GB/T 150.2的3.10条规定,对钢材有特殊技术要求时…应在设计文件中规定。这个“特殊技术要求”应当是指,指标、检验项目严于GB/T 150及材料标准(如GB/T 713等)。3.10条列举了几条“特殊要求”包括: 特殊冶炼方法,严格的化学成分,较高的冲击功指标,附加保证高温屈服强度,提高无损检测合格等级,增加力学性能检验率等。
例如,GB/T 150.2的4.1.6条就规定,36mm以上的调质钢板、80mm以上的正火或正火+回火钢板, 可增加一组1/2厚度处的冲击试验。 标准这么规定是因为,随着厚度的增加,钢板的淬透性变差,常温强度指标和冲击吸收功下降, 在厚度中央处的性能最低。 并且沿轧制方向的性能要优于垂直于轧制方向,所以钢板的性能测试应 横向取样,即沿垂直于轧制方向取样。
GB/T 713的8.4也有类似规定,1/2厚度处的冲击试验,需要协议约定。
又比如,GB/T 150.2的4.1.7条,36mm以上的高强钢(Rm≥540MPa)、用于-40℃以下的钢板, 可附加落锤试验。 落锤试验就用来测定材料的 无塑性转变温度的。 随着材料厚度的增加、强度的增加,材料的韧性会变差,所以厚度较大的高强钢和低温容器用钢一样,防脆断也是选材用材的一项目关键内容。
GB/T 713的6.4.4也有类似规定,需要落锤试验,要在合同注明。
再比如,GB/T 150.2的4.1.10条规定,用在200℃以上的Q370R,及300℃以上的18MnMoNbR等,应在设计文件中要求进行高温拉伸试验。
高温拉伸试验方法的标准为GB/T4338。GB/T 4338适用于35℃以上的拉伸试验。GB/T 713的6.4.2规定,根据需要,对于厚度大于20mm的钢板可进行高温拉伸,并在表3给出了R P0.2 或R eL 合格指标(200℃以上)。
通常的拉伸试验可获得钢材基本力学性能指标,如弹性模量、泊松比、屈服强度、抗拉强度和伸长率等,带缺口试样的拉伸试验则可衡量材料的脆性破坏倾向。 高温拉伸试验可以了解材料在高温下的蠕变、松弛和持久断裂情况。低温拉伸试验不但可锤测定材料在低温下强度和塑性指标,还可用于评定材料在低温下的脆性。
GB/T 713-2014的表4给出了,压力容器常用碳钢和低合金钢板的检验项目,见下面截图。其中, 化学成分、拉伸(不包括高温拉伸)、冲击试验(V型缺口)、弯曲试验是基本项目。 而 高温拉伸、落锤试验、Z向拉伸等,属于需要协议约定的项目,即如果需方不提出,供方可不做的项目。
除了上面介绍的几个指标,下面再简要地介绍其他的项目。
化学成分对钢材的基本力学性能如强度、塑性、韧性等有很大的影响,也会影响焊接性、热处理的效果。 钢材中的化学成分大体上可分为合金元素(如碳、钼等)和杂质元素(硫、磷、砷、锑、锡等)两大类。例如,对于常用于400~500℃这一回火温度区间的Cr-Mo钢,磷、砷、锑、锡含量虽微,但需严格控制,否则会加剧材料的回火脆性,即钢材的常温韧性下降,容易引起裂纹甚至导致脆性断裂。
Z向拉伸试验,按GB/T 713的6.4.3,需由协议约定。 Z向即厚度方向的拉伸试验,用于度量 较厚钢板的层状撕裂能力,试验按GB/T5313进行,GB/T 5313适用于厚度为15~400钢板的Z向拉伸试验。 关于厚板的层状撕裂,我们之前介绍过,见 《厚板焊接热影响区的层状撕裂 》。
弯曲试验,用于测定材料承受弯曲塑性变形的能力,这是考虑到材料对容器制造中常用的 冷作弯卷成型工艺的适应性,试验标准为GB/T 232。 GB/T 713规定进行试件进行180º弯曲,弯曲外表面无可见裂纹为合格。
注意,此处的弯曲试验为钢板的弯曲试验,与焊接工艺评定中焊接接头的弯曲试验是不一样的,我们改天再学习这块内容。