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前 言
隨著世界經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，科技的創(chuàng)新，信息的傳播，時(shí)空縮短了人類(lèi)之間交往距離，標(biāo)準(zhǔn)在日常生活中無(wú)處不在，標(biāo)準(zhǔn)關(guān)系你我他。標(biāo)準(zhǔn)化是經(jīng)濟(jì)貿(mào)易發(fā)展的需要，標(biāo)準(zhǔn)化工作對(duì)國(guó)民經(jīng)濟(jì)和社會(huì)發(fā)展起著重要的技術(shù)支撐作用�？梢哉f(shuō)：標(biāo)準(zhǔn)化讓各種各樣的連接和界面都更加經(jīng)濟(jì)、有效，而標(biāo)準(zhǔn)化的規(guī)模則從點(diǎn)對(duì)點(diǎn)，延伸到了全國(guó)范圍，再到全世界。
我國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)和社會(huì)發(fā)展需要一個(gè)完善的、先進(jìn)的、與國(guó)際接軌的標(biāo)準(zhǔn)體系作為重要技術(shù)基礎(chǔ)，規(guī)范我國(guó)市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)秩序和完善我國(guó)社會(huì)主義市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)體系建設(shè)需要標(biāo)準(zhǔn)體系作為必要的支撐，在全球經(jīng)濟(jì)一體化的新形式下，提高我國(guó)產(chǎn)品質(zhì)量、服務(wù)質(zhì)量和工程質(zhì)量，增強(qiáng)我國(guó)企業(yè)和產(chǎn)品在國(guó)際市場(chǎng)的競(jìng)爭(zhēng)力，需要先進(jìn)的與國(guó)際接軌的標(biāo)準(zhǔn)體系作為重要的應(yīng)對(duì)手段，建設(shè)小康社會(huì)，確保消費(fèi)安全，提高人民生活質(zhì)量，需要一個(gè)完善的先進(jìn)的與國(guó)際接軌的標(biāo)準(zhǔn)體系作為必要條件。因此，標(biāo)準(zhǔn)化工作就越來(lái)越凸顯其重要作用。
而安全始終貫穿于標(biāo)準(zhǔn)化工作中。安全牽涉的面很廣，對(duì)于人類(lèi)來(lái)說(shuō)，面臨著：交通安全、食品衛(wèi)生安全、房屋建筑、生活起居、天災(zāi)人禍等隱患，對(duì)于冶金行業(yè)就牽涉到在工作環(huán)境中造成的特種安全設(shè)備的質(zhì)量與安全性的所在，這就取決于設(shè)備材料的質(zhì)量與性能。而控制與保證質(zhì)量的法寶就是標(biāo)準(zhǔn)！標(biāo)準(zhǔn)是工業(yè)技術(shù)的具體體現(xiàn)，因此，標(biāo)準(zhǔn)是否能及時(shí)體現(xiàn)技術(shù)的發(fā)展方向和服務(wù)于生產(chǎn)是衡量標(biāo)準(zhǔn)先進(jìn)性的一個(gè)重要指標(biāo)。
目前我國(guó)與人身安全有著密切關(guān)系的標(biāo)準(zhǔn)包括：鍋爐用鋼、壓力容器用鋼、氣瓶、石油化工、建筑結(jié)構(gòu)用鋼、橋梁鋼等方方面面，大部分均為強(qiáng)制性國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)。鍋爐用鋼標(biāo)準(zhǔn)是標(biāo)準(zhǔn)研究的重點(diǎn)領(lǐng)域。鍋爐壓力容器是生產(chǎn)和生活中廣泛使用的、危險(xiǎn)性較大的特種設(shè)備，一旦發(fā)生事故，會(huì)造成嚴(yán)重的人身傷亡及重大的財(cái)產(chǎn)損失。我國(guó)政府明確指出安全技術(shù)規(guī)范是規(guī)定強(qiáng)制執(zhí)行的特種設(shè)備安全性能和相應(yīng)的設(shè)計(jì)、制造、安裝、修理、改造、使用管理規(guī)定和檢驗(yàn)檢測(cè)方法以及許可、考核條件、程序的一系列具有行政強(qiáng)制力的規(guī)范性文件，凡安全技術(shù)規(guī)范所引用的標(biāo)準(zhǔn)，標(biāo)準(zhǔn)一旦被引用，具有與安全技術(shù)規(guī)范同等的法律效力和強(qiáng)制屬性，并成為法律法規(guī)體系的組成部分。準(zhǔn)確地說(shuō)，標(biāo)準(zhǔn)化使世界更安全！
一．鍋爐用鋼標(biāo)準(zhǔn)體系組成
二十世紀(jì)的火力發(fā)電技術(shù)獲得了輝煌的成就，電能已成為能源轉(zhuǎn)化和使用的主要方式，成為一個(gè)國(guó)家經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)程度的標(biāo)志，同時(shí)也成為人類(lèi)文明生活不斷提高的物質(zhì)基礎(chǔ)。提高火電機(jī)組的參數(shù)，是實(shí)現(xiàn)電能生產(chǎn)的高效、潔凈、經(jīng)濟(jì)、可靠、安全要求的最重要途徑之一。為此在過(guò)去的二十世紀(jì)內(nèi)，人們進(jìn)行了卓有成效的工作。單就發(fā)電動(dòng)力而言，火電機(jī)組的參數(shù)經(jīng)歷了高壓、超高壓、亞臨界和超臨界的發(fā)展階段，目前正在向超超臨界挺進(jìn)，機(jī)組的單機(jī)容量已達(dá)1300MW，電站效率超過(guò)42%并逐漸逼近45%。
火電機(jī)組參數(shù)的提高與發(fā)展，主要取決于火電機(jī)組鍋爐蒸汽參數(shù)的提高和鍋爐用材料技術(shù)的發(fā)展。各國(guó)在發(fā)展超臨界機(jī)組時(shí)，無(wú)不把材料的研制放在十分重要的地位。經(jīng)過(guò)近三十年的試驗(yàn)、制造和運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)，特別是上世紀(jì)九十年代，材料科學(xué)取得突破，一大批新型材料的研究開(kāi)發(fā)與應(yīng)用，使得超臨界機(jī)組技術(shù)已經(jīng)日趨成熟。鍋爐用鋼的選擇、制造、采購(gòu)、驗(yàn)收等環(huán)節(jié)是鍋爐制造質(zhì)量保證體系的重要組成部分。
標(biāo)準(zhǔn)體系就是一定范圍內(nèi)的所有標(biāo)準(zhǔn)，按其內(nèi)在聯(lián)系形成的科學(xué)有機(jī)整體，體系內(nèi)的標(biāo)準(zhǔn)組成結(jié)構(gòu)層次恰當(dāng)、功能配套，形成互相關(guān)聯(lián)、互相制約、互相協(xié)調(diào)的配套系統(tǒng)。建立和完善標(biāo)準(zhǔn)體系，是為了滿(mǎn)足技術(shù)進(jìn)步、適應(yīng)生產(chǎn)技術(shù)對(duì)標(biāo)準(zhǔn)的需要和要求。
我國(guó)鍋爐制造業(yè)的標(biāo)準(zhǔn)化工作已歷經(jīng)四十余年，經(jīng)過(guò)從無(wú)到有、從逐步滿(mǎn)足生產(chǎn)需要到形成標(biāo)準(zhǔn)體系，現(xiàn)已建立了包含一百多項(xiàng)標(biāo)準(zhǔn)的鍋爐及輔機(jī)標(biāo)準(zhǔn)體系。其中鍋爐用鋼標(biāo)準(zhǔn)，大部分由全國(guó)鋼標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會(huì)歸口制訂，如GB3087《低中壓鍋爐用無(wú)縫鋼管》、GB5310《高壓鍋爐用無(wú)縫鋼管》和GB713《鍋爐用鋼板》等。我國(guó)現(xiàn)有的鍋爐用鋼標(biāo)準(zhǔn)體系大體上可分為基礎(chǔ)標(biāo)準(zhǔn)和鋼類(lèi)產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)兩層；鋼類(lèi)產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)按不同的產(chǎn)品，分為通用標(biāo)準(zhǔn)和產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)兩類(lèi)，體系明細(xì)表見(jiàn)表1所示。
表1：我國(guó)鍋爐用鋼標(biāo)準(zhǔn)體系明細(xì)表
二．標(biāo)準(zhǔn)體系與美國(guó)ASME標(biāo)準(zhǔn)
我國(guó)GB鋼材標(biāo)準(zhǔn)是在計(jì)劃經(jīng)濟(jì)體制下，以供方為主編制的鋼材質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)，以反映鋼材生產(chǎn)廠的要求為主。鍋爐壓力容器標(biāo)準(zhǔn)中引用了其中部分內(nèi)容，但鋼材標(biāo)準(zhǔn)不能全面地反映鋼材使用者的要求。而ASME鋼材標(biāo)準(zhǔn)是在市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)模式下，由供需雙方共同編制，且以反映鋼材使用者的要求為主的標(biāo)準(zhǔn)，同時(shí)也是壓力容器規(guī)范的一個(gè)組成部分。即使如此，在使用ASME鋼材標(biāo)準(zhǔn)時(shí)，一般均有用戶(hù)采購(gòu)技術(shù)規(guī)范進(jìn)行補(bǔ)充、完善。ASME鋼材標(biāo)準(zhǔn)不僅是鋼材生產(chǎn)部門(mén)的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)，而且是鋼材使用單位（設(shè)計(jì)、制造、檢驗(yàn)）在選用、采購(gòu)、驗(yàn)收、檢驗(yàn)、加工時(shí)的依據(jù)。正因?yàn)槿绱耍摬臉?biāo)準(zhǔn)的內(nèi)容遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)了國(guó)內(nèi)的鋼材標(biāo)準(zhǔn)，成為鍋爐壓力容器規(guī)范不可缺少的一部分。
三．產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)與安全
鍋爐用鋼的選擇、制造、采購(gòu)、驗(yàn)收等環(huán)節(jié)是鍋爐制造質(zhì)量保證體系的重要組成部分，也是安全生產(chǎn)的重要保證。
1． 鍋爐鋼板標(biāo)準(zhǔn)
鍋爐鋼板是鍋爐制造中非常關(guān)鍵的材料之一，主要是指用來(lái)制造鍋爐中的鍋殼、鍋筒、集箱端蓋、支吊架等重要部件用的熱軋專(zhuān)用碳素鋼和低合金耐熱鋼中厚鋼板材料。鍋爐鋼板常常處于中、高溫和高壓狀態(tài)下工作，除承受較高溫度和壓力外，還受到?jīng)_擊，疲勞載荷及水和氣的腐蝕，工作條件較差。如果鍋爐在使用過(guò)程中發(fā)生破壞性事故，將會(huì)造成嚴(yán)重的損失。因此鍋爐鋼板必須具有良好的物理性能、力學(xué)性能和可加工性，并在材料標(biāo)準(zhǔn)的技術(shù)條款中給予嚴(yán)格的規(guī)定，以滿(mǎn)足其使用中的安全。
從材料上來(lái)分，鍋爐鋼板可分為專(zhuān)用碳素鋼板和低合金耐熱鋼板兩類(lèi)。鍋爐鋼板所用的材料對(duì)化學(xué)成分，特別是對(duì)磷、硫等有害元素和鉻、鎳、銅等殘余元素有嚴(yán)格的控制；冶煉時(shí)還應(yīng)進(jìn)行良好的脫氧和去除非金屬夾雜物，以保證良好的塑性和韌性；組織結(jié)構(gòu)要求均勻，晶粒度控制在一定范圍內(nèi)（通常希望晶粒度在3～7級(jí)之間）；對(duì)表面質(zhì)量和內(nèi)部缺陷也有嚴(yán)格的要求；此外常溫和高溫力學(xué)性能必須保證。在GB713-1997《鍋爐用鋼板》標(biāo)準(zhǔn)中明確規(guī)定應(yīng)采用爐外精煉方法冶煉鍋爐用鋼。
根據(jù)工作條件不同，鍋爐鋼板又可分為制造室溫及中溫承壓部件鋼板和制造高溫承壓部件鋼板兩大類(lèi)。
室溫及中溫（蠕變溫度以下）用鍋爐鋼板，大多采用碳素鋼，包括碳鋼、碳錳鋼、碳錳硅鋼等，即GB713-1997《鍋爐用鋼板》中的20g、22Mng、16Mng、19Mng鋼，以及ASME SA-515/SA-515M《中高溫壓力容器用碳鋼板》、SA-299/SA-299M《壓力容器用碳錳硅鋼板》等。主要用于制造鍋爐的鍋筒、中溫以下集箱端蓋等承壓部件。要求其應(yīng)具有較高的室溫強(qiáng)度；良好的沖擊韌性和較低的缺口敏感性；由于鍋筒等部件在加工時(shí)需要大量的冷變形，因此還要具有良好的時(shí)效韌性；另外還要具備良好的加工工藝性和焊接性能；以及良好的低倍組織等。
高溫（蠕變溫度以上）用鍋爐鋼板，一般采用低合金耐熱鋼，常用有鉻鉬鋼、鉻鉬釩鋼、鉻鉬鎢鋼等。例如GB713-1997《鍋爐用鋼板》中的15CrMog、12Cr1MoVg，以及ASME SA-387/SA387-M《壓力容器用鉻-鉬合金鋼板》中的Gr22、Gr91和ASME SA-1017/SA1017-M《壓力容器用鉻-鉬-鎢合金鋼板》中的Gr23、Gr911、Gr122鋼等。主要是用以制造高溫集箱封頭端蓋、蒸汽管道堵板等高溫承壓部件。要求其必須具有足夠的高溫持久強(qiáng)度和持久塑性；良好的高溫組織穩(wěn)定性；良好的高溫抗氧化性（耐熱性）；以及良好的冷熱加工工藝性（主要指冷彎變形和可焊接性）等。
用于室溫及中溫（蠕變溫度以下）的碳錳系列鍋爐鋼板，GB713共收納了5個(gè)牌號(hào)，可以滿(mǎn)足亞臨界以下火電機(jī)組鍋爐中汽包鍋筒、水冷壁集箱端蓋、以及低溫過(guò)熱器和省煤器集箱端蓋、支吊架等零部件的需要。用于高溫（蠕變溫度以上）的鉻鉬系列鍋爐鋼板，GB713-1997中牌號(hào)只有2個(gè)。其中15CrMog最高使用溫度為550℃，12Cr1MoVg最高使用溫度為565℃。而目前超臨界火電機(jī)組鍋爐中的高溫過(guò)熱器和再熱器集箱等部件的金屬壁溫已經(jīng)達(dá)到600℃以上，預(yù)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)修訂過(guò)程中將考慮把ASME標(biāo)準(zhǔn)中那些可以使用在600℃及以上的材料SA-387Gr22/22L、SA-387Gr91、SA-387Gr911、SA-1017Gr122等，納入我國(guó)的鍋爐用鋼板標(biāo)準(zhǔn)，以適應(yīng)超臨界火電機(jī)組鍋爐技術(shù)的發(fā)展，提升我國(guó)冶金和機(jī)電產(chǎn)品的整體水平。
GB713-1997《鍋爐用鋼板》標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定：對(duì)厚度大于20mm的鋼板可進(jìn)行高溫拉伸試驗(yàn)，試驗(yàn)溫度從200℃～450℃與高溫規(guī)定殘余伸長(zhǎng)應(yīng)力的最小值也有一定的要求，針對(duì)產(chǎn)品質(zhì)量邁出了更高的一步。
2．鍋爐鋼管標(biāo)準(zhǔn)
鋼管標(biāo)準(zhǔn)在一定程度上發(fā)揮了技術(shù)導(dǎo)向作用，引導(dǎo)了鋼管制造業(yè)資金流動(dòng)方向和市場(chǎng)取向，使其技術(shù)和產(chǎn)品較好地滿(mǎn)足了我國(guó)經(jīng)濟(jì)和產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)。我國(guó)制定的大部分鋼管標(biāo)準(zhǔn)通常是規(guī)定了產(chǎn)品品種、規(guī)格技術(shù)要求、質(zhì)量性能指標(biāo)、試驗(yàn)檢驗(yàn)方法、判定規(guī)則等內(nèi)容，是產(chǎn)品合格與否的依據(jù)，是產(chǎn)品能否獲得市場(chǎng)準(zhǔn)入的關(guān)鍵。
我國(guó)的鋼管標(biāo)準(zhǔn)體系分基礎(chǔ)標(biāo)準(zhǔn)：一是GB/T2102標(biāo)準(zhǔn)，該標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了包括無(wú)縫鋼管、焊接鋼管的驗(yàn)收、包裝、標(biāo)志和質(zhì)量證明書(shū)的內(nèi)容；二是GB/T 17395標(biāo)準(zhǔn)，該標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了無(wú)縫鋼管尺寸、外形、重量及允許偏差等內(nèi)容、適用于各個(gè)與鋼管有關(guān)的各個(gè)領(lǐng)域的一般規(guī)定，具有普遍的實(shí)際應(yīng)用意義。鋼管標(biāo)準(zhǔn)體系還分為：無(wú)縫鋼管、焊接鋼管及特殊形狀、特殊工藝制造的鋼管主要產(chǎn)品制造方法、技術(shù)質(zhì)量指標(biāo)要求等標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)指導(dǎo)組織鋼管生產(chǎn)、加工、利用具有一定的指導(dǎo)意義。另外與產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)質(zhì)量關(guān)聯(lián)的標(biāo)準(zhǔn)有：反映鋼管產(chǎn)品制造和質(zhì)量性能相關(guān)的試驗(yàn)方法的各種測(cè)試方法標(biāo)準(zhǔn)，其中力學(xué)性能測(cè)定有：金屬管拉伸、高溫拉伸、管環(huán)拉伸、沖擊等4項(xiàng)，包括GB/T228、GB/T229、GB/T4338、GB/T17104標(biāo)準(zhǔn)；工藝性能試驗(yàn)有：金屬管液壓試驗(yàn)、擴(kuò)口試驗(yàn)方法、彎曲試驗(yàn)方法、卷邊試驗(yàn)方法、壓扁試驗(yàn)方法等5項(xiàng)，包括GB/T241、GB/T242、GB/T244、GB/T245、GB/T246標(biāo)準(zhǔn)；無(wú)損探傷檢測(cè)有：鋼管超聲波探傷檢驗(yàn)方法、渦流探傷檢驗(yàn)方法、漏磁探傷檢驗(yàn)方法以及用于確認(rèn)焊接水壓密實(shí)性的超聲波探傷檢驗(yàn)方法等4項(xiàng)，包括GB/T5777、GB/T7735、GB/T12606、GB/T18256標(biāo)準(zhǔn)。
我國(guó)鍋爐壓力容器鋼管標(biāo)準(zhǔn)近年正在陸續(xù)修訂。GB5310高壓鍋爐管標(biāo)準(zhǔn)已于95年修訂完成。 95年新版和85年舊版相比，刪除用戶(hù)很少使用或鋼廠并未真正組織批量生產(chǎn)過(guò)的鋼種，而增加了20MnG(SA-210 A1)，25MnG(SA-210C)，20MoG(SA-209T1a)，12CrMoG(SA-213 T2)，12Cr2MoG(SA-213T22)，10Cr9Mo1VNb(SA-213T91)等6種新的碳鋼管和鐵素體管，還有1Cr18Ni9(SA-213 TP304H)，1Cr19Ni11Nb(SA-213 TP347H)兩種奧氏體鋼管子。這8種鋼管材料原本都是引進(jìn)技術(shù)考核機(jī)組上原設(shè)計(jì)所用的ASME材料。GB5310-95代表了我國(guó)材料標(biāo)準(zhǔn)與國(guó)際接軌的方向。
在GB5310-95標(biāo)準(zhǔn)中還強(qiáng)制要求對(duì)成品鋼管進(jìn)行超聲波和渦流兩種無(wú)損探傷檢驗(yàn)方法，從而保證鋼管質(zhì)量達(dá)到設(shè)計(jì)要求。
3．不銹鋼管標(biāo)準(zhǔn)
火電機(jī)組三大主機(jī)之一的鍋爐中的過(guò)熱器與再熱器部件，是承受工作環(huán)境最為惡劣的受熱部件，面臨高溫高壓水蒸汽氧化、高溫?zé)煔庵忻悍垲w粒的腐蝕，所以也是對(duì)材料要求最高的部件。在選用材料上，既要考慮材料的高溫性能，又要考慮材料的工藝性和綜合經(jīng)濟(jì)性。
過(guò)熱器與再熱器所用的管子材料，其蠕變強(qiáng)度必須足夠高，在其運(yùn)行的壓力與溫度范圍內(nèi)，有充足的安全裕度，同時(shí)還要考慮管子對(duì)蒸氣側(cè)和煙氣側(cè)的抗氧化與抗腐蝕的要求。當(dāng)鍋爐內(nèi)熱交換管的金屬溫度在620℃以上時(shí)，一般選用奧氏體不銹鋼管。奧氏體不銹鋼管主要應(yīng)用在過(guò)熱器/再熱器管的出口段。在這一管段，除了蠕變強(qiáng)度外，抗蒸汽氧化和煙氣腐蝕成為重要考慮的因素。
目前有關(guān)鍋爐用的奧氏體不銹鋼管的標(biāo)準(zhǔn)主要有兩個(gè)，即GB5310-96《高壓鍋爐無(wú)縫鋼管》和GB/T13296-91《鍋爐、熱交換器用不銹鋼無(wú)縫鋼管》。
GB5310-95《高壓鍋爐無(wú)縫鋼管》中列入了兩個(gè)奧氏體不銹鋼管牌號(hào)，它們是1Cr18Ni9和1Cr18Ni11Nb，相當(dāng)于美國(guó)ASMESA213中的TP304和TP347級(jí)別。TP304容易被敏化的缺點(diǎn)，已經(jīng)逐漸被鍋爐行業(yè)排除出主力鋼種之列。在SA213標(biāo)準(zhǔn)中，有TP347、TP347H和TP347HFG等多個(gè)級(jí)別，它們使用的條件不一樣，而GB5310-96《高壓鍋爐無(wú)縫鋼管》沒(méi)有給出具體的說(shuō)明，因此，2004年對(duì)GB/T13296《鍋爐、熱交換器用不銹鋼無(wú)縫鋼管》的內(nèi)容修訂中納入了GB5310-95中不銹鋼鋼種和牌號(hào)，并規(guī)定了高溫性能等要求，使其名稱(chēng)和內(nèi)容上均成為鍋爐用奧氏體不銹鋼管的專(zhuān)用標(biāo)準(zhǔn)，使產(chǎn)品質(zhì)量也達(dá)到鍋爐行業(yè)的要求。
四．檢驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)與安全
一般來(lái)說(shuō)，工程上常用的結(jié)構(gòu)鋼均會(huì)產(chǎn)生冷脆斷裂現(xiàn)象，即當(dāng)環(huán)境溫度低于某一溫度TK時(shí)，材料將轉(zhuǎn)變?yōu)榇嘈誀顟B(tài)，這種現(xiàn)象稱(chēng)為冷脆。
由于冷脆而造成的船舶、橋梁、化工儲(chǔ)罐、鍋爐、儲(chǔ)水裝置等大型結(jié)構(gòu)的脆性斷裂事故，曾在世界各國(guó)多次發(fā)生，造成了巨大的損失。尤其是今天，愈來(lái)愈多的人們感覺(jué)到了金屬材料的冷脆性對(duì)機(jī)械構(gòu)件影響的重要性，例如有些電廠用戶(hù)特別強(qiáng)調(diào)用于鍋爐汽包等部件上的特厚鍋爐鋼板的冷脆轉(zhuǎn)變溫度問(wèn)題。因此認(rèn)識(shí)鋼的冷脆斷裂原因和影響冷脆轉(zhuǎn)變的因素，掌握冷脆轉(zhuǎn)變溫度的評(píng)定方法和正確理解其含義，具有非常大的意義。
1。影響材料冷脆轉(zhuǎn)變的因素
促使材料冷脆轉(zhuǎn)變和脆化的主要因素是溫度，隨著溫度的降低，材料的脆斷傾向增加。
其次，材料尺寸增大，韌性下降，冷脆轉(zhuǎn)變溫度提高。這是因?yàn)椴牧系某叽缬�，�?nèi)部出現(xiàn)缺陷的幾率愈大，內(nèi)部裂紋等缺陷的前緣三向拉應(yīng)力狀態(tài)加劇，促使材料發(fā)生脆性斷裂的傾向加大。對(duì)鋼板來(lái)說(shuō)，板厚的增加容易出現(xiàn)平面應(yīng)變狀態(tài)，使脆斷抗力下降而發(fā)生脆性斷裂。
鍋爐中的汽包部件，采用特厚鋼板加工制造。特厚鋼板相對(duì)于相同材質(zhì)的普通中、薄板來(lái)說(shuō)，更容易產(chǎn)生脆性斷裂傾向。一旦發(fā)生上述情況，勢(shì)必影響到汽包的運(yùn)輸、安裝、檢修、水壓等。例如安裝或檢修后水壓試驗(yàn)的用水溫度，規(guī)定應(yīng)不低于大氣的露點(diǎn)溫度，并應(yīng)高于所用鋼種的脆性轉(zhuǎn)變溫度。這些問(wèn)題使得現(xiàn)在有許多電廠用戶(hù)要求鍋爐制造商提供汽包用特厚鋼板的冷脆轉(zhuǎn)變溫度。
另外，還要考慮材料缺陷的影響，當(dāng)材料內(nèi)部存在裂紋等缺陷時(shí)，缺陷處的裂紋愈尖銳，應(yīng)力集中愈嚴(yán)重，冷脆轉(zhuǎn)變溫度也愈高。在實(shí)驗(yàn)室中是采用缺口試樣來(lái)模擬材料的缺陷，缺口的作用就是保證在缺口附近造成應(yīng)力集中，使塑性變形局限在缺口附近不大的體積范圍內(nèi)，并保證在缺口處發(fā)生破斷。
2．冷脆轉(zhuǎn)變的評(píng)定
材料在溫度變化時(shí)的冷脆轉(zhuǎn)變趨勢(shì)，可以通過(guò)測(cè)定其冷脆轉(zhuǎn)變溫度來(lái)進(jìn)行評(píng)定。工程上常用的結(jié)構(gòu)鋼均會(huì)產(chǎn)生冷脆斷裂現(xiàn)象，在特定的使用條件下，要求選擇的材料必須具有較高的低溫韌性和較低的冷脆轉(zhuǎn)變溫度。因此測(cè)定材料的冷脆轉(zhuǎn)變溫度非常重要。
實(shí)驗(yàn)室中有許多測(cè)定材料冷脆轉(zhuǎn)變溫度的方法。我國(guó)有一些相關(guān)的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，國(guó)際上例如美國(guó)ASTM標(biāo)準(zhǔn)等，也有相關(guān)的規(guī)定。表2所示是常用的一些冷脆轉(zhuǎn)變溫度測(cè)定的試驗(yàn)方法，其中應(yīng)用比較廣泛的有沖擊試驗(yàn)斷口形貌法和落錘試驗(yàn)法等。
表2 常用測(cè)定材料冷脆轉(zhuǎn)變溫度的試驗(yàn)方法
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試驗(yàn)方法 |
標(biāo)記 |
試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn) |
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沖擊試驗(yàn) |
能量準(zhǔn)則法 |
ETTn |
金屬夏比缺口沖擊試驗(yàn)方法
金屬夏比沖擊斷口測(cè)定法 |
GB/T229
GB/T12778 |
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斷口形貌法 |
FATTn |
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膨脹法 |
LETT |
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落錘試驗(yàn) |
落錘試驗(yàn)法 |
NDT |
鐵素體鋼的無(wú)塑性轉(zhuǎn)變溫度
落錘試驗(yàn)方法 |
GB/T6803 |
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ASTM E208 |
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落錘撕裂試驗(yàn) |
SA% |
鐵素體鋼落錘撕裂試驗(yàn)方法 |
GB/T8363 |
從表2可以看出：GB/T229《金屬夏比缺口沖擊試驗(yàn)方法》、GB/T12778《金屬夏比沖擊斷口測(cè)定法》、GB/T6803《鐵素體鋼的無(wú)塑性轉(zhuǎn)變溫度落錘試驗(yàn)方法》等標(biāo)準(zhǔn)均采用不同試驗(yàn)方法測(cè)定材料冷脆轉(zhuǎn)變溫度。實(shí)踐證明冷脆轉(zhuǎn)變溫度的高低，往往反映出常規(guī)檢測(cè)手段所檢測(cè)不出的內(nèi)在質(zhì)量問(wèn)題。因?yàn)槔浯噢D(zhuǎn)變溫度隨材料的化學(xué)成分、微量元素、冶煉工藝、鍛造工藝、熱處理工藝、金相組織等各種因素的變化而變化。任何一個(gè)環(huán)節(jié)上的失誤都會(huì)導(dǎo)致冷脆轉(zhuǎn)變溫度的明顯變化。鍋爐鋼板冷脆轉(zhuǎn)變溫度的高低是隨材料的化學(xué)成分、微量元素、冶煉、鍛造、熱處理、金相組織等各種因素的變化而變化的，它是一個(gè)幫助分析、判斷材料的工藝和質(zhì)量水平的有效方法。另外，當(dāng)鍋爐運(yùn)行一段時(shí)間后，通過(guò)材料的冷脆轉(zhuǎn)變溫度的變化情況，還可以幫助預(yù)測(cè)鍋爐的運(yùn)行壽命。因此在GB713當(dāng)中，應(yīng)將落錘試驗(yàn)或系列沖擊試驗(yàn)，以及鉻鉬鋼的硬度試驗(yàn)等作為協(xié)議條款給出，方便用戶(hù)在不同的使用條件下進(jìn)行選擇。
評(píng)定材料冷脆轉(zhuǎn)變溫度的許多方法中，有些方法比較容易實(shí)現(xiàn)，過(guò)程也并不復(fù)雜（如沖擊試驗(yàn)的斷口形貌法FATTn等）。如果我們能夠熟練掌握材料的冷脆轉(zhuǎn)變溫度的評(píng)定方法，正確理解它們的含義，一方面可以使我們更加全面地掌握所使用材料的性能，另一方面又可以滿(mǎn)足用戶(hù)的特殊要求，同時(shí)還可以提升我們的產(chǎn)品質(zhì)量與技術(shù)水平。
五、結(jié)束語(yǔ)
二十一世紀(jì)初期，世界發(fā)電行業(yè)在發(fā)展進(jìn)程中所面臨的幾個(gè)技術(shù)熱點(diǎn)，即：①大型燃煤蒸汽輪機(jī)電站將普遍采用超臨界技術(shù)；②燃用天然氣或液體燃料的“燃?xì)狻羝甭?lián)合循環(huán)發(fā)電技術(shù)將被廣泛應(yīng)用；③燃煤的“燃?xì)?蒸汽”聯(lián)合循環(huán)發(fā)電技術(shù)趨于成熟，并在一定范圍內(nèi)獲得商業(yè)應(yīng)用；④某些新能源和再生能源發(fā)電技術(shù)走向商業(yè)化；⑤獨(dú)立發(fā)電站（IPP）的興起和擴(kuò)大使用。這些技術(shù)進(jìn)步將改變世界發(fā)電行業(yè)的格局。“高效、潔凈、經(jīng)濟(jì)、可靠、安全”的方針將得到更全面的體現(xiàn)。
鍋爐壓力容器標(biāo)準(zhǔn)的技術(shù)內(nèi)容綜合體現(xiàn)了鍋爐壓力容器行業(yè)的技術(shù)水平和管理水平，不僅影響產(chǎn)品質(zhì)量及其安全性，而且對(duì)產(chǎn)品的經(jīng)濟(jì)性和市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力也有重要影響。
我國(guó)的鍋爐壓力容器標(biāo)準(zhǔn)在技術(shù)內(nèi)容上既參照了國(guó)外先進(jìn)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)的相應(yīng)要求，也考慮了國(guó)內(nèi)鍋爐壓力容器行業(yè)各生產(chǎn)環(huán)節(jié)的現(xiàn)狀，基本上能夠滿(mǎn)足全行業(yè)的需要，并根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)所提出的相關(guān)技術(shù)要求，監(jiān)督和控制鍋爐壓力容器產(chǎn)品的設(shè)計(jì)、制造和檢驗(yàn)等各個(gè)環(huán)節(jié)，以保障其產(chǎn)品質(zhì)量和生產(chǎn)及使用安全。因此，鍋爐壓力容器標(biāo)準(zhǔn)與安全監(jiān)察行政管理部門(mén)頒布的安全監(jiān)察法規(guī)應(yīng)同步實(shí)施，二者相輔相成，構(gòu)成我國(guó)完整的鍋爐壓力容器產(chǎn)品質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)體系 和鍋爐壓力容器安全監(jiān)察法規(guī)體系，為我國(guó)的鍋爐壓力容器產(chǎn)品走向國(guó)際市場(chǎng)奠定基礎(chǔ)！
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