一、Q345R 牌号与适用标准体系
1.1 牌号含义
按 GB/T 713.2-2023 §4:
碳素钢和低合金高强度钢的牌号用屈服强度数值和”屈”字汉语拼音首字母表示,压力容器”容”字的汉语拼音首字母表示,例如 Q345R。钼钢、铬钼钢的牌号用平均含碳量和合金元素字母、压力容器”容”字汉语拼音首字母表示,例如15CrMoR。
即 Q = 屈服强度(屈),345 = 规定最小屈服强度 345 MPa,R = 压力容器(容)。Q345R 原牌号 16MnR,已被 GB/T 713-2014(再被 GB/T 713.1~7-2023)替代。
1.2 适用标准(按”材料—设计—制造”三层)
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注意:GB/T 713.2-2023 自 2024-03-01 实施,等同替代 GB/T 713-2014 中”规定温度性能的非合金钢和合金钢”部分;GB/T 150.1~4-2024 自 2025-02-01 实施,等同替代 GB 150-2011 拆分四部分。若项目仍在引用旧版(”16MnR”、GB 150-2011),需更新至现行版条款号。
二、默认交货状态——标准和事实两个维度
2.1 GB/T 713.2-2023 §7.3.1 + 表 2(材料标准给出的”可选”)
按 GB/T 713.2-2023 §7.3.1:
钢板和钢带交货状态按表 2 的规定。
其表 2所列 Q345R 的交货状态为:
热轧、正火轧制、正火或正火加回火
该列对厚度 3~16 mm 到 >150~250 mm 的所有区间一视同仁——即材料标准未按厚度强制限定交货状态,把选择权留给供需双方。同时 §7.3.3 允许:经需方同意,厚度大于 50 mm 的正火加回火钢板可采用”正火(允许加速冷却)+ 回火”替代。
2.2 GB/T 713.1-2023 §5.1 f)——”交货状态”是必填订货项
GB/T 713.1-2023 §5.1(PDF p7,印刷 p3)规定订购合同应包括的内容,其中 f) 交货状态为独立条款。即:
采购员在合同/订单中必须明确填写”交货状态”——热轧/正火轧制/正火/正火+回火任选其一(或注明”按供方默认”),否则视为条款不全。
2.3 GB/T 150.2-2024 §5.1.4——设计标准给出的”强制”使用状态
GB/T 150.2-2024 §5.1.4规定:
下列非合金钢和低合金钢钢板,应在正火状态下使用:a) 用于多层容器内筒的 Q245R、GB/SA516 Gr485 和 Q345R;b) 用于壳体厚度大于 36 mm 的 Q245R、GB/SA516 Gr485 和 Q345R;c) 用于其他受压元件(法兰、管板、平盖等)厚度大于 60 mm 的 Q245R、GB/SA516 Gr485 和 Q345R;d) 厚度大于 50 mm 的 Q345R 钢板,其正火加回火状态可代替正火状态。
2.4 综合结论:什么是”默认”?
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采购提示:“默认采购交货状态”在工程语境下是场景相关的。
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壳厚 ≤ 36 mm 容器:行业惯例默认 热轧(最便宜),但应在合同中明确写”热轧”或”正火”——不能省略; -
壳厚 > 36 mm:必须写 “正火”(或 >50 mm 写”正火+回火”),不接受”热轧”或”正火轧制”; -
多层容器内筒、法兰/管板/平盖 >60 mm:必须 正火。
把”默认”理解成”什么都不写”是错误——见 §5.1 f) 必填项。
三、需要附加要求的情形(按场景逐条)
以下每条均给出:触发条件 → 附加要求 → 合同/设计文件应注明的内容 → 标准出处(页码)。
3.1 设计温度 -20 ℃ ~ 0 ℃ → -20 ℃ 冲击
Q345R 的材料标准默认冲击试验温度为 0 ℃,KV2 ≥ 41 J(GB/T 713.2-2023 表 2,PDF p25)。当最低设计温度低于 0 ℃ 时:
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GB/T 713.2-2023 §7.4.5( p24)允许:根据需方要求,Q245R、Q345R 和 18MnMoNbR 钢板可进行 -20 ℃ 冲击试验代替 0 ℃,冲击吸收能量值仍应符合表 2 规定(即 KV2 ≥ 41 J)。 -
GB/T 150.2-2024 §4.11 g)( p54)强制:对 Q245R、Q345R 和 13MnNiMoR 钢板,如需进行 -20 ℃ 冲击,应在设计文件中注明。如需提高冲击吸收能量指标和侧膨胀值,应在设计文件中规定。 -
GB/T 150.2-2024 表 3(p58)”钢板使用温度下限”对 Q345R 给出基线:≤6 mm 免冲击/-20 ℃;6~20 mm/0 ℃ 冲击/-20 ℃;>20~25 mm/0 ℃ 冲击/-10 ℃;>25~250 mm/0 ℃ 冲击/0 ℃。需在 >20 mm 厚度下用于 -20 ℃ 时,必须 -20 ℃ 冲击并设计文件注明。
合同应注明:“钢板 -20 ℃ 冲击试验,KV2 ≥ 41 J(按 GB/T 713.2-2023 表 2),侧膨胀值 LE 满足 GB/T 150.2-2024 §4.11 表 1 要求。”
3.2 壳体厚度 > 36 mm → 强制正火(已见 §2.3)
出处:GB/T 150.2-2024 §5.1.4 b) d)(PDF p56)。
合同应注明:“交货状态:正火(厚度 >50 mm 可写’正火+回火’)。”
3.3 厚板附加冲击取样位置(>36 mm 调质/正火+回火)
GB/T 150.2-2024 §5.1.6(PDF p56):
对厚度大于 36 mm 调质状态、厚度大于 80 mm 正火或正火加回火状态的壳体用钢板可增加一组在厚度 1/2 处取样的冲击试验……冲击性能指标应符合表 1 的规定……还应符合相应钢板标准的规定。
合同应注明:“厚度 1/2 处增加一组冲击试样,0 ℃ KV2 ≥ 41 J(按表 1 对应 Rm 区间)。”
3.4 厚度 > 100 mm 正火/正火+回火壳体 → 更严冲击
GB/T 150.2-2024 §5.1.7(PDF p56):
厚度大于 100 mm 正火或正火加回火状态的壳体用钢板,应规定较严格的冲击试验要求,设计文件可选用下列方法:a) 冲击试验温度按相应钢板标准的规定,冲击性能指标高于相应钢板标准的规定;b) 冲击试验温度低于相应钢板标准规定的试验温度,冲击性能指标符合相应钢板标准的规定。
合同应注明:选定 a) 或 b),并给出具体的温度/能量值(例如”冲击试验温度 0 ℃,KV2 ≥ 60 J”)。
3.5 设计温度 -20 ℃ 以上 + 厚度 36~80 mm → 落锤试验 (DWT) 可选
GB/T 150.2-2024 §5.1.8(PDF p56):
对设计温度高于 -20 ℃ 且厚度大于 36 mm 调质状态、厚度大于 40 mm 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,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 ℃。
材料端:GB/T 713.2-2023 §7.4.8(PDF p25)”根据需方要求,可进行落锤试验,在合同中注明技术要求。”
合同应注明:“按 GB/T 6803 进行落锤试验,P-2 型试样,NDTT ≤ 冲击试验温度 + 15 ℃(例:冲击温度 0 ℃ 时 NDTT ≤ 15 ℃)。”
3.6 超声检测 (UT) — 厚度门槛与等级
GB/T 150.2-2024 §5.1.9 + 表 2(PDF p56–57)对壳体用钢板(不含多层容器层板)UT 规定:
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厚度 ≤ 30 mm 的 Q345R 在表 2 中未列出(无强制 UT 等级要求)。检测方法按 NB/T 47013.3-2023。
合同应注明(任一):
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“逐张超声检测,30~36 mm 厚度按 NB/T 47013.3 Ⅲ 级;>36 mm 厚度按 Ⅱ 级。”(满足 GB/T 150.2 最低要求) -
或”全部逐张超声检测并执行 Ⅱ 级(或 Ⅰ 级),方法 NB/T 47013.3。”(提高要求) -
湿 H2S 环境或 ≥10 MPa 高压:≥12 mm 即 Ⅱ 级。
3.7 厚度方向性能 (Z 向) — 防止层状撕裂
GB/T 713.2-2023 §7.4.7(PDF p25):”根据需方要求,可进行厚度方向拉伸试验,在合同中注明技术要求。”
对厚板(尤其 >40 mm)在拘束应力大的节点(接管补强、法兰、管板角焊缝等),ASTM A770 或 GB/T 5313 给出 Z 向断面收缩率等级(Z15/Z25/Z35),常按设计要求或工程经验附加。材料端 §7.4.7 仅为”可”——是否附加由设计/采购决定。
合同应注明:“按 GB/T 5313 进行厚度方向拉伸试验,Z 向断面收缩率 ≥ 25%(或 Z35 ≥ 35%)。”
3.8 抗氢致开裂 (HIC) — 湿 H2S 环境
GB/T 713.2-2023 §7.5(PDF p27):”根据需方要求,可规定抗氢致开裂(HIC)用途的非合金钢和合金钢的附加技术要求,具体要求应符合附录 C 的规定,合同中注明合格等级。”
典型用于:湿 H2S 介质(如原油脱水、加氢装置酸性水等),按 NACE TM0284 三组试样平均:CLR ≤ 5%、CTR ≤ 1.5%、CSR ≤ 0.5%(或用户协议更严值)。
合同应注明:“按 GB/T 8650 / NACE TM0284 评价 HIC 敏感性,合格等级 _____(例:A 级 CLR ≤ 5%、CTR ≤ 1.5%、CSR ≤ 0.5%)。”
3.9 高温拉伸 — 厚度 > 20 mm 的高温工况
GB/T 713.2-2023 §7.4.6(PDF p24):”根据需方要求,对厚度大于 20 mm 的钢板可进行高温拉伸试验,试验温度应在合同中注明。高温下的规定塑性延伸强度(Rp0.2)或下屈服强度(ReL)值应符合表 3 的规定。”
GB/T 713.2-2023 表 3(PDF p26)给出 Q345R 在 100~500 ℃ 的高温屈服强度下限值(>20~36 mm: 200~129 MPa 等),用于高温设计许用应力计算。
合同应注明:“厚度 >20 mm 钢板按设计温度 ____ ℃ 补充高温拉伸试验,Rp0.2 ≥ ____ MPa(按 713.2 表 3)。”
3.10 碳当量 (CE) — 焊接性评估/补强
GB/T 713.2-2023 §7.1.7(PDF p24):”根据需方要求,Q245R、Q345R、Q370R、Q420R、Q460R 牌号可规定碳当量,其数值由供需双方协商确定。”
Q345R 的 CE 计算常用 IIW 公式:CEIIW = C + Mn/6 + (Cr+Mo+V)/5 + (Ni+Cu)/15,通常要求 ≤ 0.45%(厚壁或高拘束时 ≤ 0.42%)。该值不强制——但工程上对厚板(>50 mm)或低合金高拘束接头常附加。
合同应注明:“碳当量 CEIIW ≤ 0.45%(熔炼分析),并在质量证明书中注明。”
3.11 弯曲试验 — 厚板可协议免做
GB/T 713.2-2023 §7.4.3(PDF p24):”厚度大于 60 mm 的钢板,经供需双方协议,并在合同中注明,可不做弯曲试验。”
对厚板受压元件可借此省一道试验,但需设计方/采购方明确签字接受。
合同应注明:“厚度 >60 mm 钢板免做弯曲试验(依 713.2 §7.4.3 协议条款)。”或保留弯曲试验。
3.12 焊后热处理 (PWHT) — NB/T 47015 要求
虽然 Q345R 本身在 GB/T 713.2 不直接规定 PWHT,但制造/焊接端需遵循 NB/T 47015-2023(压力容器焊接规程),其要求大致为:
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Q345R 碳钢,厚度 > 32 mm 时一般要求 PWHT(除非焊后通过试验证明免除可行); -
有应力腐蚀环境(湿 H2S、液氨等)通常要求 PWHT,不论厚度。
PWHT 与采购无关(属制造工艺),但采购钢板时需把 PWHT 计划告知钢厂,要求其提供 PWHT 后仍能保证力学性能合格的钢板(即厚板尤其应正火状态,便于后续 PWHT 不致性能劣化过大)。
3.13 复验规则与组批
GB/T 713.2-2023 §9.2(PDF p28):
9.2.1 钢板应成批验收,每批钢板由同一牌号、同一炉号、同一厚度、同一轧制、同一热处理制度的钢板组成,每批重量不大于 30 t。重量超过 30 t 的钢板按单张组批。9.2.2 正火(允许加速冷却)加回火热处理的钢板,按热处理张组批。
对厚板(>30 t 单张)与正火+回火板,复验/组批规则不同——采购合同可注明”按热处理张组批”以保证每张板独立复验。
四、订货合同/技术条件应明确的清单
综合 GB/T 713.1-2023 §5.1(必填项)+ 上述附加要求,一份完整的 Q345R 采购技术条件建议包含:
- 本标准编号:
GB/T 713.2-2023(条款强制引用); - 产品名称:
压力容器用钢板; - 牌号:
Q345R; - 尺寸、外形及允许偏差:
厚度 × 宽度 × 长度,按 GB/T 709(热轧)或 GB/T 708(冷轧); - 边缘状态:
切边(EC)/ 不切边(EM); - 交货状态:
热轧 / 正火轧制 / 正火 / 正火+回火(按 §2.4 表选择); - 重量:
单张 / 总重; - 选择内容:
冲击试验温度、UT 等级、Z 向、HIC、高温拉伸、CE、落锤、PWHT 兼容性等(按 §3 各项); - 检验文件类型:
质量证明书 + 检验报告(GB/T 247 / GB/T 713.1 §10 包装标志)。
最常见的三个采购错误:
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把”默认”理解成”什么都不写”——合同未写交货状态,钢厂可能按热轧发货,壳厚 >36 mm 时将违反 GB/T 150.2-2024 §5.1.4 b); -
设计温度 -20 ℃ 未在设计文件注明 -20 ℃ 冲击要求,违反 GB/T 150.2-2024 §4.11 g); -
壳厚 32~36 mm 区间”未指定”UT 等级,而表 2 要求不低于 Ⅲ 级——默认为”不要”是误读,应主动写明”按 Ⅲ 级(或更高)逐张 UT”。
