A234 WPB與國內碳鋼對比
A234 WPB與國內碳鋼
目前碳鋼對焊管件，國內制造標準比較繁多，主要涉及國家標準GB12459、GB/T13401及行業標準，如：SH3408 、SH3409、HG/T21635 、HG/T21631以及電力、石油等行業標準，但從其使用材料的類別來分，不外乎兩類，一類用于制造無縫管件的無縫 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準見表1，其中用于碳鋼對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成份及機械性能標準要求見表2。
表1 .碳鋼管件常用原材料標準
|
類別 |
標準類 |
內容 |
典型鋼號 |
|
無縫管件 |
GB8163 |
輸送用流體無縫鋼管 |
20# |
|
GB5310 |
高壓鍋爐用無縫鋼管 |
20G |
|
有縫管件 |
GB3274 |
碳素結構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成份及機械性能（標準值）
|
材料級別 |
C
(Wt%) |
Si
(Wt%) |
Mn
(Wt%) |
P
(Wt%) |
S
(Wt%) |
抗拉
強度TS(Mpa) |
屈服
強度
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材料是目前國際上最為常用的用于中、高溫條件下的碳鋼管件材料，其來源可以是鋼管，如ASTM A106 Gr.C ，也可以是鋼板，如ASTM A285 GR.C。其主要的化學成份及機械性能標準要求見表3。
表3 ASTM A234 GR.WPB化學成份及性能指標(標準值)
|
材料級別 |
C
(Wt%) |
Si
(Wt%) |
Mn
(Wt%) |
P
(Wt%) |
S
(Wt%) |
抗拉
強度TS(Mpa) |
屈服
強度
YS(Mpa) |
伸長率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、國產碳鋼材料的實際供貨參數：
我們通過對目前市場上最普及的寶鋼、成都無縫及包頭等幾大鋼材生產的無縫鋼管（GB8163-20#），武鋼、南鋼產的中厚熱軋碳鋼板（GB3274- Q235A/B）的實際供貨數值的進行了統計，具體統計結果見表4。
表4 幾種常見無縫管及鋼板化學成份及性能統計表（供貨值）
|
品種
|
鋼號
|
規格范圍
|
涉及產地
|
統計
爐號量 |
供貨數值范圍 |
|
C |
Si |
Mn |
P |
S |
Ts |
Ys |
E |
HB |
|
無縫管
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: 表中符號意義及單位同表2、表3
五、國產碳鋼材料與ASTM A234 GR.WPB的比較：
表2及表3列出了國產碳鋼材料及WPB的主要化學成份要求及機械性能指標，這些數據包含了標準材料的主要要求，也就是說，在目前國際、國內冶金水平條件下，只要能符合表2、表3的要求，其材料性能即可認為是符合相應標準的要求（表中未列的一些輔助要求，視同認為可以100%符合）同時也可認為國內、國外材料間除表2、表3所列項目外，其余要求可以認為是一致的，在此不作比較。
1 標準值與標準值的比較：
⑴化學成份的比較：
由表2、表3看出：國產類材料含C量為0.12---0.24%,完全符合WPB C≤0.3%的要求，國產原材料Mn：0.35—0.70%, 完全符合WPB Mn:：0.29—1.06%的要求，國產原材料:P、S: ≤0.045%也完全符合 WPB P≤0.05%、S≤0.058%的要求,Si含量國產原材料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，在實際上供貨數值中，Q235A及Q235B的含Si量均在0.16—0.22%之間，因此，對于實際上供貨的Q235A、Q235B 材料，Si的含量也是與WPB相一致的。
由上看出：就標準規范來說，國產類碳鋼材料在化學成份方面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的含量實際供貨數值可以有選擇地保證與WPB一致。
⑵性能指標的比較：
由上看出,盡管兩類材料在化學成份要求上可以保持一致, 但由于國產碳鋼材料中碳含量的實際供貨值( 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), 這就直接導致了在標準要求方面, 國產類材料強度要求的下限低于WPB的標準要求, 由表2、表3 可以看出, 除20G以外，國產類材料的抗拉強度下限標準值為375---410MPa, 屈服強度下限標準值為235Mpa， 分別低于WPB標準規定的415MPa及240MPa的要求。但同時, 在材料塑性指標方面, 也正因為國產類材料含碳量低于WPB的要求，國產類材料延伸率（E%）的標準要求（≥20-26%）卻完全高于WPB的標準指標(≥20%)
由上看出：就標準規范來說，國產類碳鋼材料在性能指標方面的要求均低于WPB的要求。也正由于此，,致使國產類碳鋼材料在眾多的設計項目中,被判定不能替代WPB的使用。
綜上,從標準規范比較得出結論:國產類碳鋼材料20#、20G、 Q235A、Q235B與ASTM A234 WPB在化學成份方面是基本一致的（其中Q系列鋼中Si含量需擇選），而性能指標低于WPB的要求。
2 國產材料的供貨指標值與WPB標準值的比較：
盡管從標準的角度來看，似乎國產材料無法替代WPB，但我們從國產材料的實際供貨值來分析，仍可以尋找到一些具有實際替代價值的結論，由前分析，影響替代成立主要有兩個方面：
⑴Q系列鋼板中Si含量問題；
⑵所有國產材料性能標準指標低于WPB的標準要求。
通過比較表3及表4,我們可以看出：
⑴Q系列鋼板中SI含量的實際供貨值均在0.13—0.22%之間, 符合WPB SI≥0.1%的要求。
⑵國產類材料 |
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