高压锅炉管标准述评

分析了其技术指标差距.简述了产生
2311(2082)06一0039一04
Co m m e nt o n Standardsf or HighP ressureB oilerS eamlessS teelT ubes
1Fu K ep ing , Y an R u
PangangG roupC hengduI &SC o.,L td.,C hen刘u6 10066,C hina Abstract
ireehnic gaps arc Seven national Th e technical and foreign standards for high pressure boiler seamless steel tubes are compared in
norm gaps of the national standards and the foreign standards are analyzed, causes terms of
nfsal identified and action 切narmw the Key words: High pressure boiler tube; gaps proposed Ste elt ubeS tandard; Technicaln orm
0前言
高压 锅 炉 用无缝钢管在使用时，钢管受热面的温度可高达650':，承受的压力可达25MPa，甚
至更高。该产品与人身和设备安全密切相关，因而GB5310一1995《高压锅炉用无缝钢管》标准被
列为强制性国家标准。
我国 GB 5310标准与美国的ASTM A106一1999 (0i 温作业用碳钢无缝钢管》、ASTMA 192一1996
《高压锅炉用碳素钢无缝钢管》、ASTM A213 - 2001《锅炉、过热器和热交换器用铁素体和奥氏
体合金钢无缝钢管》标准，b本的JIS G3456一1988 《高压管道用碳素钢管》、JIS G3461一1988《锅
炉换热器用碳素钢管》标准。德国的DIN17175 - 1979 ((耐热钢制成的无缝钢管》标准和法国的
NF.A49 - 213一1984《高温用碳素钢和钥及铬钥合金钢无缝钢管》标准等7个标准主要技术指标的
对比见表1。
从表 中 可 知，我国GB5310标准检验项目比国外标准多，尤其是检查钢质的项目(如低倍、非金
属夹杂物等)，多数国家的标准都未将这些检验项目列人标准。我国现已加人W TO，为与国际接
轨，本文就我国高压锅炉用无缝钢管标准与国外同类标准进行r对比，分析了国内外标准存在差异的
原因，并对如何缩短差距提出了建议邻 克平(1941一〕，男，江西清江人，高级工程师
土要从事钢管标准化工作
，国内外标准相关指标对比
1.1 尺寸规格
我国 锅 炉 用管没有专用的尺寸规格标准，因此 GB5310标准中列有热轧(扩)和冷拔(轧)尺寸规格
表;国际标准、美国标准和德国标准都有优化的品
种规格专用标准锅炉行业可从该标准中选择所需
规格的钢管。如ANSIB36·IOM一1996《无缝和焊
接轧制钢管》、DIN2448一1981《无缝钢管的尺
寸、单位长度重量》以及IS01129一1980《锅炉、
过热器和热交换器用钢管一尺寸、公差和单位长度
STEELP IPE Dec.2 002,V .I.3 1,N o.6 2002年12月第31卷第6期

都是专用尺寸规格标准。因此，国外锅炉用管标准可直接引用这t尺寸规格标准，无须在
专用管标准中f IN较多篇幅列出尺寸规格表。
1.2尺J允许偏差
各 国 有 关标准的尺寸允许偏差规定各不相同，以热轧管外径允许偏差为例，GB5310和
DIN 17175都是IF.偏差与负偏差相等，而ASTM
A106规定的负偏差小于正偏差。GB5310和
DIN17175的壁厚允许偏差有IF.、 负偏差的范围，而ASTM A 106只规定厂壁厚负偏差，正偏差由称
重控制。鉴1锅炉管在运行，卜腐蚀较严重，采用负偏差小于正偏差更为合理。GB5310的尺寸允许
偏差分a通级和高级两档，.i合同未注明尺寸偏差要求时就执行普通级
，.3钢的牌号和成分控制
国外 标 准 的牌号分碳钢、合金钢和不锈钢二类，其中不锈钢主要用于工作温度达600℃以上、
工作压力较高、需耐腐蚀的部件
20 世纪 50年代，我国高压锅炉管参照前苏联标准编制钢的牌号。随着我国改革开放，从各国
不断进日该品种、又增加了德国、美国、口本等国的钢的牌号，因此，GB5310几乎已包括了世界
各04生产的高压锅炉管的钢的牌号。
对钢 中 P,S 的要求，GB5310规定它们一般不大于0.030% DIN标准规定碳素钢P, S不大
于0.040%，合金钢一般不大于0.035%,而ASTM标准规定P, S一般不大于0.035%。从钢中P, S
拧制水平比较，我国标准比国外标准更严格，但
是，从进口锅炉管的实物质量分析，其P,5含量
均控制在0.025%以内，S的含量最低可达0.0100!
对 厂碳 素 钢C,M n的控制:GB5310规定了G
的上下限以及Mn较窄的控制范国(如GB5310标
准中，20G的C=0.17%一0.24%、Mn = 0. 35%-
0.65% );而ASTM, DIN, AS只规定了C的上
限，Mn的控制范围较宽〔如类似我国20G的
ASTMA 106B 级钢，C- 0 .30 0Ic、Mn= 0.29 %-
1.06%)」由于C含量高会影响焊接性能，所以
国外标准采取了控制碳当量或降碳增锰的方式，
可使钢管获得良好的综合性能。
1.4 力学性能
锅炉 管 成 型时需承受不同的冷热变形，一般
要求强度适官，但要求较高的断后伸长率，以利
于钢管加工时的变形因此，GB5310和大多数国
外标准都规定r抗拉强度的上下限，以及最小断后
伸长率，而且国内外同类牌号的杭拉强度规定也相
差小大。
GB 53 10 的提示附录提供了20G等13个牌号
在高温卜的最小应力。ISO的推荐标准丈锅炉建
造》也提供了ASTM A106 B级等9个牌号在规定
高温卜的最小应力。20G与同类牌号B级钢在不同
温度下的最小应力见表2
表 2 不 同 温 度 下 的 最 小 应 力/.MP
钢号250`C 3 [H) 9: 3 50 it 40 0(9
一
从 表 2可 知，GB5310规定的高温瞬时性能的
最小值高于ISO标准规定
，.5冲击韧性
GB 53 10 和DIN17175均采用v型缺日冲I:试
样进行冲击试验，ASTM A106, A192和A213等
标准都没有规定冲击韧性
1.6压扁试验
压扁 试 验 是检验钢管荆性变形能力，显示钢管
缺陷的一种工艺试验。国内外标准都规定进行压扁
试验，但具体要求不尽相同。以GB5310与ASTM
A106和DIN17175为例，有两点主要区别
川 计 算 压扁时平板问距离公式中的单位长度
变形系数:GB5310的碳钢、合金钢变形系数为
0.08; DIN17175的20钢和合金钢为0.07; ASTM
A106的“级钢和C级钢为0.07。国内外标准相
比，GB5310压扁时的平板间距离要求更严
(2) 压 扁 程序:我国GB5310规定压扁试验是
一步 压到公式计算的H值;ASTM A106压扁试验
分两步进行，第一步压到H值，第二步压到钢管
两相对管壁相碰为1卜，第几步主要是考核钢管的完
整性，检查钢管断裂面的缺陷和组织;DIN17175
也是分两步进行压扁，但以压到H值为判定标准
从上 述 对 比nj知，GB5310与国外标准在压扁
试验方面存在着较大差别，GB5310是通过检验低
倍组织检查钢的质量
此外 ， D IN17 175是根据钢管尺寸规格来确定
工艺试验(如环扩、环拉、压扁)的项日。
1.7低倍检验
GB 53 10 标准规定应进行低倍检验，并规定钢
管横截面酸浸试片上不得有肉眼可见的自点、夹
邹克平等:高压锅炉用无缝钢管标准述评钢管2002年12月第31卷第6期
万方数据
42 钾甘标淮化
皮下气泡、翻皮和分层，主要是考核钢的质DIN17175和NFA49一213对低倍检验也有具
杂且里
体规定，ASTM A106等虽然没有这项要求，但已从原材料、钢的冶炼到钢水精炼等方面进行了较
为严格的控制，保证了钢的质量C
1.8显微组织和晶粒度
GB 53 10 要求进行显微组织和晶粒度检验，并
提出了具体规定，国外标准没有这两个项目的要
求这主要是受我国高压锅炉管部分生产厂热处
理状况不稳定的影响。热处理炉的加热温度和保
温时问将直接影响到钢管的显微组织和晶粒度级
别，从而影响钢管的综合性能
1.9非金属夹杂物
GB 53 10 需进行非金属夹杂物的检验，国外标
准无此项要求。钢中脆性夹杂物或塑性夹杂物超
过一定限度，会大大降低钢管的使用性能，检验
井控制指标的最低限度是高压锅炉管对钢质的基
本要求
1.10脱碳层
钢管 的 脱 碳足指钢管在非保护气氛中加热后表面层出现含碳量减少的现象。脱碳可引起淬火
裂纹或变形，并减薄管壁厚度，直接影响锅炉的使用寿命。GB5310规定，外径不大于76mm的冷
拔(轧)成品钢管应检验全脱碳层。我国生产厂按GB5310生产外径不大于76mm的小直径高压锅炉
管，在进行热处理时(如正火)，炉内一般无保护气氛，因而易造成脱碳;国外生产小直径高压锅
炉管时，热处理炉有保护气氛等措施，因此标准中没有规定脱碳层要求，这是国内外标准产生这
种差异的原因.
1.11水压试验
各 国 高压 锅炉管都需逐根进行水压试验。
GB5310水压试验的试验压力是按P二2SR/D(式
中S, D和R分别代表钢管的公称壁厚、公称外
径和允许应力)公式计算，最大试验压力为
20MPa; ]IS标准的试验压力是根据钢管壁厚确
定，压力范围为2.0一20MPa，或者按公式计算，
最人试验压力为IOMPa; DIN标准试验压力为
8MPa;只有NF标准的最大值高达50MPa。水压试
验是检查钢管的密封性能，这种试验压力不能作
为设计工作压力的依据，它与工作压力并无直接
关系。因此，GB5310对水压试验的试验压力值的
规定是较为合理的。
GB 53 10 和DIN17175都规定可用涡流探伤代
替水压试验，GB/7"7735一1995《钢管涡流探伤检
验方法》也规定了A级孔可代替水压试验。但是
ASTM规定:经需方同意后可用无损探伤检验代替
水压试验，供方不能自行以无损检验代替水压试
验
2 几点建议
川 尽 快 制 定 我国锅炉用管尺寸规格专用标准、可参考GB /,r17395 - 1998《无缝钢管尺寸、
外形、重量及允许偏差》、ANSIB36. IOM和IS01129等专用标准制定尺寸规格。有此标准，一
方面可减少锅炉用管标准的篇幅，另1方面可使锅炉管尺寸系列更好地与国际接轨
(2) 进 一 步提高锅炉管的钢质水平。钢质是保证锅炉管在高温、高压环境下正常工作的关键
为此，要进一步提高原材料质量，提高冶炼和下艺装备水平，更好地保证钢的金相检验达到规定质量
要求。
(3) 改 进 工 艺 装备，提高生产工艺水平国内外标准在一些技术指标土存在着差异，如晶粒
度、显微组织和脱碳层等，部分原因是由于生产高压锅炉的工艺装备不同而产生的。改进加热炉和热
处理炉设备，严格控制钢竹的加热温度和加热时间，使钢管的品粒度、脱碳层等技术指标符合标准
规定的质量要求
3 结语
通 过 GB 5310标准与国外多个标准的对比表明，GB5310的尺寸精度、化学成分、力学性能、
工艺性能等指标基本达到了国外同类标准水平，甚至有些指标还高于国外同类标准，也增加r多项技
术要求。GB5310非等效采用国外标准，已评为国际一般水平标准为进一步做好该标准与国际接轨
的工作，还需继续做好改进工艺装备、提高工艺技术等方面的工作