Q345R钢是屈服强度为340MPa级的压力容器专用板,它具有良好的综合力学性能和工艺性能。磷、硫含量略低于低合金高强度钢板Q345(16Mn)钢,除抗拉强度、延伸率要求比Q345(16Mn)钢有所提高外,还要求保证冲击韧性。它是目前我国用途最广、用量最大的压力容器专用钢板。
根据2008年9月1日实施的《GB 713-2008锅炉和压力容器用钢板》的新分类,16Mng和16MnR、19Mng合并为Q345R。Q345R是普通低合金钢,是锅炉压力容器常用钢材,交货状态分:热轧或正火,属低合金钢。性能与Q345(16Mn)的(16mm钢板的屈服强度大于345Mpa)性能相近,抗拉强度为(510-640)之间,伸长率大于21%,零度V型冲击功大于34J。Q345R工艺参考标准GB713-2008。
钢板公称厚度/mm | 抗拉强度R/(N/㎡) | 屈服强度R/(N/㎡) | 伸长率A/% | 温度/℃ | 冲击吸收能量KV2/J | 180°弯曲试验 弯曲直径(b≥35mm) |
3-16 | 510-640 | ≥345 | ≥21 | 0 | ≥34 | d=2a |
>16-36 | 500-630 | ≥325 | ≥21 | 0 | ≥34 | d=3a |
>36-60 | 490-620 | ≥315 | ≥21 | 0 | ≥34 | d=3a |
>60-100 | 490-620 | ≥305 | ≥20 | 0 | ≥34 | d=3a |
>100-150 | 480-610 | ≥285 | ≥20 | 0 | ≥34 | d=3a |
>150-200 | 470-600 | ≥265 | ≥20 | 0 | ≥34 | d=3a |
Q345R容器板[1]
一、必须考虑设备的操作条件(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。
二、在满足第一条的前提下,考虑经济合理性:
1、所需钢板厚度小于8mm时,在碳钢与低合金高强度钢之间,应尽量采用碳钢板(多层容器除外)。
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Q235B、20R(20g)、Q345R(16MnR)等钢板。
3、所需不锈钢厚度大于12mm时,应尽采用衬里、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摄氏度的耐热用钢。
5、珠光体耐热钢应尽量不用作设计温度小于等于350摄氏度的耐热钢。在必须使用珠光体耐热钢作耐热钢或抗氢用途时,应尽量减少、合并钢材的品种、规格。
三、厚度大于60mm的Q345R钢板,碳含量上限可提高至0.22%。
四、Q345R钢板中可添加铌,钒,钛元素,其含量应填写在质量证明书中,上述3个元素含量总和应分别不大于0.050%、0.10%、0.12%。
化学成分如图
牌号 | 化学元素(质量分数)/% | | | | | | | | | | |
| C | Si | Mn | Cr | Ni | Mo | Nb | V | P | S | Alt |
Q345R | ≤0.20 | ≤0.55 | 1.20-1.60 | | | | | | ≤0.025 | ≤0.015 | ≥0.020 |
Als可以代替Alt,应不小于0.015%
正火[1] ,又称常化,是将工件加热至Ac3(Ac是指加热时自由铁素体全部转变为奥氏体的终了温度,一般是从727℃到912℃之间)或Acm(Acm是实际加热中过共析钢完全奥氏体化的临界温度线 )以上30~50℃,保温一段时间后,从炉中取出在空气中或喷水、喷雾或吹风冷却的金属热处理工艺。其目的是在于使晶粒细化和碳化物分布均匀化。正火与退火的不同点是正火冷却速度比退火冷却速度稍快,因而正火组织要比退火组织更细一些,其机械性能也有所提高。另外,正火炉外冷却不占用设备,生产率较高,因此生产中尽可能采用正火来代替退火。对于形状复杂的重要锻件,在正火后还需进行高温回火(550-650℃)高温回火的目的在于消除正火冷却时产生的应力,提高韧性和塑性。[1]
正火的主要应用范围有:
①用于低碳钢,正火后硬度略高于退火,韧性也较好,可作为切削加工的预处理。
②用于中碳钢,可代替调质处理(淬火+高温回火)作为最后热处理,也可作为用感应加热方法进行表面淬火前的预备处理。
③用于工具钢、轴承钢、渗碳钢等,可以消降或抑制网状碳化物的形成,从而得到球化退火所需的良好组织。
④用于铸钢件,可以细化铸态组织,改善切削加工性能。
⑤用于大型锻件,可作为最后热处理,从而避免淬火时较大的开裂倾向。
⑥用于球墨铸铁,使硬度、强度、耐磨性得到提高,如用于制造汽车、拖拉机、柴油机的曲轴、连杆等重要零件。
⑦过共析钢球化退火前进行一次正火,可消除网状二次渗碳体,以保证球化退火时渗碳体全部球粒化。
正火后的组织:亚共析钢为F+S,共析钢为S,过共析钢为S+二次渗碳体,且为不连续。
正火主要用于钢铁工件。一般钢铁正火与退火相似,但冷却速度稍大,组织较细。有些临界冷却速度(见淬火)很小的钢,在空气中冷却就可以使奥氏体转变为马氏体,这种处理不属于正火性质,而称为空冷淬火。与此相反,一些用临界冷却速度较大的钢制作的大截面工件,即使在水中淬火也不能得到马氏体,淬火的效果接近正火。钢正火后的硬度比退火高。正火时不必像退火那样使工件随炉冷却,占用炉子时间短,生产效率高,所以在生产中一般尽可能用正火代替退火。对于含碳量低于0.25%的低碳钢,正火后达到的硬度适中,比退火更便于切削加工,一般均采用正火为切削加工作准备。对含碳量为0.25~0.5%的中碳钢,正火后也可以满足切削加工的要求。对于用这类钢制作的轻载荷零件,正火还可以作为最终热处理。高碳工具钢和轴承钢正火是为了消除组织中的网状碳化物,为球化退火作组织准备。
普通结构零件的最终热处理 ,由于正火后工件比退火状态具有更好的综合力学性能,对于一些受力不大、性能要求不高的普通结构零件可将正火作为最终热处理,以减少工序、节约能源、提高生产效率。此外,对某些大型的或形状较复杂的零件,当淬火有开裂的危险时,正火往往可以代替淬火、回火处理,作为最终热处理。