路径: 主页 > GB/T > 第317页 > GB/T 4732.2-2024 | 标准编号 | GB/T 4732.2-2024 (GB/T4732.2-2024) | | 中文名称 | 压力容器分析设计 第2部分：材料 | | 英文名称 | Pressure vessels design by analysis - Part 2: Materials | | 行业 | 国家标准 (推荐) | | 中标分类 | J74 | | 国际标准分类 | 23.020.30 | | 字数估计 | 68,643 | | 发布日期 | 2024-07-24 | | 实施日期 | 2024-07-24 | | 发布机构 | 国家市场监督管理总局、中国国家标准化管理委员会 | GB/T 4732.2-2024: 压力容器分析设计 第2部分：材料
ICS 23.020.30
CCSJ74
中华人民共和国国家标准
压力容器分析设计
第2部分:材料
2024-07-24发布
2024-07-24实施
国 家 市 场 监 督 管 理 总 局
国 家 标 准 化 管 理 委 员 会 发 布
目次
前言 Ⅲ
引言 Ⅳ
1 范围 1
2 规范性引用文件 1
3 术语和定义 2
4 总体要求 2
5 钢板 5
6 钢管 10
7 钢锻件 12
8 螺柱(含螺栓)和螺母用钢棒 14
9 焊接材料 18
附录A(规范性) 钢材的补充规定 19
附录B(规范性) 钢材的许用应力 21
附录C(资料性) 钢材的高温屈服强度、高温持久强度极限平均值、弹性模量和平均线膨胀系数 42
附录D(资料性) 高合金钢牌号近似对照表 56
参考文献 58
前言
本文件按照GB/T 1.1-2020《标准化工作导则 第1部分:标准化文件的结构和起草规则》的规定
起草。
本文件是GB/T 4732《压力容器分析设计》的第2部分。GB/T 4732已经发布了以下部分:
---第1部分:通用要求;
---第2部分:材料;
---第3部分:公式法;
---第4部分:应力分类方法;
---第5部分:弹塑性分析方法;
---第6部分:制造、检验和验收。
请注意本文件的某些内容可能涉及专利。本文件的发布机构不承担识别专利的责任。
本文件由全国锅炉压力容器标准化技术委员会(SAC/TC262)提出并归口。
本文件起草单位:合肥通用机械研究院有限公司、中国特种设备检测研究院、中国石化工程建设有
限公司、中石化广州工程有限公司、江苏省特种设备安全监督检验研究院、南京钢铁股份有限公司、二重
(德阳)重型装备有限公司。
本文件主要起草人:章小浒、杨国义、段瑞、张国信、常彦衍、缪春生、陈志伟、陆戴丁、孔韦海、
霍松波、沈国劬。
引 言
GB/T 4732《压力容器分析设计》给出了压力容器按分析设计方法进行建造的要求,GB/T 150基于
规则设计理念提出了压力容器建造的要求。压力容器设计制造单位可依据设计具体条件选择两种建造
标准之一实现压力容器的建造。
GB/T 4732由6个部分构成。
---第1部分:通用要求。目的在于给出按分析设计建造的压力容器的通用要求,包括相关管理要
求、通用的术语和定义以及GB/T 4732其他部分共用的基础要求等。
---第2部分:材料。目的在于给出按分析设计建造的压力容器中的钢制材料相关要求及材料性
能数据等。
---第3部分:公式法。目的在于给出按分析设计建造的压力容器的典型受压元件及结构设计要
求。具体给出了常用容器部件按公式法设计的厚度计算公式。GB/T 4732.3可作为
GB/T 4732.4、GB/T 4732.5的设计基础,也可依据GB/T 4732.3自行完成简化的、完整的分
析设计。
---第4部分:应力分类方法。目的在于给出按分析设计建造的压力容器中采用应力分类法进行
设计的相关规定。
---第5部分:弹塑性分析方法。目的在于给出按分析设计建造的压力容器中采用弹塑性分析方
法进行设计的相关规定。
---第6部分:制造、检验和验收。目的在于给出按分析设计建造的压力容器中所涵盖结构形式容
器的制造、检验和验收要求。
GB/T 4732包括了基于分析设计方法的压力容器建造过程(即指材料、设计、制造、检验、试验和验
收工作)中需要遵循的技术要求、特殊禁用规定。由于GB/T 4732没有必要,也不可能囊括适用范围内
压力容器建造中的所有技术细节,因此,在满足安全技术规范所规定的基本安全要求的前提下,不限制
GB/T 4732中没有特别提及的技术内容。GB/T 4732不能作为具体压力容器建造的技术手册,也不能
替代培训、工程经验和工程评价。工程评价是指由知识渊博、娴于规范应用的技术人员所作出针对具体
产品的技术评价。工程评价需要符合GB/T 4732的相关技术要求。
GB/T 4732不限制实际工程建造中采用其他先进的技术方法,但工程技术人员采用先进的技术方
法时需要作出可靠的判断,确保其满足GB/T 4732的规定。
GB/T 4732既不要求也不限制设计人员使用计算机程序实现压力容器的分析设计,但采用计算机
程序进行分析设计时,除需要满足GB/T 4732的要求外,还要确认:
---所采用程序中技术假定的合理性;
---所采用程序对设计内容的适用性;
---所采用程序输入参数及输出结果用于工程设计的正确性。
进行应力分析设计计算时可以选择或不选择以 GB/T 4732.3 作为设计基础,进而采用
GB/T 4732.4或GB/T 4732.5进行具体设计计算以确定满足设计计算要求中防止结构失效所要求的
元件厚度或局部结构尺寸。当独立采用 GB/T 4732.4或 GB/T 4732.5作为设计基础时,无需相互
满足。
压力容器分析设计
第2部分:材料
1 范围
本文件规定了采用分析设计方法设计的钢制压力容器受压元件用钢材允许使用的牌号及其标准、
钢材的附加技术要求、钢材的使用范围(温度和压力)、钢材的许用应力、焊接材料的基本要求。
本文件适用于设计温度-269℃~800℃、设计压力小于100MPa的压力容器。
本文件不适用的范围为GB/T 4732.1规定的不适用范围。
2 规范性引用文件
下列文件中的内容通过文中的规范性引用而构成本文件必不可少的条款。其中,注日期的引用文
件,仅该日期对应的版本适用于本文件;不注日期的引用文件,其最新版本(包括所有的修改单)适用于
本文件。
GB/T 228.1 金属材料拉伸试验 第1部分:室温试验方法
GB/T 228.2 金属材料拉伸试验 第2部分:高温试验方法
GB/T 229 金属材料 夏比摆锤冲击试验方法
GB/T 699 优质碳素结构钢
GB/T 713.2 承压设备用钢板和钢带 第2部分:规定温度性能的非合金钢和合金钢
GB/T 713.3 承压设备用钢板和钢带 第3部分:规定低温性能的低合金钢
GB/T 713.4 承压设备用钢板和钢带 第4部分:规定低温性能的镍合金钢
GB/T 713.5 承压设备用钢板和钢带 第5部分:规定低温性能的高锰钢
GB/T 713.6 承压设备用钢板和钢带 第6部分:调质高强度钢
GB/T 713.7 承压设备用钢板和钢带 第7部分:不锈钢和耐热钢
GB/T 1220 不锈钢棒
GB/T 1221 耐热钢棒
GB/T 3077 合金结构钢
GB/T 3965 熔敷金属中扩散氢测定方法
GB/T 4226 不锈钢冷加工钢棒
GB/T 4334 金属和合金的腐蚀 奥氏体及铁素体-奥氏体(双相)不锈钢晶间腐蚀试验方法
GB/T 4732.1 压力容器分析设计 第1部分:通用要求
GB/T 6394 金属平均晶粒度测定方法
GB/T 6479 高压化肥设备用无缝钢管
GB/T 6803 铁素体钢的无塑性转变温度落锤试验方法
GB/T 7735-2016 无缝和焊接(埋弧焊除外)钢管缺欠的自动涡流检测
GB/T 9948 石油裂化用无缝钢管
GB/T 13305 不锈钢中α-相面积含量金相测定法
GB/T 20878 不锈钢和耐热钢 牌号及化学成分
GB/T 21433 不锈钢压力容器晶间腐蚀敏感性检验
GB/T 31935 金属和合金的腐蚀 低铬铁素体不锈钢晶间腐蚀试验方法
GB/T 32571 金属和合金的腐蚀 高铬铁素体不锈钢晶间腐蚀试验方法
GB/T 34542.2 氢气储存输送系统 第2部分:金属材料与氢环境相容性试验方法
GB/T 39255 焊接与切割用保护气体
JB/T 4756 镍及镍合金制压力容器
NB/T 47002.1 压力容器用复合板 第1部分:不锈钢-钢复合板
NB/T 47002.2 压力容器用复合板 第2部分:镍-钢复合板
NB/T 47002.3 压力容器用复合板 第3部分:钛-钢复合板
NB/T 47002.4 压力容器用复合板 第4部分:铜-钢复合板
NB/T 47008 承压设备用碳素钢和合金钢锻件
NB/T 47009 低温承压设备用合金钢锻件
NB/T 47010 承压设备用不锈钢和耐热钢锻件
NB/T 47013.3 承压设备无损检测 第3部分:超声检测
NB/T 47013.4 承压设备无损检测 第4部分:磁粉检测
NB/T 47013.5 承压设备无损检测 第5部分:渗透检测
NB/T 47014 承压设备焊接工艺评定
NB/T 47018.1 承压设备用焊接材料订货技术条件 第1部分:采购通则
NB/T 47018.2 承压设备用焊接材料订货技术条件 第2部分:钢焊条
NB/T 47018.3 承压设备用焊接材料订货技术条件 第3部分:气体保护电弧焊丝和填充丝
NB/T 47018.4 承压设备用焊接材料订货技术条件 第4部分:埋弧焊钢焊丝和焊剂
NB/T 47018.5 承压设备用焊接材料订货技术条件 第5部分:堆焊用不锈钢焊带和焊剂
NB/T 47019.1 锅炉、热交换器用管订货技术条件 第1部分:通则
NB/T 47019.4 锅炉、热交换器用管订货技术条件 第4部分:低温用低合金钢
TSG21 固定式压力容器安全技术监察规程
3 术语和定义
GB/T 4732.1界定的术语和定义适用于本文件。
4 总体要求
4.1 压力容器受压元件用钢板、钢管、钢锻件、螺柱(含螺栓)用钢材和焊接材料应符合 TSG21的
规定。
4.2 压力容器受压元件用钢材应是焊接性良好的钢材。
4.3 采用未列入本文件但已列入GB/T 20878和GB/T 713.7中的奥氏体型不锈钢钢材,其磷、硫含量
和强度指标应不低于本文件所列相应钢材标准中化学成分相近牌号钢材的规定。
4.4 除符合4.3规定的钢材外,采用其他未列入本文件的钢材,其技术要求应符合附录A的规定。
4.5 压力容器受压元件用钢材应附有钢材制造单位的钢材质量证明书,质量证明书的内容应齐全、清
晰,并且印刷可追溯的信息化标识,加盖材料制造单位质量检验章。可追溯的信息包括钢材制造单位名
称、钢材标准号、牌号、规格、炉批号、交货状态、热处理工艺参数(需要时)、质量证明书签发日期等内容。
可追溯的信息化标记应为二维码或条码等。
4.6 容器制造单位应按质量证明书对钢材进行验收。如无钢材制造单位的钢材质量证明书原件时,应
在钢材质量证明书原件的复印件上加盖材料经营单位公章和经办负责人签字(章)。
4.7 选择压力容器受压元件用钢材时应依据容器的使用条件(如设计温度、设计压力、介质特性和操作
特点等)、钢材的化学成分、微观组织、性能(力学性能、工艺性能、化学性能和物理性能)、容器的制造工
艺以及经济合理性来确定。
4.8 压力容器受压元件用钢应采用氧气转炉、电炉或电渣重熔法冶炼。对标准抗拉强度下限值大于
540MPa的低合金钢钢板和低合金钢锻件、奥氏体-铁素体型不锈钢钢板,以及使用温度低于-20℃的
低温钢钢板、低温钢锻件和低温钢钢管,还应采用炉外精炼并进行真空处理。
4.9 压力容器受压元件用钢材使用温度上限符合下列规定。
a) 钢材使用温度上限为附录B中表B.1~表B.8的各牌号钢材许用应力所对应的最高温度,
表B.1~表B.8中粗线右侧的许用应力由钢材的105h高温持久强度极限平均值所确定。当因
工艺过程要求,钢材需短时在高于使用温度上限操作时,应由设计文件规定。
b) 非合金钢和碳锰钢钢材在高于425℃温度下长期使用时,应注意钢中碳化物相的石墨化倾向。
c) 奥氏体型不锈钢钢材的使用温度高于525℃时,钢中含碳量应不小于0.04%。
4.10 压力容器受压元件用钢材使用温度下限符合下列规定。
a) 钢材使用温度下限应符合第5章~第8章的规定。
b) 奥氏体型不锈钢钢材使用温度下限为-269℃。使用温度高于或等于-196℃时,可免做冲
击试验。使用温度低于-196℃时,应进行压力容器设计温度下的低温冲击试验,3个标准试
样冲击吸收能量平均值(KV2)不小于54J,且侧膨胀值平均值(LE)不小于0.53mm。奥氏
体-铁素体型不锈钢钢材可进行最低冲击试验温度为-40℃的冲击试验,3个标准试样冲击吸
收能量平均值(KV2)不小于47J,且侧膨胀值平均值(LE)不小于0.53mm。冲击试验其他要
求应符合4.11b)、4.11c)的规定。
c) 液氢压力容器用奥氏体型不锈钢钢材应进行-253℃的冲击试验,液氦压力容器用奥氏体型
不锈钢钢材应进行-269℃的冲击试验,冲击性能应符合4.10b)的规定。
4.11 非合金钢和合金钢钢材冲击试验符合下列规定。
a) 非合金钢和合金钢钢材(钢板、钢管、钢锻件)的冲击性能应符合表1的规定。
注1:当钢材的标准抗拉强度下限值随厚度增大而降低时,表1中的标准抗拉强度下限值指的是钢材在最小厚度时
的标准抗拉强度下限值。
表1 非合金钢和合金钢钢材的冲击性能
钢材标准抗拉强度下限值(Rm)
MPa
3个标准试样冲击吸收能量平均值(KV2)
3个试样侧膨胀值平均值(LE)
mm
≤450 ≥24 -
>450~510 ≥31 -
>510~570 ≥34 -
>570~630 ≥38 -
>630~690 ≥47 ≥0.53
>690 ≥54 ≥0.64
b) 夏比V型缺口冲击试样的取样部位和试样方向应符合相应钢材标准的规定,应选择厚度为
10mm的标准试样。冲击试验每组取3个标准试样,允许1个标准试样的冲击吸收能量数值
低于表1的规定值,但不应低于表1规定值的70%。当冲击试验结果不符合上述规定时,应
从钢材的同样部位和同样方向上再取3个标准试样进行复验,前后两组6个标准试样的冲击
吸收能量平均值应不低于表1的规定值,允许有2个标准试样低于规定值,但低于规定值
70%的试样只准许有1个。
c) 当钢材因厚度小于11mm而无法制备标准试样时应依次制备厚度为7.5mm、5mm的小尺寸
试样,其冲击吸收能量平均值应分别为标准试样冲击吸收能量平均值的75%、50%。当钢材
可制备标准试样而制备厚度为7.5mm或5mm的小尺寸试样时,其冲击试验温度应分别降
低5℃或10℃(冲击试验温度低于-100℃的钢材除外),冲击吸收能量平均值应分别为标准
试样冲击吸收能量平均值的75%或50%。
d) 钢材标准中,钢材的冲击吸收能量平均值和侧膨胀值平均值高于表1规定的还应符合相应钢
材标准的规定。
e) 夏比冲击试样侧膨胀值的测定应符合GB/T 229的规定。
注2:冲击试样的侧膨胀值与冲击试样尺寸无关。
f) 冲击试验温度为-40℃~-100℃的低合金钢钢板和锻件可按GB/T 229的规定测定转变温
度Tt(如:指定吸收能量值47J确定的转变温度Tt47、指定吸收能量上平台的百分数50%确定
的转变温度Tt50%US、指定侧膨胀值0.53mm确定的转变温度Tt0.53或指定剪切断面率50%确
定的转变温度Tt50%SFA)。
g) 钢板冲击试验应符合第5章和GB/T 713.2、GB/T 713.3、GB/T 713.4、GB/T 713.5、GB/T 713.6、
GB/T 713.7的规定。对于 Q245R、Q345R和13MnNiMoR钢板,如需进行-20℃冲击试
验,应在设计文件中注明。如需提高钢板的冲击吸收能量和侧膨胀值,应在设计文件中规定。
h) 钢管冲击试验应符合第6章的规定。
i) 钢锻件冲击试验应符合第7章和NB/T 47008、NB/T 47009的规定。对于20、16Mn、20MnMo
和20MnMoNb钢锻件,如需进行-20℃冲击试验,应在设计文件中注明。如需提高钢锻件的
冲击吸收能量和侧膨胀值,应在设计文件中规定。
j) 非合金钢、低合金钢和耐热钢钢棒的冲击试验应符合第8章的规定。
k) 焊接材料的冲击试验应符合第9章的规定。
4.12 当钢材按GB/T 4334进行晶间腐蚀试验、按GB/T 15970.1~GB/T 15970.9或GB/T 4157进行
应力腐蚀试验、按GB/T 17897进行点腐蚀试验时,应在设计文件中规定试验方法和合格指标。
4.13 对于设计温度低于95℃且满足下列条件之一的储存氢气压力容器,其钢材应按GB/T 34542.2
的规定进行氢环境相容性试验,试验内容和合格指标应在设计文件中规定:
a) 氢分压大于41MPa的非焊接压力容器;
b) 氢分压大于17MPa或氢分压大于5.2MPa且钢材室温标准抗拉强度下限值大于620MPa的
焊接压力容器。
4.14 奥氏体-铁素体型不锈钢钢板、钢管和锻件应按GB/T 13305的规定进行相比例测定,金相组织应
为奥氏体-铁素体,奥氏体含量应在40%~60%。
4.15 当对钢材有特殊技术要求时(如要求特殊冶炼方法、严格的化学成分、较高的冲击吸收能量指标
或侧膨胀值、附加保证高温屈服强度和抗拉强度、提高无损检测合格等级、增加力学性能检验率等),应
在设计文件中规定。
4.16 主要受压元件使用的钢材中,未列入本文件,也未列入压力容器(承压设备)专用钢板国家标准、
专用锻件行业标准、专用复合钢板行业标准的钢材,应按照TSG21的规定进行技术评审后,可用于制
造压力容器。
注:压力容器(承压设备)专用钢板国家标准是指GB/T 713.1、GB/T 713.2、GB/T 713.3、GB/T 713.4、GB/T 713.5、
GB/T 713.6和GB/T 713.7;专用锻件行业标准是指NB/T 47008、NB/T 47009和NB/T 47010;专用复合钢板
行业标准是指NB/T 47002.1、NB/T 47002.2、NB/T 47002.3和NB/T 47002.4。
4.17 主要受压元件使用的钢材,未列入本文件,但已列入压力容器(承压设备)专用钢板国家标准、锻
件行业标准、专用复合钢板行业标准的,钢材研制单位应进行钢材的研制,提供必要的材料数据(包括化
学成分、拉伸性能、疲劳试验数据、断裂韧性以及其他满足该材料使用范围要求的相应性能参数)。钢材
应经压力容器用材料(钢板、锻件)型式试验机构的试验验证,证明其各项性能指标满足本文件要求
的,可用于压力容器制造。
4.18 钢材制造单位首次制造本文件中标准抗拉强度下限值大于540MPa的合金钢钢板及锻件或用
于设计温度低于-40℃的合金钢钢板及锻件,应同时满足下列要求后,可用于压力容器制造。
a) 钢材制造单位应向钢材使用单位提供钢材焊接性试验报告和焊后热处理工艺等技术资料,并
根据设计文件提供钢材高温短时拉伸性能、疲劳试验数据、断裂韧性,以及落锤试验(DWT)、
韧脆转变温度结果的系列试验数据。对于使用温度高于钢材蠕变温度的,钢材制造单位应提
供钢材的高温性能试验数据,高温性能数据至少包括持久强度或者蠕变极限等。
b) 钢材应经压力容器用材料(钢板、锻件)型式试验机构的试验验证。
4.19 选用已列入本文件的压力容器主要受压元件的钢板及锻件,但其板材厚度或者锻件公称厚度超
出本文件厚度范围的,其各项性能应不低于本文件中已规定厚度范围内的最低要求。
4.20 设计单位在选用符合4.16、4.17和4.19规定的钢材时,应在设计文件中提供选材满足TSG21基
本安全要求的说明,包括材料的力学性能、物理性能、工艺性能和与介质相容性等,同时应提出材料订货
技术条件,明确压力容器制造、使用、检验等相关技术要求,并且对设计选材负责。
4.21 选用符合4.16、4.17和4.19规定的钢材用于压力容器主要受压元件时,压力容器制造单位应按
炉号进行化学成分分析、按批号进行力学性能的验证性复验,复验结果应经监督检验机构确认合格,材
料复验报告应纳入产品质量证明文件。
4.22 主要受压元件采用的钢材,已列入本文件,但未列入压力容器(承压设备)专用钢板国家标准、专
用锻件行业标准、专用复合钢板行业标准、钢管国家标准或者行业标准的钢材以及境外牌号钢材的使
用,其技术要求应符合附录A的规定。
4.23 对受压元件用钢材的代用应事先取得原设计单位的书面批准,并在竣工图上做详细记录。
4.24 本文件中各钢材的许用应力应按TSG21和GB/T 4732.1的规定确定,钢材的许用应力应符合
表B.1~表B.8的规定。各钢材许用应力表中间温度的许用应力采用内插法求得。
4.25 钢材的高温屈服强度见附录C中表C.1~表C.8,高温持久强度极限平均值见表C.9~表C.12,弹
性模量见表C.13,平均线膨胀系数参考值见表C.14。
4.26 高合金钢牌号近似对照表见附录D。
5 钢板
5.1 非合金钢和合金钢钢板
5.1.1 GB/T 713.2、GB/T 713.3、GB/T 713.4、GB/T 713.6中钢板的使用状态、厚度、使用温度上限、许
用应力应符合表B.1的规定。
5.1.2 表B.1中用连铸坯或钢锭轧制的钢板,压缩比应不小于3.0;用电渣重熔钢锭轧制的钢板,压缩比
应不小于2.0;用定向凝固钢坯轧制的钢板,压缩比应......
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