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Q345R钢板的使用限制

一、Q345R牌号含义与定位

Q345R 是压力容器用钢板的代表牌号之一，由 GB/T 713.2-2023《承压设备用钢板和钢带 第2部分：规定温度性能的非合金钢和合金钢》 规定。其牌号构成（GB/T 713.2 §4）：

字符 含义
Q 屈服强度”屈”字汉语拼音首字母
345 屈服强度下限值 345 MPa
R 压力容器”容”字汉语拼音首字母

Q345R 属于中常温用低合金钢（NB/T 47015-2023 表1 归入 Fe-1-2 组，与 Q245R 所在的 Fe-1-1 非合金钢组区分开），适用温度区间 -20℃ ~ 450℃（常规设计）/ -20℃ ~ 475℃（分析设计，限厚度）；用于低温场合须选低温钢（如 16MnDR、15MnNiNbDR 等），用于高温场合须选 Cr-Mo 钢或不锈钢。

关键定位：Q345R 不是低温钢，也非高温钢。其默认使用温度下限为 0℃（>25mm 厚）或 -20℃（≤20mm 厚），需在合同中约定 -20℃ 冲击才可下探至 -20℃。设计温度上限常规设计为 450℃，分析设计为 450℃（≤16mm 时 475℃）。

二、化学成分要求（GB/T 713.2-2023 表1，p3）

元素 C* Si Mn Cu Ni Cr Mo Nb V Ti Altb P S 其他
Q345R ≤0.20 ≤0.55 1.20~1.70 ≤0.30 ≤0.30 ≤0.30 ≤0.08 ≤0.050 ≤0.050 ≤0.030 ≥0.030 ≤0.025 ≤0.010 Cu+Ni+Cr+Mo ≤0.70

a 除非供需双方协议并在合同中注明,C 含量下限不作要求。
b 未经明示的不作要求。

厚度加严条款（GB/T 713.2 §7.1.2 / §7.1.3 / §7.1.7）

  • §7.1.2：厚度 >60mm 的 Q345R 钢板，碳含量上限可提高至 0.22%。
  • §7.1.3：Q345R 中可添加微量铜、镍、铬元素，其含量应在质量证明书中注明，三元素含量总和应不大于 0.120%。
  • §7.1.7：根据需方要求，Q345R 牌号可规定碳当量，其数值由供需双方协商确定。
注意：Q345R 属于低合金钢，NB/T 47015-2023 表1 将其归入 Fe-1-2 组（与 Q245R 所在的 Fe-1-1 非合金钢组明确区分）。Mn 是其主要合金化元素，含量 1.20~1.70%，按 GB/T 13304 标准判定为低合金钢。为控制焊接性能，标准对 Cu、Ni、Cr、Mo 等残余元素总和限制 ≤0.70%，单个元素 ≤0.30%（Mo ≤0.08%）。

三、力学性能要求（GB/T 713.2-2023 表2，p5）

Q345R 交货状态：热轧、正火轧制、正火或正火加回火（GB/T 713.2 §7.3）。

厚度 / mm 抗拉强度 Rm / MPa 下屈服强度 ReL / MPa 断后伸长率 A / % 冲击温度 / ℃ 冲击吸收能量 KV2 / J 180°弯曲 D=弯心直径
3~16 510~640 ≥345 ≥21 0 ≥41 D=2a (≤16mm)
D=3a (>16mm)
>16~36 500~630 ≥325 ≥21
>36~60 490~620 ≥315 ≥21
>60~100 490~620 ≥305 ≥21
>100~150 480~610 ≥285 ≥20
>150~250 470~600 ≥265 ≥20

附加要求

  • §7.4.5（合同约定）：根据需方要求，Q345R 可进行 -20℃ 冲击试验，代替表2中的 0℃ 冲击，其冲击吸收能量值应符合表2的规定。
  • §7.4.4：厚度大于 60mm 的钢板，经供需双方协议并在合同中注明，可不做弯曲试验。
  • §7.4.3：厚度大于 60mm 的钢板，经供需双方协议并在合同中注明，可不做弯曲试验。
§7.4.5 的关键意义：该条款是 Q345R 使用温度下限从 0℃ 下探至 -20℃ 的前提条件。若设计文件中规定使用温度低于 -10℃（>20mm）或 -20℃（≤20mm），必须在订货合同中明确要求 -20℃ 冲击试验；否则钢板虽已交货，但因冲击温度指标不满足，无法合法用于低温容器。

四、高温屈服强度（GB/T 713.2-2023 表3，p6）

Q345R 高温下屈服强度（或 Rp0.2）实测下限：

厚度 / mm 试验温度 / ℃ 下 ReL（或 Rp0.2）/ MPa
100 150 200 250 300 350 400 450
>20~36 295 275 255 235 215 200 190 180
>36~60 285 260 240 220 200 185 175 165
>60~100 275 250 225 205 185 175 165 155
>100~150 260 240 220 200 180 170 160 150
>150~250 245 230 215 195 175 165 155 145

注：当屈服现象不明显时，可采用规定塑性延伸强度 Rp0.2 代替。

五、厚度规格限制（GB/T 713.2-2023 §1，p1）

GB/T 713.2-2023 适用范围：Q345R 钢板厚度范围 3mm ~ 250mm。

厚度区间 标准内可用 备注
3~16 mm ✓ 热轧、正火轧制、正火、正火加回火
>16~36 mm ✓ 同上
>36~60 mm ✓ 同上，C 含量上限可放宽至 0.22%
>60~100 mm ✓ 同上
>100~150 mm ✓ 同上
>150~250 mm ✓ 同上
>250 mm × 超出标准范围，需协议

六、交货状态与热处理要求

6.1 交货状态（GB/T 713.2-2023 §7.3，p4）

钢板类型 交货状态
Q345R（≤50mm） 热轧、正火轧制、正火或正火加回火
Q345R（>50mm） 正火或正火加回火
Q345R 多层容器内筒 正火（GB/T 150.2 §5.1.4 a）强制）

GB/T 713.2 §7.3.3：经需方同意，厚度大于 50mm 的正火加回火钢板可正火（允许加加速冷却）加回火交货。

6.2 使用状态（GB/T 150.2-2024 §5.1.4，p56）

强制 下列 Q345R 钢板应在正火状态下使用：

  • a) 用于多层容器内筒的 Q345R
  • b) 用于壳体厚度大于 36mm 的 Q345R
  • c) 用于其他受压元件（法兰、管板、平盖等）厚度大于 60mm 的 Q345R

可替代 §5.1.4 d)：厚度大于 50mm 的 Q345R 钢板，其正火加回火状态可代替正火状态。

6.3 法兰热处理（GB/T 4732.3-2024 §8.1.5，p143）

采用厚度大于 50mm 的 Q345R（及 GB/SA516 Gr70）钢板制造法兰，应经正火或正火加回火热处理。

6.4 调质状态钢板加严要求（GB/T 150.2 §5.1.6 / GB/T 4732.2 §5.1.7）

对设计温度低于 -20℃ 且厚度大于 36mm 调质状态的钢板和设计温度低于 -40℃ 且厚度大于 40mm 的正火或正火加回火状态的钢板可增加落锤试验（DWT）。试验按 GB/T 6803 进行，采用 P-2 型试样，其无塑性转变温度（NDTT）不高于相应钢板标准规定的冲击试验温度加 15℃。

七、使用温度下限（GB/T 150.2 / GB/T 4732.2 表3）

7.1 GB/T 150.2-2024 表3（p58）

厚度 / mm 使用状态 冲击试验要求 使用温度下限 / ℃
<6 热轧、正火轧制、正火、正火加回火 免冲击试验 -20
6~20 0℃冲击 -20
>20~25 0℃冲击 -10
>25~250 0℃冲击 0
>20~250 -20℃冲击a -20

a 需在合同中注明 -20℃ 冲击试验；为可选项，非默认要求。

7.2 GB/T 4732.2-2024 表3（p33）

厚度 / mm 使用状态 冲击试验要求 使用温度下限 / ℃
<6 正火、正火加回火 免冲击试验 -20
6~20 0℃冲击 -20
>20~25 0℃冲击 -10
>25~250 0℃冲击 0
>20~250 -20℃冲击a -20
两标准差异：GB/T 150.2 允许”热轧、正火轧制、正火、正火加回火”四种交货状态；GB/T 4732.2 仅允许”正火、正火加回火”两种（更严）。其他规定完全一致。

八、许用应力

8.1 GB/T 150.2-2024 附录C 表C.1（p76）

Q345R 钢板许用应力（MPa）：

厚度 / mm 使用状态 Rm ReL ≤20℃ 100℃ 150℃ 200℃ 250℃ 300℃ 350℃ 400℃ 425℃ 450℃ 475℃
3~16 热轧、正火、正火加回火 510 345 189 189 189 183 167 153 143 125 93 66 43
>16~36 500 325 181 181 181 173 167 153 143 133 117 93 66
>36~60 490 315 177 177 177 167 153 143 133 123 117 93 66
>60~100 490 305 173 173 173 163 153 143 133 123 117 93 66
>100~150 480 285 167 167 167 153 143 133 123 117 110 93 66
>150~250 470 265 163 163 163 153 143 130 123 117 110 93 66

8.2 GB/T 4732.2-2024 附录B 表B.1（p47）

分析设计用 Q345R 钢板许用应力（MPa）：

厚度 / mm 使用状态 Rm ReL ≤20℃ 100℃ 150℃ 200℃ 250℃ 300℃ 350℃ 400℃ 425℃ 450℃ 475℃
3~16 正火 510 345 213 210 197 183 167 153 143 125 93 66 43
>16~36 500 325 208 197 183 170 157 143 133 125 93 66 43
>36~60 490 315 204 190 173 160 147 133 123 117 93 66 43
>60~100 490 305 203 183 167 150 137 123 117 110 93 66 43
>100~150 480 285 190 173 160 147 133 120 113 107 93 66 43
>150~250 470 265 177 163 153 143 130 117 110 103 93 66 43
关键差异：同一温度下，GB/T 4732.2（分析设计）的许用应力通常高于 GB/T 150.2（常规设计）。例如 3~16mm Q345R 在 20℃ 时：GB/T 150.2 为 189 MPa，GB/T 4732.2 为 213 MPa。这反映了分析设计采用更精细的应力分析和不同的安全系数处理方式，允许在相同材料上取更高的设计应力。设计文件应注明所选设计体系，并严格按对应标准取值，不可混用。

8.3 GB/T 4732.3-2024 设计温度上限（表6-2，p131）

Q345R 设计温度范围 ≤450℃，B 曲线图按 GB/T 150.3-2024 图6-4。（Q245R 上限为 ≤475℃，B 曲线图按图6-5。）

九、壳体超声检测要求

9.1 GB/T 150.2-2024 §5.1.9 + 表2（p56~57）

强制 壳体用钢板（不包括多层压力容器的层板）应按表2的规定逐张进行超声检测。

牌号 厚度 / mm 容器使用条件 质量等级
Q245R / GB/SA516 Gr485
Q345R / GB/SA537 Cl.1		 >30~36 无限制条件 不低于 Ⅲ 级
Q245R / GB/SA516 Gr485
Q345R / GB/SA537 Cl.1		 >36 无限制条件 不低于 Ⅱ 级
所有牌号 ≥12 盛装毒性危害程度为极度、高度危害介质
湿 H2S 腐蚀环境中使用
设计压力 ≥10 MPa		 不低于 Ⅱ 级

9.2 GB/T 4732.2-2024 §5.1.8 + 表2（p36~37）

强制 壳体用钢板（不包括多层压力容器的层板）应按表2的规定逐张进行超声检测。

牌号 厚度 / mm 压力容器使用条件 质量等级
Q245R / GB/SA516 Gr485
Q345R / GB/SA537 Cl.1		 >30 无限制条件 不低于 Ⅱ 级
所有牌号 ≥12 盛装毒性危害程度为极度、高度危害介质
湿 H2S 腐蚀环境中使用		 不低于 Ⅱ 级
所有牌号 ≥12 设计压力 ≥10 MPa 不低于 Ⅰ 级
多层容器内筒钢板 ≥12 无限制条件 不低于 Ⅰ 级
两标准差异：
  1. GB/T 150.2 表2 对 Q345R 设 “>30~36 mm Ⅲ 级、>36 mm Ⅱ 级”；GB/T 4732.2 表2 对 Q345R 直接规定 “>30 mm Ⅱ 级”，未列 30~36 mm 区间。
  2. 对 Q345R >30~36 mm 厚度的容器，分析设计要求 Ⅱ 级，常规设计要求 Ⅲ 级——分析设计更严。
  3. 对 设计压力 ≥10 MPa：GB/T 150.2 要求 Ⅱ 级，GB/T 4732.2 要求 Ⅰ 级（更严）。

9.3 出厂 UT（GB/T 713.2 §7.6，p7）

可选 根据需方要求，钢板和钢带应逐张进行超声检测，检测方法按 NB/T 47013.3 的规定，合格级别应在合同中注明。

与容器标准的衔接：钢板出厂 UT（GB/T 713.2 §7.6）只是推荐性（”根据需方要求”），但若设计要求 UT 等级高于出厂默认，则需在订货合同中明确；而容器制造时按 GB/T 150.2/4732.2 表2 的强制要求必须复验或补做。

十、焊接要求（NB/T 47015-2023）

10.1 焊接材料选用（附录D 表D.1，p137）

焊接方法 推荐焊材
焊条电弧焊 E5016、E5015
埋弧焊（焊丝-焊剂组合） S 49×0××-SU34 / S 49×0××-SU41（ER49-1）
S 49×2××-SU34 / S 49×2××-SU41（ER50-6）
CO2 气体保护焊 G49×YU C1 S10（ER49-1）、G49×3 C1 S6（ER50-6）
富氩混合气体保护焊 G49×YU M21 S10（ER49-1）、G49×4 M21 S6（ER50-6）
钨极氩弧焊 W49×YU 10（ER49-1）、W49×3 6（ER50-6）
§5.2.2：当设计温度高于 370℃时，低碳钢、低合金钢与奥氏体不锈钢相焊，宜采用镍基焊接材料。Q345R 在 >370℃ 长期运行时，与不锈钢接管相焊应选镍基焊材。

10.2 预热温度（§5.5 + 表1，p104）

Q345R 属于 Fe-1-2 组：

组别 常用钢号 预热条件 最低预热温度 / ℃
Fe-1-2 Q355、16Mn、Q345R、16MnD(R) 接头厚度 >25 mm 80
接头厚度 ≤25 mm 15

§5.5.3：碳钢和低合金钢的最高预热温度和道间温度不宜大于 300℃。

10.3 后热（§5.7，p105）

  • §5.7.1：对淬裂较敏感性较大的低合金钢，壁厚较厚及拘束度较大的焊接接头宜采取后热措施。
  • §5.7.2：后热温度宜为 200℃ ~ 350℃，保温时间与后热温度、焊缝金属厚度有关，一般不少于 30 min。
  • §5.7.3：若焊后立即进行热处理则可不进行后热。
误区：Q345R 属 Fe-1-2 组（不是 Fe-1-1），常规 25mm 以下接头预热 15℃ 已可满足要求；超过 25mm 厚度必须预热至 80℃ 以上。这一界限（25mm）与 UT 表中 30mm 界限、PWHT 表中 32mm 界限不同，不可混淆。

十一、焊后热处理要求

11.1 GB/T 4732.6-2024 §8.3.3 + 表4（p377）

Q345R 属 Fe-1-2 组，需进行 PWHT 的焊缝厚度：

材料组别 材料牌号 进行 PWHT 的焊缝厚度
Fe-1-2 Q345R、GB/SA-516 Gr70、GB/SA-537 Cl.1、Q345D、Q345E、16Mn 若焊前不预热：δPWHT > 32 mm
若焊前预热至 100℃以上：δPWHT > 38 mm

§8.3.3 c)：用于盛装毒性为极度或高度危害介质的非合金钢、低合金钢的压力容器（含以非合金钢、低合金钢为基层的复合板压力容器），强制 PWHT。

11.2 NB/T 47015-2023 §5.8.4 返修后重新 PWHT（p106）

Q345R 容器（Fe-1-2 组）返修后应重新进行 PWHT 的情形：

  • a) 设计文件注明有应力腐蚀的压力容器
  • b) 盛装毒性为极度或高度危害介质的压力容器
  • c) 低温压力容器
  • d) 设计文件要求重新进行热处理的容器

11.3 NB/T 47015-2023 §5.8.5 返修后豁免重新 PWHT（p106）

对 Fe-1-1、Fe-1-2、Fe-1-3 组别：返修焊缝厚度小于相应产品标准中需进行 PWHT 的焊缝厚度时，返修后可不再重新 PWHT。

实务推论：Q345R 容器返修时，若返修焊缝厚度 ≤ 32mm（不预热工况）或 ≤ 38mm（预热 100℃ 以上工况），按 §5.8.5 b）可豁免重新 PWHT（前提：非 §5.8.4 列举的 a/b/c/d 情形）。

十二、耐压试验温度（GB/T 4732.6-2024 §11.4.2.3 a），p384）

液压试验温度要求：

  • Q345R、Q370R、Q490R 制压力容器液压试验时，器壁金属温度和液体温度均不应低于 5℃；
  • 其他非合金钢和低合金钢制压力容器：器壁金属温度和液体温度均不应低于 15℃；
  • 低温压力容器：器壁金属温度和液体温度均不应低于壳体材料和焊接接头的冲击试验温度（取其高者）加 20℃。

气压试验（§11.4.3.4 a））同样按 5℃ 执行。

十三、多层容器内筒使用要求（GB/T 4732.6-2024 附录C）

多层包扎压力容器内筒钢板（p393）：

  • a) 宜选用非合金钢、标准抗拉强度下限值不大于 540 MPa的低合金钢板及以这些材料为基层的复合板；
  • b) 多层筒节包扎压力容器的内筒厚度宜不大于所用材料需进行 PWHT 的最大厚度；
  • c) Q245R、Q345R 和 GB/SA-516 Gr.70 钢板应在正火状态下使用，其他钢板按标准规定的交货状态使用；
  • d) 钢板逐张按 NB/T 47013.3 规定的方法进行超声检测，合格级别不低于 Ⅰ 级；
  • e) 钢板应按热处理批进行拉伸试验、冲击试验，试样取自钢板厚度 t/2 处。
关键加严：多层容器内筒 Q345R 的超声检测必须达到 Ⅰ 级（而非常规容器壳体的 Ⅱ 级），且必须正火交货——比普通容器严得多。

十四、易错点汇总

易错点 1：误将 Q345R 用于 ≤-20℃ 以下低温工况
Q345R 虽可加做 -20℃ 冲击（合同约定），但 GB/T 150.2 / GB/T 4732.2 表3 明确：使用温度下限为 -20℃（≤20mm 厚）/ -10℃（>20~25 mm）/ 0℃（>25 mm）。若设计温度 < -20℃（如 -30℃、-40℃），必须改用低温钢（16MnDR、15MnNiNbDR 等）。
易错点 2：未在合同中约定 -20℃ 冲击
Q345R 默认冲击试验温度为 0℃。若需将使用温度下限下探至 -20℃，必须在订货合同中明确要求 -20℃ 冲击（GB/T 713.2 §7.4.5）。否则即便设计要求低温环境，钢板也不满足冲击性能指标。
易错点 3：混淆壳体 UT 与出厂 UT
GB/T 713.2 §7.6 出厂 UT 是根据需方要求（合同约定）；而 GB/T 150.2 §5.1.9 / GB/T 4732.2 §5.1.8 壳体 UT 是强制。两者不可互相替代：即使出厂已做 UT 且级别高，制造时仍须按容器标准复验。
易错点 4：多层容器内筒未强制正火
GB/T 4732.6 附录C §C.2.1 c) 强制要求：Q245R、Q345R、GB/SA-516 Gr.70 多层容器内筒应在正火状态下使用。即便钢板出厂时是热轧状态，也必须重新正火处理才能用于内筒。
易错点 5：混淆常规设计与分析设计的 UT 等级
对设计压力 ≥10 MPa 的 Q345R 容器：
  • 按 GB/T 150.2（常规设计）：≥12 mm → 不低于 Ⅱ 级
  • 按 GB/T 4732.2（分析设计）：≥12 mm → 不低于 Ⅰ 级

同样 ≥10 MPa，分析设计更严。设计文件必须明确设计体系。

易错点 6：PWHT 触发厚度混淆
Q345R（Fe-1-2 组）PWHT 触发厚度：
  • 不预热：>32 mm
  • 预热至 100℃ 以上：>38 mm

注意 §8.3.3 c) 另有强制要求：盛装极度或高度危害介质的非合金钢、低合金钢压力容器，任何厚度均须 PWHT。

易错点 7：耐压试验温度误按 15℃ 执行
GB/T 4732.6 §11.4.2.3 a) 规定：Q345R、Q370R、Q490R 制容器液压试验温度 ≥5℃，不是 15℃。其他非合金钢（如 Q245R）和其他低合金钢（如 Q420R）才是 15℃。
易错点 8：许用应力值混淆
同一温度下 GB/T 4732.2（分析设计）许用应力通常高于 GB/T 150.2（常规设计）。例如 3~16mm Q345R 在 20℃：GB/T 150.2 = 189 MPa，GB/T 4732.2 = 213 MPa。设计文件必须注明所选设计体系，并按对应标准的表格取值，不可混用。同时注意，常规设计用表为 GB/T 150.2 附录 C 表 C.1，分析设计用表为 GB/T 4732.2 附录 B 表 B.1，两者页码和数值体系完全不同。

附录：使用限制汇总表

限制项 数值 / 范围 依据
厚度规格 3 ~ 250 mm GB/T 713.2-2023 §1
设计温度上限（常规） ≤450℃ GB/T 4732.3 表6-2
设计温度上限（分析设计） ≤450℃（>16mm）/ ≤475℃（≤16mm） GB/T 4732.2 表B.1
使用温度下限（默认） 0℃（>25mm）/ -10℃（>20~25mm）/ -20℃（≤20mm） GB/T 150.2 / 4732.2 表3
使用温度下限（合同约定 -20℃ 冲击） -20℃ GB/T 713.2 §7.4.5 + 表3
使用状态（多层容器内筒） 必须正火 GB/T 150.2 §5.1.4 a）+ GB/T 4732.6 §C.2.1 c）
使用状态（壳体 >36mm） 必须正火 GB/T 150.2 §5.1.4 b）
壳体 UT（无限制条件，>30mm） Ⅱ 级（常规）/ Ⅱ 级（分析） GB/T 150.2 §5.1.9 + GB/T 4732.2 §5.1.8
壳体 UT（多层容器内筒） Ⅰ 级 GB/T 4732.6 §C.2.1 d）
壳体 UT（≥10 MPa ≥12mm） Ⅱ 级（常规）/ Ⅰ 级（分析） GB/T 150.2 §5.1.9 + GB/T 4732.2 §5.1.8
预热温度（接头厚度 ≤25mm） ≥15℃ NB/T 47015 §5.5 表1
预热温度（接头厚度 >25mm） ≥80℃ NB/T 47015 §5.5 表1
PWHT 厚度（不预热） 焊缝厚度 >32 mm GB/T 4732.6 表4
PWHT 厚度（预热 100℃ 以上） 焊缝厚度 >38 mm GB/T 4732.6 表4
PWHT（极度或高度危害介质） 任何厚度强制 GB/T 4732.6 §8.3.3 c）
液压试验温度 ≥5℃ GB/T 4732.6 §11.4.2.3 a）
气压试验温度 ≥5℃ GB/T 4732.6 §11.4.3.4 a）

 

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