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低溫用鋼的種類、成分及性能
低溫用鋼分4個溫度級別：－20～40℃、－50～80℃、－100～110℃、－196～269℃。主要用于液化石油氣及液化天然氣等的貯存運輸容器，以及海洋石油工程結構等。
1．中合金低碳馬氏體型低溫鋼
合金元素總含量5％～10％，組織取決于熱處理制度。9Ni鋼為典型鋼種，有兩種常用熱處理制度，一種是900℃正火加790℃正火加570℃回火；另一種是800℃水淬加570℃回火。淬火后組織為低碳馬低體，正火后組織為低碳馬氏體加鐵素體加少量高碳奧氏體。9Ni鋼在－196℃低溫下具有優良的韌性。磷會增9Ni鋼回火脆性的敏感性，應嚴格控制。5Ni鋼主要通過化學成分的最佳化以及三級熱處理方法來控制組織，使之在－162℃乃至－196℃低溫下具有與9Ni鋼相近的強度和韌性。
2．高合金奧氏體型低溫鋼
合金元素總含量＞10％，組織為奧氏體，具有極為優良的低溫韌性，在－196～296℃低溫下仍保持相當高的韌性。含鉻鎳奧氏體型低溫鋼含Cr18%和Ni9%，無鉻鎳奧氏體型低溫鋼含M23%～26％，A1%～4%，兩者的低溫鋼韌性相近。一般均在固溶處理后使用。
低溫鋼鍛件
表11-1 中國常用鋼號
|
鋼材標準 |
鋼號 |
備注 |
|
JB4727-94 |
20D,16MnD,09Mn2VD,09MnNiD, |
低溫壓力容器用 |
(一）20D 鋼鍛件
表11-2 鋼的化學成分
|
化學成分（%） |
|||||||||
|
C |
Si |
Mn |
Als |
Cr |
S |
P |
Ni |
Cu |
其他 |
|
0.17～0.24 |
0.17～0.37 |
0.35～0.65 |
≥0.015 |
≤0.25 |
≤0.030 |
≤0.030 |
≤0.25 |
≤0.25 |
-- |
表11-3 鋼鍛件的常溫拉伸和低溫沖擊性能
|
公稱厚度（mm) |
熱處理狀態 |
σb（MP) |
σs（MP) |
δ5(%) |
-20℃Akv(J) |
|
≤50 |
正火加回火 |
370～520 |
≥215 |
≥24 |
≥20 |
表11-4 鋼鍛件的許用應力
|
公稱厚度（mm) |
在下列溫度（℃）下的許用應力 |
||||||
|
≤20 |
100 |
150 |
200 |
250 |
300 |
350 |
|
|
≤50 |
123 |
119 |
113 |
104 |
95 |
86 |
79 |
表11-5化學成分
|
化學成分（%） |
|||||||||
|
C |
Si |
Mn |
Als |
Cr |
S |
P |
Ni |
Cu |
其他 |
|
0.12～0.20 |
0.20～0.60 |
1.20～1.60 |
≥0.015 |
≤0.25 |
≤0.025 |
≤0.025 |
≤0.30 |
≤0.25 |
-- |
表11-6 鋼鍛件的常溫拉伸和低溫沖擊性能
|
公稱厚度（mm) |
熱處理狀態 |
σb（MP) |
σs（MP) |
δ5(%) |
Akv(J) |
|
|
溫度 |
（J） |
|||||
|
≤200 |
正火加回火 |
450～600 |
≥275 |
≥19 |
-40 |
≥20 |
|
＞200～300 |
-30 |
≥20 |
||||
表11-7 鋼鍛件的許用應力
|
公稱厚度（mm) |
在下列溫度（℃）下的許用應力 |
||||||
|
≤20 |
100 |
150 |
200 |
250 |
300 |
350 |
|
|
≤300 |
150 |
150 |
147 |
135 |
129 |
116 |
110 |
