0.20%碳素結(jié)構(gòu)(無縫鋼管)的區(qū)別和標(biāo)準(zhǔn)及本質(zhì)特點

摘 要：20、20G、Q245R這是三個鋼號平均含碳量均為0.20%的碳素結(jié)構(gòu)鋼。但在使用標(biāo)準(zhǔn)、化學(xué)成分、機械性能、價格彼此存在較大差別，設(shè)計使用中必須正確選用，以防影響使用壽命甚至導(dǎo)致破壞性事故，相反造成優(yōu)材劣用。 
　　關(guān)鍵詞：無縫鋼管；標(biāo)準(zhǔn) 
　　一、適用的標(biāo)準(zhǔn)及用途不同 
　　1.適用標(biāo)準(zhǔn) 
　　20鋼用于一般鋼管，有三個標(biāo)準(zhǔn)。a標(biāo)準(zhǔn)GB8162適用于結(jié)構(gòu)用無縫鋼管；b標(biāo)準(zhǔn)GB8163適用于輸送流體用一般無縫鋼管；c標(biāo)準(zhǔn)GB3087適用于低中壓鍋爐無縫鋼管，該標(biāo)準(zhǔn)適用制造各種結(jié)構(gòu)低中壓鍋爐過熱蒸汽管、沸水管及機車鍋爐用過熱蒸汽管、大煙管、小煙管和拱磚管用的優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼熱軋和冷撥（軋）無縫鋼管。 
　　20G是制造高壓及其以上壓力的蒸汽鍋爐、管道等用的優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼。如廣泛用來制造介質(zhì)溫度≤430℃ 的水煤氣、過熱器、水冷壁、給水、主蒸汽管等。 標(biāo)準(zhǔn)GB5310適用于高壓鍋爐用無縫鋼管。Q245R用于制造各種鍋爐受壓元件用厚度為3—200mm的碳素鋼板。100mm的碳素鋼。 
　　2.用途 
　　按GB3087標(biāo)準(zhǔn)供貨的無縫鋼管用于制造低、中壓鍋爐管件。按GB5310標(biāo)準(zhǔn)供貨的20G鋼管用于制造高壓或更高參數(shù)的鍋爐管件，長期使用最高壁溫≤450℃，用作聯(lián)箱和蒸汽管道時，長期使用溫度≤425℃。國內(nèi)也有用歐盟St45.8和日本STB42鋼管代替20G鋼管，美國用SA106B制造鍋爐的聯(lián)箱和管道，用SA210A制作水冷壁、過熱器和再熱蒸汽管。按GB713標(biāo)準(zhǔn)供貨的20g鋼板，一般用于中低壓鍋爐汽包，其使用溫度≤260℃。 
　　二、化學(xué)成份上的細(xì)微差別 
　　1.Cr與Ni這兩種元素在碳索鋼中是作為雜質(zhì)殘留鋼中，但這兩種成份對鋼的性質(zhì)只會帶來好處。 
　　2.Cu在碳素鋼中也是作為雜質(zhì)殘留的。銅含量超標(biāo)會使鋼表面銅富集，熱加工時二次加熱會使富銅層進(jìn)一步增厚，并向表面區(qū)域的奧氏體晶界擴散，使奧氏體晶界嚴(yán)重脆化，導(dǎo)致工件在外載荷的作用下引起表面脆性斷裂。因此，在鋼材需進(jìn)行鍛造及沖壓的熱加工時.過高的銅含量將引起工件的開裂。必須對鋼中銅的含量作出限定。 
　　3.考慮到20鋼冶煉用料的復(fù)雜性及其作為工件時較多承受熱壓力加工.在適用標(biāo)準(zhǔn)GB699（GB8162、GB8163、GB3087 均注明化學(xué)成份偏差應(yīng)符合標(biāo)準(zhǔn)GB699的文字）規(guī)定銅含量不大于0.25% 。 
　　4.20g和 20R是舊版標(biāo)準(zhǔn)的牌號，在GB 713-2008中被Q245R合并替代。 
　　5.煉鋼時用錳鐵脫氧使錳殘留在鋼中。一般而言，錳是有益元素。錳主要溶于鐵索體中而使鐵索體強化，另外，錳還能增加珠光體的相對量并使其細(xì)化，因而錳能提高鋼的強度。但過高的含錳量對焊接性能不利。考慮到鋼的綜合性能，錳的含量與碳的含量應(yīng)適當(dāng)匹配。因此.GB713標(biāo)準(zhǔn)中Q245R的Mn含量為0.50-1.00%。 
　　6.硅也是一種脫氧劑.而且它的脫氧作用比錳強。硅固溶于鐵素體中，提高鋼的強度，但也降低鋼的塑性和韌性。因此，為了保證Q245R鋼有良好的塑性和韌性，特別是時效沖擊韌性和長期的中溫使用性能。因此規(guī)定Q245R的Si含量不小于0.10%。 
　　三、機械性能的區(qū)別 
　　20鋼的韌性、塑性及焊接性能優(yōu)良，在較高溫度下具有滿意的抗氧化性。當(dāng)硬度在137-174HB之間時，其相對加工性為60%。長期在450℃以上運行會發(fā)生珠光體球化和石墨化。20G鋼為優(yōu)質(zhì)的碳素結(jié)構(gòu)鋼，除基本性能與20鋼相同外忙還增加了對高溫性能的要求。20g鋼是制造鍋爐的常用碳素鋼板，除基本性能與20鋼相近外，還增加了對沖擊韌性、應(yīng)變時效沖擊值和冷彎的要求，屈服強度也略比20鋼高，并要求有一定的抗疲勞和抗腐蝕性能。 

表一 引用標(biāo)準(zhǔn)與化學(xué)成分

表二 機械性能

四、供貨狀態(tài)及熱處理要求不同 
　　這三種鋼中，考慮到對使用壽命的直接影響，僅有GB5310的20G鋼對供貨狀態(tài)及熱處理作了明確規(guī)定：應(yīng)進(jìn)行880～940～C正火熱處理后交貨，熱軋管當(dāng)終軋溫度大于等于880℃，最高溫度不超過940℃時，且鋼管是經(jīng)過空冷的，則認(rèn)為鋼管式經(jīng)過正火的； GB713的Q245R鋼標(biāo)準(zhǔn)中注明鋼板以熱軋、控軋、正火狀態(tài)交貨，2008版標(biāo)準(zhǔn)取消了正火加回火狀態(tài)，且未明確正火熱處理的溫度或強調(diào)熱軋后的溫度。有關(guān)資料介紹其正火溫度一般為900～930℃ ，回火溫度為600～650℃ 。GB3087及GB8163的20鋼均注明熱軋鋼管以熱軋狀態(tài)或正火狀態(tài)交貨，以熱軋狀態(tài)交貨的鋼管終軋溫度不低于相變臨界溫度，冷軋鋼管以正火狀態(tài)交貨。在GB3087標(biāo)準(zhǔn)中，擴管工藝也被標(biāo)準(zhǔn)采用，且擴管終軋溫度不低于相變臨界溫度，并是經(jīng)過空冷的，也認(rèn)為是經(jīng)過正火。 
　　五、結(jié)語 
　　由以上可見三個鋼號有著較大的差別。根據(jù)使用要求必須選擇相適應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)，即對條鋼適用GB699，一般鋼管適用GB8163，輸送流體用一般無縫鋼管適用GB8163，低中壓鍋爐用無縫鋼管適用GB3087，高壓鍋爐鋼管適用GB5310、壓力容器，鍋爐受壓元件鋼板適用GB713，決不能用GB3087的鋼管，更不能用GB8163 的鋼管來替代GB5310的鋼管。而更為重要的是在設(shè)計及訂貨時就要作出準(zhǔn)確的選擇。因為這四個鋼號在成品檢驗時是很難鑒別的。另外，在到貨驗收時一定要以設(shè)計及訂貨時確定的國家標(biāo)準(zhǔn)及鋼號進(jìn)行驗收，而決不能簡單地統(tǒng)一以20鋼來驗?zāi)?。另外從表中引用的SA106B、SA210C也可以看出國內(nèi)外碳鋼材料的差距，不僅化學(xué)成分、機械性能不同，而且在供貨狀態(tài)及熱處理要求都存在很大區(qū)別，所以選擇鋼材僅在合適的溫度、壓力下是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的，一定要在多參數(shù)下對比選擇最適合設(shè)計的材料，所以說以上0.20%碳素結(jié)構(gòu)鋼之間無明顯替代性關(guān)系。 
　　引用標(biāo)準(zhǔn)：GB8162《結(jié)構(gòu)用無縫鋼管》；GB3087 《低中壓鍋爐用無縫鋼管》 ；GB5310《高壓鍋爐用無縫鋼管》；GB8163 《輸送流體用無縫鋼管》。