本标准适用于设计压力不大于35.O MPa，设计温度高于一20℃的碳素钢、低合金高强度钢、珠光体耐热钢、不锈钢和不锈复合钢板的焊制化工容器材料设计。材料的品种包括轧材、锻件、铸件以及焊接材料。 HG 20581-1998 钢制化工容器材料选用规定 HG20581-1998 标准下载解压密码：www.bzxz.net

中华人民共和国行业标准
HG20581-1998
钢制化工容器材料选用规定
Specification for Materials Selected of Steel Chemical Vessels1998-11-18发布
国家石油和化学工业局
199903—01实施
中华人民共和国行业标准
钢制化工容器材料选用规定
Specification for Materials Selected of Steel Chemical VesselsHG20581-1998
主编单位：全国化工设备设计技术中心站批准部门：国家石油和化学工业局实施日期：一九九九年三月一日全国化工工程建设标准编辑中心（原化工部工程建设标准编辑中心）1999北京
本标准（HG20581-1998）是在原标准（HGJ15－89）的基础上，根据多年实施取得的经验，并依据国标GB150一1998的内容以及近年来国内外工程公司的标准规范进行了修订。新修订的标准较原标准有如下主要改变：1.增加对奥氏体不锈钢焊接钢管的使用规定；2.修改碳素结构钢使用规定；
3.修改湿H,S应力脑蚀环境下材料使用规定；4.修改液氨应力腐蚀环境下材料使用规定；5.将口钢材使用规定更改为“按国外标准生产的钢材使用规定”；6.取消原标准中关于钢材升级使用的规定。本标准的附录A、B为本标准的附录。本标准的附录C、D、E为提示性附录。本标准由全国化工设备设计技术中心站提出并归口管理。本标准由全国化工设备设计技术中心站主编。本标准主要起草人：应道宴洪德晓28
HG20581《钢制化工容器材料选用规定》是结合化工容器设计的具体情况，对GB150《钢制压力容器》作了补充和具体化，对钢制化工容器用钢和焊接材料的选用、技术要求、使用限制和范围、新材料和按国外标准生产的钢材使用、钢材代用等进行了规定。本标准的使用范围、引用标准及定义，除另有规定外，均与GB150《钢制压力容器》相同。围
本标准适用于设计压力不大于35.0MPa，设计温度高于一20C的碳素钢、低合金高强度钢、珠光体耐热钢、不锈钢和不锈复合钢板的焊制化工容器材料设计。材料的品种包括轧材、锻件、铸件以及焊接材料。
容器本体（指壳体、封头、接管、法兰、管板等)及其附件、焊接材料的选用、技术要求、使用范围等应符合本标准的要求。设计对材料有更高或特殊要求时，应在图样或相应的文件上注明。29
碳素钢一一含锰量小于等于1.20%，含碳量小于等于2.0%，且无有意添加其它合金元素的铁碳合金（可为脱氧目的而加入Si、AI等元素）。低碳钢一般系指含碳量小于等于0.25%的碳素钢。低合金高强度钢一以提高钢材强度和改善综合性能为主要目的，合金总含量在3%以下的合金钢。化工容器中经常使用的是低碳、可焊的低合金结构钢，如16MnR、18MnMoNbR等。珠光体耐热钢一一以改善钢材耐热及抗氢性能为主要目的，加人铬（≤10%）、钼等合金元素的低碳珠光体耐热钢，如0.5Mo、1V4Cr-0.5Mo.5Cr-0.5Mo等。低合金钢一一低合金高强度钢和珠光体耐热钢的总称。不锈钢一一公称含铬量大于等于13%，在大气中不锈的合金钢。根据钢在常温下的金相组织，又可分为铁素体不锈钢、奥氏体不锈钢、双相不锈钢、马氏体不锈钢等。化工容器中经常使用奥氏体不锈钢。但铁素体不锈钢、双相不锈钢等也时有应用。奥氏体不锈钢一常温下金相组织大部分为奥氏体的不锈钢，如0Cr18Ni9、0Cr18Ni12Mo2Ti等。
铁素体不锈钢一一常温下金相组织为铁素体的不锈钢，如0Cr13AI等。铁素体钢一一碳素钢、低合金高强度钢、珠光体耐热钢、铁素体不锈钢的总称。压力容器及受压元件低压、中压，高压容器及其受压元件的总称。主要受压元件系指压力容器的壳体及成型封头之类主要承受总体一次薄膜应力的元件。非受压元件一一常压容器及压力容器中的非受压元件的总称。30
3一般规定
钢材（钢板、钢管、型材、锻件）的质量及规格应符合下列现行国家标准、行业标准或有关技3.0.1
术条件。
GB1591
GB3077
GB1220
GB1221
GB6653
GB6654
GB5681
GB3274
GB4237
GB4238
GB8165
GB8163
GB13296
《碳素结构钢》
《优质碳素结构钢技术条件》
《低合金结构钢》
《合金结构钢技术条件》
《不锈钢棒》
《耐热钢棒》
《焊接气瓶用钢板》
《压力容器用碳素钢和低合金钢厚钢板》《压力容器用热轧钢带》wwW.bzxz.Net
《锅炉用碳素钢和低合金钢钢板》《碳素结构钢和低合金结构钢热轧薄钢板及钢带》《碳素结构钢和低合金钢热轧厚钢板和钢带》《优质碳素结构钢热轧厚钢板和宽钢带》《不锈钢热轧钢板》
《耐热钢板》
《不锈复合钢板》
《输送流体用无缝钢管》
《锅炉、热交换器用不锈钢无缝钢管》《流体输送用不锈钢无缝钢管》GB/T14976
GB6479
GB3087
GB5310
GB9948
GB3092
JB4726
JB4727
JB4728
JB4733
HG20537
《化肥设备用高压无缝钢管》
《低中压锅炉用无缝钢管》
《高压锅炉用无缝钢管》
《石油裂化用无缝钢管》
《低压流体输送用焊接钢管》
《压力容器用碳素钢和低合金钢锻件》《低温压力容器用碳素钢和低合金钢锻件》《压力容器用不锈钢锻件》
《压力容器用爆炸不锈钢复合钢板》《奥氏体不锈钢焊接钢管》
3.0.2压力容器用钢材应符合GB150《钢制压力容器》的要求，钢材的选用应接受国家质量技术监督局颁发《压力容器安全技术监察规程》的监察。3.0.3受压元件以及直接与受压元件焊接的非受压元件用钢材，必须附有钢厂的钢材质量证明书（或复制件，复制件上应加盖供应部门的印章）。钢材质量证明书上应列出以下项目：炉（罐）号、批号；
规格：
标准和实测的化学成份；
钢材标准或技术条件保证的规定力学性能、工艺性能及其它性能要求和实测数据或合格情况：供货状态；
供货合同或协议规定的其它项目；其它非受压元件用钢材也应具有钢材质量证明书(或复制件)。3.0.4如钢材质量证明书（或复制件）数据不全或未全部包括本标准第5章规定的技术要求，应由设备制造部门按钢材标准及本标准要求进行复验或补做，合格后方可投料应用。3.0.5除钢号和标准以外，设计单位应在图样或技术文件上注明钢材的级别及其它标志。必要时，图样及技术文件上还应注明以下对钢材的附加要求：1钢材标准中根据需方要求而子保证的项目：2钢材标准中由供需双方协议商定的项目：3其它附加要求。
3.0.6对于未列人本标准的钢材标准（国家标准、行业标准）及牌号，同时满足下列条件时也可为设计选用：
1根据用途，经评定认为材料性能和技术要求与本标准所列钢材标准相当或更高，且能满足本标准相应的技术要求者；
2经设计单位设备技术负责人同意；3必要时，需经安全监察机构审批。3.0.7对于采用未列人本标准的新钢种、按国外标准生产的钢材、施工时的钢材代用等应分别符合容规、GB150和本标准相应条款的规定。其它超出本标准的情况（如钢材使用范围超出本标准规定、选用较高的机械性能值等)应对其具体情况作具体分析，并辅以必要的试验或检验，按3.0.6条处理。
4选材的一般原则
4.0.1选择化工容器用钢材必须考设备的操作条件（如设计压力、设计温度、介质的特性）、材料的焊接性能、冷热加工性能、热处理以及容器的结构等。4.0.2选择化工容器用钢材必须在满足4.0.1条的前提下，考虑经济合理性。一般情况下，下列规定是经济合理的。
1所需钢板厚度小于8mm时，在碳素钢与低合金高强度钢之间，应尽量采用碳素钢钢板（多层容器用材除外）；
2在刚度或结构设计为主的场合，应尽量选用普通碳素钢。在强度设计为主的场合，应根据压力、温度、介质等使用限制，依次选用Q235A、Q235B、20R（20g）、16MnR等钢板；3所需不锈钢厚度大于12mm时，应尽量采用衬里、复合、堆焊等结构形式；4不锈钢应尽量不用作设计温度小于等于500℃的耐热用钢5珠光体耐热钢应尽量不用作设计温度小于等于350℃的耐热用钢。在必须使用珠光体耐热钢作耐热或抗氢用途时，应尽量减少、合并钢材的品种、规格。4.0.3本条所列的各类钢材选用对象是设计的指导准则，通常情况下应予执行。1碳素钢用于介质腐蚀性不强的常压、低压容器，壁厚不大的中压容器，锻件、承压钢管、非受压元件以及其它由刚性或结构因素决定壁厚的场合。2低合金高强度钢用于介质腐蚀性不强、壁厚较大（≥8mm）的受压容器。3珠光体耐热钢用作抗高温氢或硫化氢腐蚀，或设计温度350650℃的压力容器用耐热钢。4不锈钢用于介质腐蚀性较高（电化学腐蚀、化学腐蚀）、防铁离子污染或设计温度大于500℃或设计温度小于一100℃的耐热或低温用钢。5不含稳定化元素，且含碳量大于0.03%的奥氏体不锈钢需经焊接或400℃以上热加工时，不应使用于可能引起不锈钢晶间腐蚀的环境。4.0.4钢材除应符合有关钢材标准的要求外，还应符合本标准对钢材的技术要求及使用限制和范围的规定。
4.0.5用作设备法兰、管法兰、管件、人手孔、液面计等化工设备标准零部件的钢材，应符合有关零部件的国家标准、行业标准对钢材的技术要求（凡与本标准的相应规定有矛盾之处，可不受本标准的限制)。
①当20R供应有困难时，可采用20g。33
5钢材的技术要求
5.1通用的技术要求
5.1.1压力容器及受压元件用钢（板、管、型材、锻件、铸件）应采用平炉、电炉或氧气转炉冶炼。5.1.2同时符合下列条件的高温压力容器主要受压元件用钢应按炉罐号复验设计温度下的屈服强度值，其值不得低于相应许用应力值的1.6倍（奥氏体钢为1.5倍）：1设计温度大于300℃；
2设计压力大于等于1.6MPa；
3钢材厚度大于等于20mm：
4钢材主要截面以承受一次薄膜应力为主，且其厚度取决于强度计算的结果。5.1.3奥氏体不锈钢使用于可能引起晶问腐蚀的环境时①，应按CB4334.1～4334.5《不锈钢品间腐蚀试验方法》进行晶间腐蚀倾向性试验。1奥氏体不锈钢除下列情况外，应以供货状态的试样进行晶间腐蚀倾向试验：（1）焊接结构（包括焊补）用钢材应以供货状态经敏化处理的试样进行试验，焊接接头以焊态试样进行试验；
（2)凡在制造或使用过程中需经历400C以上温度加热（固溶处理或稳定化处理除外）的奥氏体不锈钢，应以供货状态经敏化处理的试样进行试验。敏化处理的制度一般为650℃保温0.5～2小时。双相不锈钢为650℃保温半小时。2奥氏体不锈钢的晶间腐蚀倾向试验方法的选用及其合格要求可按下列规定制定：（1）在温度大于等于60℃，且浓度大于等于5%的硝酸中使用的奥氏体不锈钢以及浓硝专用不锈钢，应按GB4334.3《不锈钢65%硝酸腐蚀试验方法》进行试验，五个周期的平均腐蚀率或三个周期的最大腐蚀率应不大于0.6克/米·小时（或相当于0.6毫米/年）。试样状态可为使用状态或敏化状态。
（2）非含钼奥氏体不锈钢（如0Cr18Ni10Ti.00Cr19Ni10、0Cr18Ni9及相类似钢材）：一般要求：按GB4334.5《不锈钢硫酸一硫酸铜腐蚀试验方法》，弯曲试验后，试样表面不得有晶间腐蚀裂纹。
较高要求：按GB4334.2《不锈钢硫酸一硫酸铁腐蚀试验方法》，平均腐蚀率应不大于1.1克/米2小时。也可按GB4334.3进行65%硝酸法试验，其合格要求同5.1.3条第2款（1）项。（3）含奥氏体不锈钢（如0Cr18Ni12Mo2Ti、00Cr17Ni14Mo2及相类似钢材）。一般要求：按GB4334.5《不锈钢硫酸一硫酸铜腐蚀试验方法》，弯曲试验后，试样表面不得有晶间腐蚀裂纹。
较高要求：按GB4334.4《不锈钢硝酸一氢氟酸腐蚀试验方法》，腐蚀度比值不大于1.5。也可①“可能引起品间腐蚀的环境”必须是存在电解质的电化学腐蚀环境，可能引起奥氏体不锈钢晶间腐蚀的电解质主要是酸性介质，如工业醋酸、甲酸、铬酸、乳酸、硝酸、草酸、磷酸、盐酸、硫酸、亚硫酸、氨基甲酸铵等，详见GA.Nelson编“腐蚀数据图表”，全国化工设备设计技术中心站，1974年版。一般纯净的醇、醛、酮、醚、苯、酚、烷、汽油等溶液以及气相介质对奥氏体不锈钢不会产生品间腐蚀。34
按硫酸一硫酸铁（GB4334.2）法，平均腐蚀率应不大于1.1克/米2·小时。(4)介质有特殊要求时，可进行上述规定以外的晶间腐蚀试验并规定相应的合格要求。3允许采用10%草酸法（GB4334.1)作为65%硝酸法、硫酸一硫酸铜（铜屑）法、硫酸--硫酸铁法、硝酸一氢氟酸法的筛选试验方法，但用于65%硝酸法的筛选时，不适用于含Mo或含Ti的奥氏体不锈钢。
5.1.4GB150《钢制压力容器》所列的奥氏体不锈钢许用应力适用于符合一般技术要求的奥氏体不锈钢。当附加要求含碳量下限大于等于0.04%，规定进行1050℃以上温度快冷热处理，或规定钢材的晶粒度粗于或等于6级要求者，可参考目本JISB8270或美国ASME第娅卷第一册、第二册选用较高的高温许用应力值（即304H，316H，321H）。5.2钢板
5.2.1凡采用限定最大厚度负偏差为0.25mm的中、厚热轧钢板时，压力容器的设计计算中可不计人钢板的厚度负偏差C。
5.2.2按GB6654供货的钢板，均保证钢板厚度负偏差为0.25mm。5.2.3当钢板厚度小于6mm，但又必须采用容器级的低碳钢、低合金高强度钢钢板时，应选用按GB6653《焊接气瓶钢板》生产的HP245、HP345钢板。5.2.4对设计温度大于等于0℃的容器，符合GB713《锅炉用碳素钢和低合金钢钢板》要求的20g、16Mng、15MnVg、18MnMoNbg钢板可以与符合GB6654要求的20R，16MnR、15MnVR、18MnMoNbR钢板等效使用。
5.2.5钢板的常用厚度规格如表5一1所示。设计中应尽量采用常用厚度规格。表5-1钢板的常用厚度
2、3、4、（5)、6、8、10、12、14、16、18、20、22、25、28、30、32、34、36、38、40、42、46、50、55、60、65、70、75、80、85、90、95、100、105、110、115、120注：5mm为不锈钢板常用厚度。
5.2.6钢板的冲击韧性要求
1设计温度小于0℃，但大于一20℃的压力容器用下列钢板，应进行设计温度下的低温V形缺口夏比冲击试验（横向取样，每组三个试样的平均值），冲击功应达到表5一2要求。表5-2
16MnR.15MnVR
15CrMoR
14Cr1MoR.12Cr2Mo1R
15MnVNR
18MnMoNbR、13MnNiMoNbR
(mm）
设计温度（C）
<0≥-10
<-10,>-20
<0,≥-10
<-10,>-20
<0,>-20
<0,>-20
0,≥-10
<-10,>-20
<0,>-20
标准试样冲击功(J)
允许按钢材厚度加工尽可能厚的其它小尺寸冲击试验，其冲击功要求根据试样宽度，按比例缩2设计压力大于等于1,6MPa或设计温度小于0℃但大于一20℃的主要受压元件用厚度大于等于6mm的铁素体钢钢板，应进行常温V形缺口夏比冲击韧性试验（横向取样，每组三个试样的平均值），冲击功应至少达到27J的要求（小尺寸试样按比例折减）。使用介质为极度危害和高度危害的容器用钢板也应符合上述要求。当钢板厚度小于6mm，无法进行冲击试验者，应采用符合GB6653的焊接气瓶用钢板。3压力容器主要受压元件厚度大于等于50mm的铁素体钢钢板应保证在水压试验水温减17℃的温度下的V形缺口夏比冲击功（横向）不低于上述要求。4进行夏比冲击韧性试验时（常温或低温），单个试样的最低值应不小于相应乎均值要求的70%。凡可能加工标准10mm×10mm×55mm试样者，不得采用小尺寸冲击试样。当材料厚度太小，不能切取标准试样时，允许采用7.5.5，2.5mm×10mm×55mm小尺寸试样，其冲击功要求为相应标准试样的75%、50%、25%。5钢板的纵横向冲击功要求，在无其它可靠依据时，可按下列比例折算：纵向试样：横向试样=1：0.7
5.2.7无损探伤
1压力容器主要受压元件用钢板，凡符合下列条件之一者，应逐张按JB4730进行超声波探伤检查：
(1）厚度大于30mm的20R、16MnR及强度级别、化学成份相近且不高于16MnR的其它低碳钢、碳锰钢钢板；
（2）厚度大于25mm的其它低合金钢钢板，厚度大于20mm的低温压力容器用低合金钢钢板；（3）设计压力大于等于10.0MPa的多层容器内筒钢板及单层高压容器用钢板（奥氏体钢钢板除外），或调质状态供货的钢板；（4）使用介质的毒性为极度或高度危害，或使用于湿硫化氢腐蚀环境且厚度大于等于20mm的铁素体钢钢板。
2钢板的超声波探伤合格级别为：5.2.7条第1款（1）、（2）：Ⅱ级；5.2.7条第1款（3）、（4)：1级。3设计压力大于等于1.6MPa的压力容器主要受压元件用不锈钢复合钢板以及换热器管板用不锈复合钢板，应按GB7734《复合钢板超声波探伤方法》进行超声波探伤。壳体、封头用复合板应沿200mm间距的格子线、折边的50mm区域以及预定开孔边缘外侧的25mm区域内进行探伤。热压封头及设计压力大于等于10.0MPa的高压简体用复合板应符合GB7734的Ⅱ级要求；一般筒体用复合板应符合亚级要求。管板用复合板应作100%超声波探伤，并符合GB7734的1级要求。5.2.8热处理
1压力容器主要受压元件用厚度大于30mm的20R、16MnR，厚度大于16mm的15MnVR钢板应在正火状态下使用。用于制造其它受压元件（如法兰、管板、平盖）的厚度大于50mm的20R、16MnR钢板也应作正火处理。
2珠光体耐热钢（如0.5Mo钢、1YCr-0.5Mo钢、2/4Cr1Mo钢）钢板应在退火或正火十回36
火状态下使用。经热加工的珠光体耐热钢钢板应根据热加工工艺评定情况，考虑是否需重新热处理。
3奥氏体不锈钢应在固溶状态或稳定化处理（仅对加有稳定化元素的奥氏体不锈钢）状态下使用。经600℃以上热加工的奥氏体不锈钢钢板，当使用于晶间腐蚀环境时，应重新进行固溶处理或稳定化处理。
4同时符合下列各项的压力容器主要受压元件用低合金高强度钢钢板，应检验钢板模拟焊后消除应力热处理状态的机械性能，且满足设计要求：(1)设计压力大于等于4.0MPa；
(2）板厚大于等于40mm；
（3)焊后进行消除应力热处理。5.3钢
5.3.1受压元件用钢管可采用无缝或焊接工艺生产。采用自动电弧焊或高频焊接等工艺生产的焊接钢管用于受压元件时，应符合本标准6.4.3条的相应要求。5.3.2管壳式换热器等需要与管板、折流板等精密配合的钢管（换热管），其外径及壁厚尺寸精度应不低于表5一3所示要求。
表5-3换热管精度要求
钢管尺寸（mm）
>30<51
符合上述尺寸精度要求的钢管标准如表5一4所示。表5一4符合换热管精度的钢管标准标准号
GB8163
GB3087
GB6479
GB9948
GB5310
GB13296
HG20537.2
标准规定的精度等级
较高级精度
高级精度
较高级精度
一般级
普通级精度
高级精度
订货时应注明
订货时应注明
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订货时不需注明
订货时不需注明
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