A234 WPB与国内碳钢对比
A234 WPB与国内碳钢
目前碳钢对焊管件，国内制造标准比较繁多，主要涉及国家标准GB12459、GB/T13401及行业标准，如：SH3408 、SH3409、HG/T21635 、HG/T21631以及电力、石油等行业标准，但从其使用材料的类别来分，不外乎两类，一类用于制造无缝管件的无缝 钢管类，另一类用于制造焊缝管件的钢板类。最常用的这两类材料的标准见表1，其中用于碳钢对焊管件的典型材料为：GB8163-20#、GB5310-20G 及 GB3274-Q235A、Q235B，这几种材料的主要化学成份及机械性能标准要求见表2。
表1 .碳钢管件常用原材料标准
|
类别 |
标准类 |
内容 |
典型钢号 |
|
无缝管件 |
GB8163 |
输送用流体无缝钢管 |
20# |
|
GB5310 |
高压锅炉用无缝钢管 |
20G |
|
有缝管件 |
GB3274 |
碳素结构钢和低合金钢热轧厚钢板和钢带 |
Q235AQ235B |
表2 管件常用原材料的化学成份及机械性能（标准值）
|
材料级别 |
C
(Wt%) |
Si
(Wt%) |
Mn
(Wt%) |
P
(Wt%) |
S
(Wt%) |
抗拉
强度TS(Mpa) |
屈服
强度
YS(Mpa) |
延伸率E(%) |
冲击功
AK(J) |
硬度HB |
|
GB8163-20# |
0.17-0.24 |
0.17-0.37 |
0.35-*0.65 |
≤0.035 |
≤0.035 |
390-530 |
≥275 |
≥20 |
--- |
|
|
GB5310-20G |
0.17-0.24 |
0.17-0.37 |
0.35-0.65 |
≤0.03 |
≤0.03 |
410-550 |
≥245 |
≥24 |
≥35 |
|
|
GB3274-Q235A |
0.14-0.22 |
≤0.30 |
0.30-0.65 |
≤0.05 |
≤0.045 |
375-500 |
≥235 |
≥26 |
--- |
|
|
GB3274-Q235B |
0.12-0.20 |
≤0.30 |
0.30-0.70 |
≤0.045 |
≤0.045 |
375-500 |
≥235 |
≥26 |
≥27 |
|
三.ASTM A234 Gr.WPB材料概况：
WPB材料是目前国际上最为常用的用于中、高温条件下的碳钢管件材料，其来源可以是钢管，如ASTM A106 Gr.C ，也可以是钢板，如ASTM A285 GR.C。其主要的化学成份及机械性能标准要求见表3。
表3 ASTM A234 GR.WPB化学成份及性能指标(标准值)
|
材料级别 |
C
(Wt%) |
Si
(Wt%) |
Mn
(Wt%) |
P
(Wt%) |
S
(Wt%) |
抗拉
强度TS(Mpa) |
屈服
强度
YS(Mpa) |
伸长率E(%) |
冲击功
AK(J) |
硬度HB |
|
ASTM
A234 WPB |
≤0.30
|
≥0.10
|
0.29-1.06
|
≤0.05
|
≤0.058
|
415-585
|
≥240
|
20
|
---
|
≤197
|
四、国产碳钢材料的实际供货参数：
我们通过对目前市场上最普及的宝钢、成都无缝及包头等几大钢材生产的无缝钢管（GB8163-20#），武钢、南钢产的中厚热轧碳钢板（GB3274- Q235A/B）的实际供货数值的进行了统计，具体统计结果见表4。
表4 几种常见无缝管及钢板化学成份及性能统计表（供货值）
|
品种
|
钢号
|
规格范围
|
涉及产地
|
统计
炉号量 |
供货数值范围 |
|
C |
Si |
Mn |
P |
S |
Ts |
Ys |
E |
HB |
|
无缝管
GB8163
|
20 |
21.3*3~
630*18 |
宝钢
成钢
包钢等 |
185
|
0.17
-
0.22 |
0.20
-
0.28 |
0.45
-
0.64 |
0.005
-
0.023 |
0.001-
0.019 |
430-
550 |
260
-
350 |
24-38
|
155-185
|
|
无缝管
GB5310 |
20G |
21.3*3-
426*14 |
宝钢
成钢
包钢
等 |
63 |
0.18
-
0.21 |
0.22
-
0.26 |
0.45
-
0.55 |
0.005
-
0.019 |
0.001-
0.017 |
420-
520 |
250
-
330 |
28-38
|
145-165
|
|
钢板
GB3274 |
Q235A |
δ=4-30 |
武钢
南钢
等 |
247 |
0.16
-
0.22 |
0.16
-
0.37 |
0.39
-
0.60 |
0.011
-
0.025 |
0.010-
0.035 |
405
-
495 |
255
-
360 |
25-37 |
140-170 |
|
钢板
GB3274 |
Q235B |
δ=4-30 |
武钢
南钢
等 |
163 |
0.13
-
0.18 |
0.16
-
0.27 |
0.39
-
0.57 |
0.010
-
0.029 |
0.014
-
0.035 |
410
-
475 |
260
-
320 |
25-36 |
140-170 |
注: 表中符号意义及单位同表2、表3
五、国产碳钢材料与ASTM A234 GR.WPB的比较：
表2及表3列出了国产碳钢材料及WPB的主要化学成份要求及机械性能指标，这些数据包含了标准材料的主要要求，也就是说，在目前国际、国内冶金水平条件下，只要能符合表2、表3的要求，其材料性能即可认为是符合相应标准的要求（表中未列的一些辅助要求，视同认为可以100%符合）同时也可认为国内、国外材料间除表2、表3所列项目外，其余要求可以认为是一致的，在此不作比较。
1 标准值与标准值的比较：
⑴化学成份的比较：
由表2、表3看出：国产类材料含C量为0.12---0.24%,完全符合WPB C≤0.3%的要求，国产原材料Mn：0.35—0.70%, 完全符合WPB Mn:：0.29—1.06%的要求，国产原材料:P、S: ≤0.045%也完全符合 WPB P≤0.05%、S≤0.058%的要求,Si含量国产原材料20#及20G与WPB要求完全符合。
Q235A及Q235B中Si的含量要求与WPB与相互交叉部分，不是完全一致，但由表4看出，在实际上供货数值中，Q235A及Q235B的含Si量均在0.16—0.22%之间，因此，对于实际上供货的Q235A、Q235B 材料，Si的含量也是与WPB相一致的。
由上看出：就标准规范来说，国产类碳钢材料在化学成份方面20#及20G与WPB完全相一致，Q235A、Q235B 除Si以外，其余也均与WPB一致，且Si的含量实际供货数值可以有选择地保证与WPB一致。
⑵性能指标的比较：
由上看出,尽管两类材料在化学成份要求上可以保持一致, 但由于国产碳钢材料中碳含量的实际供货值( 0.13-0.22% )明显处于WPB要求的≤0.30%的下限值(尽管其处于要求范围内), 这就直接导致了在标准要求方面, 国产类材料强度要求的下限低于WPB的标准要求, 由表2、表3 可以看出, 除20G以外，国产类材料的抗拉强度下限标准值为375---410MPa, 屈服强度下限标准值为235Mpa， 分别低于WPB标准规定的415MPa及240MPa的要求。但同时, 在材料塑性指标方面, 也正因为国产类材料含碳量低于WPB的要求，国产类材料延伸率（E%）的标准要求（≥20-26%）却完全高于WPB的标准指标(≥20%)
由上看出：就标准规范来说，国产类碳钢材料在性能指标方面的要求均低于WPB的要求。也正由于此，,致使国产类碳钢材料在众多的设计项目中,被判定不能替代WPB的使用。
综上,从标准规范比较得出结论:国产类碳钢材料20#、20G、 Q235A、Q235B与ASTM A234 WPB在化学成份方面是基本一致的（其中Q系列钢中Si含量需择选），而性能指标低于WPB的要求。
2 国产材料的供货指标值与WPB标准值的比较：
尽管从标准的角度来看，似乎国产材料无法替代WPB，但我们从国产材料的实际供货值来分析，仍可以寻找到一些具有实际替代价值的结论，由前分析，影响替代成立主要有两个方面：
⑴Q系列钢板中Si含量问题；
⑵所有国产材料性能标准指标低于WPB的标准要求。
通过比较表3及表4,我们可以看出：
⑴Q系列钢板中SI含量的实际供货值均在0.13—0.22%之间, 符合WPB SI≥0.1%的要求。
⑵国产类材料 |
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