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一、前言
隨著我國(guó)加入WTO的深入,國(guó)際間的相互合作及工業(yè)材料國(guó)際化使用日益廣泛。近些年來(lái),國(guó)內(nèi)的外資項(xiàng)目投資增長(zhǎng)一年比一年擴(kuò)大,同時(shí),國(guó)內(nèi)資本在國(guó)外的項(xiàng)目投資也不斷增加。在這些投標(biāo)項(xiàng)目中,尤其在石油化工、造紙、電力、制藥等領(lǐng)域,材料的使用日益國(guó)際化,其中碳鋼材料的使用更為普通。另一方面,由于我們的國(guó)情所限,國(guó)內(nèi)材料的國(guó)際化工作還較滯后,尤其在碳鋼材料方面,目前市場(chǎng)還不能滿足對(duì)其國(guó)際化的要求。具體表現(xiàn)在:
⑴.一些國(guó)外投資項(xiàng)目或由國(guó)外設(shè)計(jì)的項(xiàng)目,普通碳鋼管件材料基本選擇ASTM A234 GR.WPB(以下簡(jiǎn)稱WPB)材料,符合此要求的管件材料一般使用ASTM A106 無(wú)縫鋼管或ASTM A516 GR.60、ASTM A285 GR.C 碳鋼板材。根據(jù)目前國(guó)內(nèi)資源狀況,盡管在有批量訂貨的情況下,國(guó)內(nèi)相關(guān)鋼廠可以批量訂貨,但在很多數(shù)情況下,比如項(xiàng)目投資規(guī)模不大,需求達(dá)不到批量,或在工程后期的設(shè)計(jì)變更需補(bǔ)訂少量產(chǎn)品,均無(wú)法在市場(chǎng)上正常采購(gòu)到相應(yīng)的原材料;
⑵.一些采用WPB 材料的項(xiàng)目投產(chǎn)運(yùn)行后,進(jìn)行日常維護(hù)、維修、改造等工作中,仍需要相應(yīng)的WPB 材料,并且常常是緊急需求,此時(shí),如何及時(shí)解決原料問(wèn)題顯得尤為重要。
同時(shí),在國(guó)產(chǎn)材料方面,碳鋼材料資源卻極其豐富,如20#鋼的無(wú)縫管,Q235A的鋼板,市場(chǎng)資源充足,隨時(shí)可以購(gòu)買。本文擬就國(guó)際上用于管道配件制造最常用碳鋼材料ASTM A234 GR.WPB與國(guó)產(chǎn)碳鋼管件材料進(jìn)行初步比較,試圖找出二者之間可以相互替代的條件,以解決用GB標(biāo)準(zhǔn)的材料制造符合ASTM規(guī)范的產(chǎn)品,探索碳鋼管件國(guó)產(chǎn)化的路子,以解決國(guó)內(nèi)對(duì)WPB 管件的需求。
二、國(guó)內(nèi)管件用碳鋼材料:
目前碳鋼對(duì)焊管件,國(guó)內(nèi)制造標(biāo)準(zhǔn)比較繁多,主要涉及國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB12459、GB/T13401及行業(yè)標(biāo)準(zhǔn),如:SH3408 、SH3409、HG/T21635 、HG/T21631以及電力、石油等行業(yè)標(biāo)準(zhǔn),但從其使用材料的類別來(lái)分,不外乎兩類,一類用于制造無(wú)縫管件的無(wú)縫鋼管類,另一類用于制造焊縫管件的鋼板類。最常用的這兩類材料的標(biāo)準(zhǔn)見(jiàn)表1,其中用于碳鋼對(duì)焊管件的典型材料為:GB8163-20#、GB5310-20G 及 GB3274-Q235A、Q235B,這幾種材料的主要化學(xué)成份及機(jī)械性能標(biāo)準(zhǔn)要求見(jiàn)表2。
表1 .碳鋼管件常用原材料標(biāo)準(zhǔn)
類別 |
標(biāo)準(zhǔn)類 |
內(nèi)容 |
典型鋼號(hào) |
無(wú)縫管件 |
GB8163 |
輸送用流體無(wú)縫鋼管 |
20# |
GB5310 |
高壓鍋爐用無(wú)縫鋼管 |
20G |
|
有縫管件 |
GB3274 |
碳素結(jié)構(gòu)鋼和低合金鋼熱軋厚鋼板和鋼帶 |
Q235AQ235B |
表2 管件常用原材料的化學(xué)成份及機(jī)械性能(標(biāo)準(zhǔn)值)
材料級(jí)別 |
C (Wt%) |
Si (Wt%) |
Mn (Wt%) |
P (Wt%) |
S (Wt%) |
抗拉 強(qiáng)度TS(Mpa) |
屈服 強(qiáng)度 YS(Mpa) |
延伸率E(%) |
沖擊功 AK(J) |
硬度HB |
GB8163-20# |
0.17-0.24 |
0.17-0.37 |
0.35-*0.65 |
≤0.035 |
≤0.035 |
390-530 |
≥275 |
≥20 |
--- |
|
GB5310-20G |
0.17-0.24 |
0.17-0.37 |
0.35-0.65 |
≤0.03 |
≤0.03 |
410-550 |
≥245 |
≥24 |
≥35 |
|
GB3274-Q235A |
0.14-0.22 |
≤0.30 |
0.30-0.65 |
≤0.05 |
≤0.045 |
375-500 |
≥235 |
≥26 |
--- |
|
GB3274-Q235B |
0.12-0.20 |
≤0.30 |
0.30-0.70 |
≤0.045 |
≤0.045 |
375-500 |
≥235 |
≥26 |
≥27 |
三.ASTM A234 Gr.WPB材料概況:
WPB材料是目前國(guó)際上最為常用的用于中、高溫條件下的碳鋼管件材料,其來(lái)源可以是鋼管,如ASTM A106 Gr.C ,也可以是鋼板,如ASTM A285 GR.C。其主要的化學(xué)成份及機(jī)械性能標(biāo)準(zhǔn)要求見(jiàn)表3。
表3 ASTM A234 GR.WPB化學(xué)成份及性能指標(biāo)(標(biāo)準(zhǔn)值)
材料級(jí)別 |
C (Wt%) |
Si (Wt%) |
Mn (Wt%) |
P (Wt%) |
S (Wt%) |
抗拉 強(qiáng)度TS(Mpa) |
屈服 強(qiáng)度 YS(Mpa) |
伸長(zhǎng)率E(%) |
沖擊功 AK(J) |
硬度HB |
ASTM A234 WPB |
≤0.30 |
≥0.10 |
0.29-1.06 |
≤0.05 |
≤0.058 |
415-585 |
≥240 |
20 |
--- |
≤197 |
四、國(guó)產(chǎn)碳鋼材料的實(shí)際供貨參數(shù):
我們通過(guò)對(duì)目前市場(chǎng)上最普及的寶鋼、成都無(wú)縫及包頭等幾大鋼材生產(chǎn)的無(wú)縫鋼管(GB8163-20#),武鋼、南鋼產(chǎn)的中厚熱軋?zhí)间摪澹℅B3274- Q235A/B)的實(shí)際供貨數(shù)值的進(jìn)行了統(tǒng)計(jì),具體統(tǒng)計(jì)結(jié)果見(jiàn)表4。
表4 幾種常見(jiàn)無(wú)縫管及鋼板化學(xué)成份及性能統(tǒng)計(jì)表(供貨值)
品種 |
鋼號(hào) |
規(guī)格范圍 |
涉及產(chǎn)地 |
統(tǒng)計(jì) 爐號(hào)量 |
供貨數(shù)值范圍 |
||||||||
C |
Si |
Mn |
P |
S |
Ts |
Ys |
E |
HB |
|||||
無(wú)縫管 GB8163 |
20 |
21.3*3~ 630*18 |
寶鋼 成鋼 包鋼等 |
185 |
0.17 - 0.22 |
0.20 - 0.28 |
0.45 - 0.64 |
0.005 - 0.023 |
0.001- 0.019 |
430- 550 |
260 - 350 |
24-38 |
155-185 |
無(wú)縫管 GB5310 |
20G |
21.3*3- 426*14 |
寶鋼 成鋼 包鋼 等 |
63 |
0.18 - 0.21 |
0.22 - 0.26 |
0.45 - 0.55 |
0.005 - 0.019 |
0.001- 0.017 |
420- 520 |
250 - 330 |
28-38 |
145-165 |
鋼板 GB3274 |
Q235A |
δ=4-30 |
武鋼 南鋼 等 |
247 |
0.16 - 0.22 |
0.16 - 0.37 |
0.39 - 0.60 |
0.011 - 0.025 |
0.010- 0.035 |
405 - 495 |
255 - 360 |
25-37 |
140-170 |
鋼板 GB3274 |
Q235B |
δ=4-30 |
武鋼 南鋼 等 |
163 |
0.13 - 0.18 |
0.16 - 0.27 |
0.39 - 0.57 |
0.010 - 0.029 |
0.014 - 0.035 |
410 - 475 |
260 - 320 |
25-36 |
140-170 |
注: 表中符號(hào)意義及單位同表2、表3
五、國(guó)產(chǎn)碳鋼材料與ASTM A234 GR.WPB的比較:
表2及表3列出了國(guó)產(chǎn)碳鋼材料及WPB的主要化學(xué)成份要求及機(jī)械性能指標(biāo),這些數(shù)據(jù)包含了標(biāo)準(zhǔn)材料的主要要求,也就是說(shuō),在目前國(guó)際、國(guó)內(nèi)冶金水平條件下,只要能符合表2、表3的要求,其材料性能即可認(rèn)為是符合相應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)的要求(表中未列的一些輔助要求,視同認(rèn)為可以100%符合)同時(shí)也可認(rèn)為國(guó)內(nèi)、國(guó)外材料間除表2、表3所列項(xiàng)目外,其余要求可以認(rèn)為是一致的,在此不作比較。
1 標(biāo)準(zhǔn)值與標(biāo)準(zhǔn)值的比較:
⑴化學(xué)成份的比較:
由表2、表3看出:國(guó)產(chǎn)類材料含C量為0.12---0.24%,完全符合WPB C≤0.3%的要求,國(guó)產(chǎn)原材料Mn:0.35―0.70%, 完全符合WPB Mn::0.29―1.06%的要求,國(guó)產(chǎn)原材料:P、S: ≤0.045%也完全符合 WPB P≤0.05%、S≤0.058%的要求,Si含量國(guó)產(chǎn)原材料20#及20G與WPB要求完全符合。
Q235A及Q235B中Si的含量要求與WPB與相互交叉部分,不是完全一致,但由表4看出,在實(shí)際上供貨數(shù)值中,Q235A及Q235B的含Si量均在0.16―0.22%之間,因此,對(duì)于實(shí)際上供貨的Q235A、Q235B 材料,Si的含量也是與WPB相一致的。
由上看出:就標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范來(lái)說(shuō),國(guó)產(chǎn)類碳鋼材料在化學(xué)成份方面20#及20G與WPB完全相一致,Q235A、Q235B 除Si以外,其余也均與WPB一致,且Si的含量實(shí)際供貨數(shù)值可以有選擇地保證與WPB一致。
⑵性能指標(biāo)的比較:
由上看出,盡管兩類材料在化學(xué)成份要求上可以保持一致, 但由于國(guó)產(chǎn)碳鋼材料中碳含量的實(shí)際供貨值( 0.13-0.22% )明顯處于WPB要求的≤0.30%的下限值(盡管其處于要求范圍內(nèi)), 這就直接導(dǎo)致了在標(biāo)準(zhǔn)要求方面, 國(guó)產(chǎn)類材料強(qiáng)度要求的下限低于WPB的標(biāo)準(zhǔn)要求, 由表2、表3 可以看出, 除20G以外,國(guó)產(chǎn)類材料的抗拉強(qiáng)度下限標(biāo)準(zhǔn)值為375---410MPa, 屈服強(qiáng)度下限標(biāo)準(zhǔn)值為235Mpa,分別低于WPB標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的415MPa及240MPa的要求。但同時(shí), 在材料塑性指標(biāo)方面, 也正因?yàn)閲?guó)產(chǎn)類材料含碳量低于WPB的要求,國(guó)產(chǎn)類材料延伸率(E%)的標(biāo)準(zhǔn)要求(≥20-26%)卻完全高于WPB的標(biāo)準(zhǔn)指標(biāo)(≥20%)
由上看出:就標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范來(lái)說(shuō),國(guó)產(chǎn)類碳鋼材料在性能指標(biāo)方面的要求均低于WPB的要求。也正由于此,,致使國(guó)產(chǎn)類碳鋼材料在眾多的設(shè)計(jì)項(xiàng)目中,被判定不能替代WPB的使用。
綜上,從標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范比較得出結(jié)論:國(guó)產(chǎn)類碳鋼材料20#、20G、 Q235A、Q235B與ASTM A234 WPB在化學(xué)成份方面是基本一致的(其中Q系列鋼中Si含量需擇選),而性能指標(biāo)低于WPB的要求。
2 國(guó)產(chǎn)材料的供貨指標(biāo)值與WPB標(biāo)準(zhǔn)值的比較:
盡管從標(biāo)準(zhǔn)的角度來(lái)看,似乎國(guó)產(chǎn)材料無(wú)法替代WPB,但我們從國(guó)產(chǎn)材料的實(shí)際供貨值來(lái)分析,仍可以尋找到一些具有實(shí)際替代價(jià)值的結(jié)論,由前分析,影響替代成立主要有兩個(gè)方面:
⑴Q系列鋼板中Si含量問(wèn)題;
⑵所有國(guó)產(chǎn)材料性能標(biāo)準(zhǔn)指標(biāo)低于WPB的標(biāo)準(zhǔn)要求。
通過(guò)比較表3及表4,我們可以看出:
⑴Q系列鋼板中SI含量的實(shí)際供貨值均在0.13―0.22%之間, 符合WPB SI≥0.1%的要求。
⑵國(guó)產(chǎn)類材料20#、20G鋼管的性能指標(biāo)實(shí)際供貨值:Ts為420-550Mpa,Ys為250-350Mpa,延伸率EL為24%-38%, HB為145-185(經(jīng)實(shí)際測(cè)量, 管件硬度與原料硬度基本一致), 所有被測(cè)爐號(hào)性能強(qiáng)度指標(biāo)值均符合WPB標(biāo)準(zhǔn)的要求;
⑶國(guó)產(chǎn)類材料Q235A、Q235B鋼板的性能指標(biāo)實(shí)際供貨值:Ts為405-495Mpa,其中小于410Mpa的只有兩爐(低于WPB的要求),占總爐數(shù)的0.8%;Ys為255-360Mpa,符合WPB的要求;延伸率EL為25%-37%,符合WPB的要求; HB為140-170(經(jīng)實(shí)際測(cè)量, 管件硬度與原料硬度基本一致),符合WPB的要求。
六:結(jié)論:
通過(guò)對(duì)國(guó)產(chǎn)GB8163-20#及GB5310-20G無(wú)縫鋼管及GB3274-Q235A、Q235B中厚板的化學(xué)成份及機(jī)械性指標(biāo)與ASTMA234GR.WPB在標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范及實(shí)際供值之間的比較,在受統(tǒng)計(jì)的爐批范圍內(nèi),國(guó)產(chǎn)碳鋼類無(wú)縫鋼管100%市供產(chǎn)品可以符合ASTMA234Gr.WPB的要求;國(guó)產(chǎn)碳鋼類板材中99%以上的市供產(chǎn)品可以符合ASTMA234Gr.WPB的要求。通過(guò)在采購(gòu)原材料時(shí),有選擇地控制進(jìn)貨材料的成份和性能指標(biāo),用國(guó)產(chǎn)碳鋼材料可完全滿足ASTM A234Gr.WPB要求.
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