
2．高合金奥氏体型低温钢合金元素总含量＞10％，组织为奥氏体，具有极为优良的低温韧性，在－196～296℃低温下仍保持相当高的韧性。
含铬镍奥氏体型低温钢含Cr18%和Ni9%，无铬镍奥氏体型低温钢含M23%～26％，A1%～4%，两者的低温钢韧性相近。
一般均在固溶处理后使用。
低温钢锻件表11-1 中国常用钢号(一）20D 钢锻件表11-2 钢的化学成分表11-3 钢锻件的常温拉伸和低温冲击性能表11-4 钢锻件的许用应力（二）16MnD 钢锻件表11-5化学成分表11-6 钢锻件的常温拉伸和低温冲击性能表11-7 钢锻件的许用应力（三）09Mn2VD 钢锻件表11-8化学成分表11-9 钢锻件的常温拉伸和低温冲击性能表11-10 钢锻件的许用应力（四）09MnNiD 钢锻件表11-11化学成分表11-12 钢锻件的常温拉伸和低温冲击性能表11-13 钢锻件的许用应力（五）16MnMoD 和20MnMoD 钢锻件表11-14 钢的化学成分表11-15 钢锻件的常温拉伸和低温冲击性能表11-16 钢锻件的许用应力（六） 08MnNiCrMoVD 钢锻件表11-17化学成分表11-18 钢锻件的常温拉伸和低温冲击性能表11-19 钢锻件的许用应力（七）10Ni3MoVD 钢锻件表11-20化学成分表11-21 钢锻件的常温拉伸和低温冲击性能表11-22 钢锻件的许用应力低温钢板(一)16MnDR钢板(二)09Mn2VDR钢板(三)15MnNiDR钢板（四）09MnNiDR钢板(五)07MnNiCrMoVDR钢板。
低温钢及其低温韧性研究现状
低温钢及其低温韧性研究现状张丽红1,2,陈芙蓉1（1.内蒙古工业大学材料科学与工程学院，内蒙古呼和浩特010010；2.内蒙古机电职业技术学院冶金与材料工程系，内蒙古呼和浩特010070）摘要：介绍了低温钢国内外发展状况及应用中易出现的安全问题，阐述了韧性断裂与脆性断裂的区别、韧脆转变及低温脆性断裂机理，重点从工艺角度、显微组织、力学方法、电子背散射衍射分析技术和小冲杆试验等不同角度综述评定低温钢低温韧性的关键技术，并阐述了低温钢焊接需注意的问题。
关键词：低温钢；低温韧性；低温钢焊接中图分类号：TG404文献标志码：A 文章编号：1001-2303（2020）12-0088-04DOI ：10.7512/j.issn.1001-2303.2020.12.18本文参考文献引用格式：张丽红，陈芙蓉.低温钢及其低温韧性研究现状[J].电焊机，2020，50（12）：88-91.收稿日期:2020-07-01基金项目:内蒙古自治区高等学校科学研究项目（NJZY18277）；内蒙古机电职业技术学院科研项目（NJDZJZR1707）作者简介:张丽红（1983—），女，博士，副教授，主要从事低温钢低温韧性的研究。
E-mail ：******************。
通讯作者:陈芙蓉（1971—），女，教授。
E-mail ：cfr7075@imut. 。
0前言近几十年来，随着压力容器的大型化、厚截面压力容器的增多，以及化工、石油工业中低温压力容器的使用，低温钢用量大大增加，使低温脆断事故时有发生，引起世界各国低温学者的关注。
研究低温下的断裂行为及脆断机理，对于指导低温压力容器的安全设计及实际生产具有重要的指导意义。
通过大量事故调查分析得出低应力脆断的特点有：（1）低温脆断多属于解理断裂或准解理断裂，断口光亮而平滑；（2）断裂通常出现在低温下，此时材料韧性较差；（3）断裂时构件处于低载荷工作状态，断裂应力并未超出材料的屈服强度，断裂很少发生塑性变形；（4）低应力脆断常发生在有缺口或裂纹的部位；（5）断裂时裂纹呈现出较快的扩展速率。
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低温钢材的韧性要求
（1）试验方法
低温压力容器及其受压元件所采用的钢材，必须进行低温夏比（V形缺口）冲击
试验。
钢材的冲击试验方法，应符合GB 4159《金属低温夏比冲击试验方法》的有关规定。
冲击试样按GB 2106《金属夏比V形缺口冲击试验方法》规定的
10mm×10mm×55mm标准试样。
若无法制备标准试样时，也可采用
7.5mm×10mm× 55mm、5mm×10mm×55mm的小尺寸试样，小尺寸试样的试样宽度一般应不小于钢材名义厚度的80%。
试样的缺口应沿厚度方向（棒材沿
径向）切取，并以3个试样为1组。
（2）取样规则
根据需要，钢材可按批进行冲击试验取样，其分批要求及试样截取应遵循以下规
定。
①钢板每批钢板由同一牌号、同一炉罐号、同一规格和同一热处理制度组成。
每批钢板质量按厚度分类：6-16mm钢板应不大于15t；大于16mm钢板应不大于25t。
每批取1组试样，试样方向为横向。
②钢管每批钢管由同一牌号、同一炉罐号、同一规格和同一热处理制度组成。
每批钢管按直径分类：外直径大于351mm的钢管每批不超过50根；外
直径小于或等于351mm
的钢管每一批不超过200根。
在每批中的任意两根钢管上各取1组试样。
用于制造容器圆筒，且厚度大于16mm的钢管，按批抽10%，且不少于两根，
每根取1组试样。
取样位置应靠近钢管内壁，一般为纵向，对大直径厚壁管可沿切向取样。
缺口应
沿厚度方向切取。
③锻件按照JB 4727《低温压力容器用碳素钢和低合金锻件》规定的取样数
量和取样部位切取试样。
④钢棒每批钢棒由同一牌号、同一炉罐号、同一尺寸、同炉热处理组成。
在经最终热处理的每批钢棒中任选两根，各取1组试样。
试样方向为纵向，试样的
纵轴应尽量位于钢棒半径的1/2处。
（3）试验温度
低温压力容器用钢的冲击试验温度必须小于或等于容器或其受压元件的设计温度。
当容器或其受压元件使用在低温应力工况时，钢材的冲击试验温度必须小于
或等于调整后的设计温度。
（4）冲击功指标
钢材试验温度下的冲击功指标，按钢材标准规定的最低抗拉强度确定，具体要求必须满足表13-4的规定。
小试样的冲击功指标根据试样宽度按比率缩减。
注：1、试验温度下3个试样的冲击功平均值不得低于表中规定；其中单个试样的冲击功可小于平均值，但不得小于平均值的70%。
2、抗拉强度大于650 Mpa的螺栓等钢材的冲击功值按抗拉强度等于650 Mpa
的要求，但40CrNiMo的低温冲击功应不小于31J（三个试样平均值）。
（5）其他规定
低温压力容器用钢若符合下列条件之一者可免做低温夏比（V形缺口）冲击试验。
①因钢材的尺寸限制，无法制备5mm×10mm×55mm冲击试样者，且设
计温度不低于-45℃者。
②在GB 150所列的低碳钢和碳锰钢钢管，因钢管尺寸限制，无法制备
5mm×10mm×55mm冲击试样者，且设计温度不低于表13-5者。
③螺母用钢。
④在低温低应力工况下使用的容器或受压元件，符合有关条件可不遵循低
温压力容器的有关规定，其所用钢材者。
⑤含碳量不大于0.10%的标准铬镍奥氏体不锈钢，设计温度高于或等于
-196℃者。