20號鋼管因其韌性、塑性和焊接性均比較好,所以是Y型過濾器殼體常用材料,20號鋼管中,錳(Mn)、硅(Si)、硫(S)、磷(P)、碳(C)是決定鋼材性能的幾個主要受控元素。其中除C外,P、S的含量始終是決定鋼材性能優劣的關鍵點,P含量高會導致“冷脆”,S含量高會導致“熱脆”。
不同標準的20號鋼管及等同美標碳鋼材料的化學成分見表1。
標準 | 化學成分 | |||||||||
C | P | S | Si | Mn | Cr | Mo | Ni | V | Cu | |
GB5310-2008 | 0.07-0.23 | ≤0.025 | ≤0.015 | 0.17-0.37 | 0.35-0.65 | |||||
GB 6479-2013 | 0.07-0.23 | ≤0.025 | ≤0.015 | 0.17-0.37 | 0.35-0.65 | |||||
GB 9948-2013 | 0.07-0.23 | ≤0.025 | ≤0.015 | 0.17-0.37 | 0.35-0.65 | ≤0.25 | ≤0.15 | ≤0.25 | ≤0.08 | ≤0.20 |
GB/T 8163- 2008 | 0.12-0.18 | ≤0.035 | ≤0.035 | 0.17-0.37 | 0.35-0.65 | ≤0.25 | ≤0.30 | ≤0.25 | ||
GB 3087-2008 | 0.12-0.18 | ≤0.035 | ≤0.035 | 0.17-0.37 | 0.35-0.65 | ≤0.25 | ≤0.30 | ≤0.25 | ||
ASTM A53 Gr.B | 0.3 | 0.05 | 0.045 | 1.2 | 0.4 | 0.15 | 0.08 | 0.4 | ||
ASTM A106 Gr.B | 0.3 | 0.035 | 0.035 | 0.1 | 0.29-1.06 | 0.4 | 0.15 | 0.4 | 0.08 | 0.4 |
由表1可知其主要的差異:
1、高壓和石油裂化用Y型過濾器無縫鋼管標準(GB5310-2008、GB 6479-2013、GB 9948-2013)針對的是高級優質碳素鋼,對于有害元素P、S的控制值明顯嚴于低中壓鍋爐和輸送流體用無縫鋼管( GB 3087-2008、GB/T 8163- 2008),此舉也會提高管材的的抗氫性能和焊接性能。ASTM標準對材料的S含量要求接近于低中壓鍋爐和輸送流體用的無縫鋼管( GB 3087-2008、GB/T 8163-2008),但明顯高于高壓和石油裂化用無縫鋼管標準(GB 5310-2008、GB 6479-2013、GB 9948-2013),ASTM標準對P元素的控制偏低。
2、C含量的高低決定著鋼材的強度,國標20碳鋼管的強度差別不大,而ASTM標準碳鋼管材的剛度明顯高于國標。
3、Cr和Cu的存在能顯著提高鋼的強度。ASTM碳鋼材料相對來說,強度高于國標材料。
4、Mn在碳素鋼中主要是作為脫氧劑而添加的元素,能改善“冷脆”和“熱脆”現象,對提高屈服強度和抗拉強度也有一定貢獻,ASTM標準材料在這點上也顯著優于國標材料。雖然ASTM A53 Gr.B的P含量最高,但其使用溫度可低至- 29℃,比國標20號鋼的-20℃使用溫度范圍大。
整體來說,國標材料化學成分控制嚴于ASTM標準材料,其中國標GB 5310-2008、GB 6479-2013和GB 9948-2013的防腐抗氫等性能最好,但ASTM的強度要更有優勢。
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