HGT 20684-1990 化学工业炉金属材料设计选用规定.pdf
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1、中华人民共和国行业标准 化学工业炉金属材料设计选用规定 H G / T 2 0 6 8 4 - 1 9 9 0 主 编 单 位 批准单位 实 施 日期 化工部工业沪设计技术中心站 吉化公司设计院 中华 人民共和国化学工业部 一 九 九 一 年 五 月 一 日 根据化工部基建司的安排,由化工部工业炉设计技术中心站组织编制 化学工业炉 金属材料设计 选用规定, 作为 指导工业炉设计的 部颁指令性技术文件。 本规定对 材料的 技术要求、 材料的使用范围与限制、 炉用金属材料的 设计选用、 焊 接材V的选用 要求 等作了规定。 本规定由化工部第八设计院负责编制。主编人为姜惠敏同志,校审人为杨慧莹、赵
2、沛华同志。参加中心站校 审定稿工作的有刘志学1 曹长淦同志。 各单位在执行本标准 过程中,如发现需要修改或补充之处, 请将意见 和有关资料提 供化工部工业炉中 心站,以 便今后修订时参考。 化工部工业妒设计技米中心站 一九九0年十二月 标准分享网 w w w .b z f x w .c o m 免费下载 1 范围 T . 了 本规 定包括了化学工业炉沪用金属材料的技术要求和选用原则, 适用于化学 工业沪的设计。 1 . 2 化 学工业炉炉用金属材料 ( 以 下简 称为材料)包括碳 钢、普通低合金钢、合 金钢、不锈钢、耐热 钢、 铸铁和合金铸钢等。 2 遵循的 规范和标准 2 . 1 材料的质量
3、、 规格和常规技术要求应符合附录A 中的 最新版国 家标准、 部颁 标准或技术条件。 2 . 2 材料的验收、 焊接、焊缝的试验及检验应符合或 参照附录B 中的最新版 规 范 或标准中的有关规定。 2 . 3材料 的 选 用 可 参 照国 家 劳动 部 颁 发 的 压 力 容 器 安 全 技 术 监 察 规 程 , 劳动 部 颁 发 的 蒸 汽 锅 炉 安 全 技 术 监 察 规 程 和 国 家 标 准 G B 1 5 。 一 a s 钢 制 压 力 一容器 中 的有关规定。 2 . 4 本规定未列入的 材料和标准 ( 包括某些已 列入的材料), 当其遵循所采用的 相应规范和标准,并符合本规定
4、第3 童中的右羊务款要隶时.才充许f用。 3 一 般 规 定 3 . 1 各金属零部 件 ( 如钢结构、 炉壳、 炉管、 管支架等)的 用材选择和技术要求 应符合本规定。若设计对材料有更高或特殊的要求, 应在图 纸或有关的技术文件中 予以 说M. 3 . 2 在 设计图纸或有关的技术文件中 应注明被选用材料的 牌号、 标准、 规格、使 用状态及附加的技术要求。 3 . 3 本规定中 列入的 材料和标准应优先采用。 若选用不规定未列入的材料和标准, 该材料除应符合选用标准的要求外,还应符合太规定第4 , 5 章中的有关要求。 4 材料的技术要求 主要受压元件用钢材应由电炉、 平炉或 氧气转 .
5、h 冶 炼,铸材允许采用. 由_冲夭 炉、 感应炉或 增祸炉冶炼的 浇铸件. 4 . 2 炉管应为轧制或离心铸造的无缝钢管。 4 . 3 材料的化 学成分和机械性能应符合相 应标准或本 规定附录C 的规定。 4 . 4 Q 2 3 5 一 A F ( A 3 F )、 Q 2 3 5 一A Z ( A 3 ) 及氧气转沪冶炼的Q2 3 5 一 A F ( A Y 3 F )、 Q2 3 5 一 A Z ( A Y 3 )钢板用作主要受压元件时. 应符合G B 1 5 0 一 8 9 舰 制 压力容器 中的限制要求. 4 . 5 除“ 4 , 4 “ 要求 外, 当 A 3 F , A Y 3
6、F , A 3 , A Y 3 钢板的设计温度X 2 0 0 0 C 时, 应按G B7 0 。 一 a s 要求保证 屈服点。 4 . 6 符合 “ 4 , 4 “要求的 钢板在加 工制造过程中 需经受较大冷 变形者, 应按G B 7 0 o- 一8 8 附加保证冷弯性能. 4 . 7 G B 6 6 5 4 - 8 6 中的普通低合 金钢钢板用作主要受压 元件 时, 设 计温 度 在 2 5 0 0 G , 且经冷加工成型时, 应把常温冲击改作时效冲 击,其合格指 标为2 0 J /C m i ( V 型缺口 试样)。 4 . 8 用 作 炉 管管 件 和 承受 重 载 的 重 要构 件
7、的 锻 材, 应按 J B 7 5 5 - 8 5 中 的1 级或I 级以 上的锻件要隶检验。 礴 . 9 按 G B 8 1 6 3 一 8 7 生产 的 工 。 、 2 0 , I G M n 钢 钢 管用 作 主 要 受 压 元 件 时, 应 保 证化 学成分和机械性能;并逐根进行水压试验。 4 . 1 0 用作炉管或受压部件的钢管在那工制造过程中 需进行胀管、 翻边或弯曲时, 应作扩口、卷 边或压扁试验, 若采用的钢管标准中上述的试验项目 不属子必保项目 ,则 应作为附加要求提出。 4 . 1 1设计 压力)9 . 8 1 MP a 的 护管, 其管材 应附加超声波探伤的要求。探伤应逐
8、很 进行,检 验结果应符合G B 5 7 7 7 一 8 6 中 不出现对比试样缺陷回波C 5 级的墓准幅度。 5 材料的使用范围与限制 5 . 材料的使 用温度范围应符合表I 的规定。 5 . 2 紧固 件材料的使用温度范围应符合表2 的规定。 5 . 3 材料的使用状态应符合表3 的规定. 5 . 4 含碳 童的限制 用于 焊接的 受压元件用歇钢和低 合金钢,含碳f应0 . 2 4 %1采用更高含碳奋的 龄 钢和低合 金钢制作受压元件时, 必须经过焊接工艺评定,合格后方 可用于焊接结构。 5 . 5 有害介质影响下的 材料要求 5 .5 .1 氢一- 接 触气相氢 或含氢气体的 受压部件,
9、 当设计温度X2 0 0 0 C 时, 应根据设计温度和氢 的分压按图1 的 规定选择碳钢、 碳铝i ff . 铬相钢 或奥氏体不锈钢。具体选用时, 应 在设 计温度 基础上 加2 0 0 C 的安全裕度.若氮与氨、 氮、 硫化氢、 水蒸汽等气体共 存时,可 按图1 所规定的用材适当提高用材的等级。 标准分享网 w w w .b z f x w .c o m 免费下载 0. “ 刃 贾 0 .呢 r 0 0 0 11 口) 4 已 扮D o t . 口 . 弓 lo o “ :叫 00门月 口口,. 0心的1 .口口1 内U卜. 00目.语 ! - S L ; : : 。 ! : , , :
10、: 蜜剩名担深分喊犷俪出艳握姐担一圈 ,0旧入 翻,份狱你田众减 阵件陷比.曰四尼性引以黔川 绍之成曰01 一参虽茸斗 一一一车布玉弋澎 山尸 000曰 层。二的 三 , 一 一一一 刹 一 一 二 二 下尸 , 寸 下 一 , - I - - - f - 犷 .曰令碱 三蕊一 呀门01 _纽 一三 000 不。苍叭1 ,口口 47 蹄毕枷,漂 誉尸伽族,袱今风 赶长田喇坦歌娜田 取侣埃恩,一弘母织 联奴公跳旬娜碌盔! 址貂织眨取劫公肠豁畏! 烟段 表 泉 录 口。街盗叫恻 照牟属塌 的L, 长嘴 仍卜寸丫 仍卜嘴护 协卜嘴丫 0仍门20 D价N之0 心。 创蛆暇俐 州sln们9入口卜 仍目!
11、呻欲口1 苏华 侧叫旺划名慕 9的你卜叻9口匕 仍的一OT的的a口 Nsr卜卜的0扔山幻 的肠一筋芍66中叨 卜仍|们91闰山叻 仗门卜仲0们口叨 ?!6卜节9口叨 仍钧15勺6你a公 卜al州91目口口 担 李裂 981呼功叼gH匕 心的1州1卜山口 的的11T卜口匕 仍9!。1卜口叨 仍的!寸卜叫仍山口 目的!N叫6阅叻 的81对卜叫的HO 川的!引叫口口口 竖弓 N .州02 .曰0灼 .公0卜 阶卜V) 门2 4 0 C )硫腐蚀部位的材料选择, 应根据设计温度及硫和硫化氢的含 量选 择碳钢、不同的铬铂钢、铬不锈钢或铬镍奥氏体不锈钢。当有液相水存在 ( 或介质 的温 度在露点温度以下)
12、的情况下, 硫化氢分压3 . 4 3 x 1 0 - M P a 时,应选择抗硫 化 氢应力腐蚀破裂的材料, 且焊后应进行应力消除热处理。焊缝金属硬度的控制应按下述 要求。 当物料的P H值6 时,焊缝金属及其热影响区经热处理后的硬度应控 制在HB G 2 0 0 1 P H 值)6 时, 硬度应控制在HB G2 3 5 a 5 . 5 . 3 钒和钠 当嫩料中含有钒和钠的 化合物对, 应根据设计温度及钒和钠的含量来选择材料。钒 和钠的总量在7 5 P P m以 下时, 按表t 的规定选择部 件的用材,当 含 量7 5 P P m 时, 若设 计温度超过“0 0 C ,则应选择耐钒和钠腐蚀较好
13、的 高N i - C r 合金。 5 . 6 用于直 接接触烟气的 炉用构件材料,其使用温度的限制应符合表4 的 规定。 表 4 护用构件材料的使用温度范围 材料 碳钢 和一般 铸铁 合 金 钢和 耐热 铸钢 0一般铸铁系指灰铸铁和球5铸铁 品种包 括板、 管、低铸及 型材等 I C r 1 8 td i 9 T i 8 0 01 0 0 0 1 0 0 0 - 1 1 0 0 1 1 0 0 1 2 0 0 1 1 0 0 1 2 0 0 11 0 0 - -1 2 6 0 5 . 7 5. 7 5. 了. 的标 记 。 其它限制 铸 铁、 耐热 铸 铁及 一般 铸 钢 件 均 需作 时 效
14、 处 理 。 含 有 低 熔点 金属 如锡、 铅、 锌等 的 颜料 和 油 漆 不 允 许 用作 高 温 合 金幼管 5. 7 . 3 5 . 7. 4 无质量证明书或标记的 材料不允许用作受压元件。 在表1 所规定的范围内,当设计温度3 5 0 0 C 时。应尽量不选用合 金钢,设 计温度5 0 0 0 C ,应尽量不选用不锈耐热钢。 6 炉用金属 材料的 设计选用 6 . 1 设计选用原则 6 . 1 . 1 总原则是安全可靠、 经济合理。 6 . 1 . 2 根据炉型结构及零部件所处的具体工艺条件 ( 如燃料的品种和特性、工艺 介质的组成和特性、 设计温度和设计 压力等),结合各类金属材
15、料的化 学成分、 常温和 高温机械性能、 物理性能以及耐蚀性等,按总原则的要求进行设计选用 。 6 . 2 材料的设计选用 6 . 2 . 1 炉管材料 ( 1 )炉管材料应具有高的 高温性能 ( 包括蠕变极限、 持久强度、抗氧化性 能等) 、 耐蚀性、 组织稳定性,时效倾向 小,易于加工和制造,良好的可焊性等性能。 C 2 )根据炉管的设计温度, 按表t 的 规定进行设计选用。若工艺介质中存在有害介 标准分享网 w w w .b z f x w .c o m 免费下载 反时,则送材应符合5 . 5 中的规定。 6 . 2 . 2 直按接il l: 气的炉内构件用材料 ( 1 )直接接触烟气的
16、 沪内构件 ( 如管支架、管板、 挡板和隔板、 吹灰器及温度计 套 管等 ) 的 用 材, 应 根 据 其 所 接 触的 烟 气 温度 加上 5 0 C 作 为 设 计温度 按表4 选取 。 ( 2 )翅片 或钉头的用 材,应根据它们的最高计 算温 度来选取, 并符合下述规定: 最高 计 算 温 度 丈4 5 0 C 时, 选 用 碳钢 ; 4 5 9 C 而 6 2 0 C 时, 选用 l C r i 3 ; 6 2 0 C 时,选用1 C r 1 8 N i 9 T i , 6 . 2 . 3 不与烟气接触的炉用构件 材料 ( 1 )钢结构和有内衬的炉壳,因设计温度不高,一般选用碳钢。 (
17、 2 ) 非直接接触烟气的 受压元件用材,应根据其所处的具体工艺条件按 G B 1 5 0 - 8 9 ( 钢制压力容器中 所规定的 材料和要求进行选 取。 ( 3 ) 衬里锚固 件的 用材,应根据锚固 件的 计算温度从表4 中选取,也可 按 其所处 的烟气温度来选取,当 烟气温度5 6 0 C 时,选用碳钦, 5 6 0 C 时, 选取1 8 一 8 或2 5 - 2 0 型耐热钢. 6 . 3 各类材料的化学成分和机械性能 6 . 3 . 1 表1 和表 2 中所列的材料, 其化学成分和机械性能应符合相应 材料标准的规 定;无标准的 材料 、其成分和性能参照附录C . 6 . 3 . 2
18、材料的高温性能除相应的标准中给出外,其它常用材料参照附录D. 7 焊接材料的选用要求 了 . 1 遵循的标准 采用的焊接材料应符 合附录A 中的最新版国家标准、部颁指令性技术文件。 7 . 2 设计选用的原则 7 . 2 . 1 焊接材料的设 计选用应 根据母材的化学成分、 机械性能以 及它们的使用条 件进行, 并应符合下列 原则。 ( 1 )同种钢的 焊接, 应选用与 母材化学成 分和机械性能一致或接近的焊接材 料 。 ( 2 )异种钢的焊接, 应按下列要求选用焊接材料. a . 铁素体钢之间的 焊接, 可按强度等级较低、抗 裂性能较好的 母材或根据合金元素 含量较低的母材或合金元素 含量介
19、于两种母材之间的材料选用焊接材料. b . 铁素体钢和奥氏体钢 之间的焊接, 应选取合金元素含量等于或高于奥氏休钢母 材 含量的奥氏体过渡层的焊接材料,也可选用镍基焊接 材料. ( 3 )主要受压元件 用的普通低合金钢或合金钢焊接, 应采用低氢碱性型焊接材 料。 ( 4 )选用未列入本规定的焊接材料 ( 包括新研制和国外的焊 接 材料)时.除应符 合有关的 标准规定外,必须经过鉴 定.鉴定的内容应包括抗 裂性试验、 焊接工艺评 定 等,合格后方可使用。 7 . 2 . 2 同种钢或异种钢焊接时的焊接材料选 用参见附录E e 了 . 3 焊前预热和焊后热处理 7 . 3 . 1 焊 前 预 热和
20、 焊 后热 处 理 制 度, 应 根 据 各 种波 焊接 材 料 的 特 性, 遵照 G B 1 5 0 一 8 9 钢制压力容器,J B /Z 1 5 0 一7 3 钢制压力容器焊接 规程 及有关标准和规范 的要求进行。 7 . 3 . 2 异种钢焊接时的焊前预热,应按照可焊性差的 材料的预热温度进行预 热, 焊后热处理应按照热处理规范要求较低的材料来选择热处理制度. 了 . 3 . 3 奥氏体钢之间、 奥氏 体钢和铁素体钢之间的焊接, 一般焊后不需热处理。 若有特殊要求,应在图纸或技术文件中予以注明. 标准分享网 w w w .b z f x w .c o m 免费下载 附录A 本 规定引
21、用的材料标准 本 规定引用的 材料标准如下: G B 6 9 9 一 8 8 优质碳素结构钢技术条件 G B 7 0 。 一 7 9 普通碳裹结构钢技术条件 GB 7 0 。 一8 8 碳素结构钢 GB 7 1 0 一 “ 优质碳素结构钢薄钢板技术条件 G B 7 1 1 -8 8 优质碳素结构钢热轧厚钢板和宽 钢带 G B 7 1 3 一 8 6 锅炉用碳素钢和低合金钢钢板 G B 9 1 2 一 8 2 普通碳素结构钢和低合金结构钢薄 钢板技术 条件 GB 1 2 2 0 一8 4 不锈钢棒 GB 1 2 2 1 一8 4 耐热钢棒 G B 1 3 4 8 一 8 8 球墨铸铁件 G B
22、1 5 9 , 一 8 8 低合金结构钢 G B 2 1 0 。 一 8 0 不锈耐酸钢铸件技术条件 G B 2 2 7 0 一 8 0 不锈钢无缝钢管 G B 3 0 7 7 一 8 8 合金结构钢技术条件 G B 3 0 8 7 一 8 2 低中压锅炉用 无缝钢管 G B 3 2 7 4 一I 碳案结构钢和低合金结构钢热轧厚钢板和钢带 G B 3 2 8 0 一 8 4 不锈钢冷轧钢板 GB 4 2 3 7 一8 4 不锈钢热轧钢板 GB 4 2 3 8 一8 4(耐热铆板 G B 5 3 1 。 一 8 5 高压锅护用无缝钢管 GB 5 6 7 6 一8 5 一般工程用铸造碳钢 G B
23、6 4 7 9 一 8 6 化 肥设备用高压无缝钢管 G B 6 6 5 4 一 8 6 压力容器用碳素钢和低合金钢厚钢板 G B 6 9 6 7 - 8 6 工程结构用中、高强度不锈钢铸件 G B 8 1 6 3 一 8 7 输送流体用无缝钢管 G B 8 4 9 2 一 8 7 耐热 钢铸件 G B 9 4 3 。 一 s 8 ( 灰铁铸件 G B 9 9 4 8 一 8 8 石油 裂化用无缝钢管 G B 9 4 3 7 一 8 8 耐热铸铁件分类及技术条件 J B 7 5 5 -8 5 压力容器锻件技术条件 J B 2 6 3 3 一 8 1 锅炉锻件技术条件 J B 2 6 3 7 一
24、 8 1 锅炉承压球是铸铁件技术条件 J B 2 6 3 9 一 8 1 锅护 承压灰铁铸件技术条件 J B 2 6 4 。 一 8 1 锅炉管道附件承压铸钢件技术条件 Y B /Z 8 一7 5 耐热钢推荐钢号技术条 件 HG5 一1 5 5 7 一 8 4 高温承压用离心铸造合金炉管技术条件 S HJ 1 o 4 卜 8 4 炼油广管式加热炉铬2 5 镍1 2 合金钢铸件工程技术条 件 Q /Z B 6 7 一 7 3 特殊性能高合金钢铸件 GB 9 8 3 一8 5 不锈钢焊条 GB 1 3 o 。 一7 7 焊接用钢丝 G B 4 2 5 3 - 8 4 惰性气体保护焊 接用不锈钢棒及
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