20、20G、20g、20R四个钢号的碳素结构钢在适用标准、用途、化学成份区别
20、20G、20g ~ 20柱这四个钢号均为含碳量0．20％ 的碳素结构钢。但它们之间存在着较大的差别，价格相差也相当悬殊。设计与使用中若不能正确选用往往会重者发生破坏性事故，轻者也会影响使用寿命．或者也会造成优材劣用。 现将这四个钢号的区别以及设计与使用中应注重的地方分述如下: I． 适用的标准及用途不同 1.1 20钢用于一般钢管，有三个标准。 标准GB8162适用于结构用无缝钢管； 标准GB8163适用于输送流体用一般无缝钢管； 标准GB3087适用于低中压锅炉无缝钢管，该标准适用制造各种结构低中压锅炉过热蒸汽管、沸水管及机车锅炉用过热蒸汽管、大烟管、小烟管和拱砖管用的优质碳素结构钢热轧和冷拨(轧)无缝钢管。 1．2 20G是制造高压及其以上压力的蒸汽锅炉、管道等用的优质碳素结构钢。如广泛用来制造介质温度≤430℃ 的省煤器、过热器、水冷壁、给水、主蒸汽管等。 标准GB5310适用于高压锅炉用无缝钢管。 1．3 20g用于制造各种锅炉受压元件用厚度为60—120ram的碳素钢板。 标准GB713适用于锅炉用碳索钢和低应用合金钢钢也适用该标准。 1．4 20R适用于中常温压力容器受压元件用厚度为6～10Omm的碳素钢。标准GB6654适用于压力容器用钢板。 2．化学成份上的细微差别 四个钢号的化学成份。 四个钢号的化学成份基本上是一致的。但比较其相应的适用标准后，在化学成份上还略有差别。 2．1 ct与Ni这两种元素在碳索钢中是作为杂质残留钢中，但这两种成份对钢的性质只会带来好处。 2．2 铜在碳素钢中也是作为杂质残留的。铜含量超标时使钢的表面存在着铜的富集，热加工时的二次加热会使富铜层进一步增厚，并向表面区域的奥氏体晶界扩散，使奥氏体晶界严重脆化，导致工件在外载荷的作用下引起表面脆性断裂。因此，在钢材需进行锻造及冲压的热加工时．过高的铜含量将引起工件的开裂。必须对钢中铜的含量作出限定。可能是考虑到2O钢冶炼用料的复杂性及其作为工件时较多承受热压力加工．在适用标准GB699(GB8162、GB8163、GB3087均注明化学成份偏差应符合标准GB699)的文字说明中第3 1．1．1条规定“使用废钢冶炼的钢答应古铜量不大于0．30％ ”。 2．20g钢板在满足性能要求的情况下，锰吉量的下限可为0．40％ ，耐厚度大于25ram的钢板碳音量最大可到0 22％ 。 3 为改善20R的性能，可舔加微量台金元素。 3．1．I．2条又规定“热压力加工用钢的含铜量应不大于0．20％ ”。 2．3 炼钢时用锰铁脱氧使锰残留在钢中。一般而言，锰是有益元素。锰主要溶于铁索体中而使铁索体强化，另外，锰还能增加珠光体的相对量并使其细化，因而锰能提高钢的强度。但过高的含锰量对焊接性能不利。考虑到钢的综合性能，锰的含量与碳的含量应适当匹配。因此．GB713标准中的20g钢板和GB6654标准中的20R钢板的含碳量比其它两种钢有所降低，规定为≤O．20— 0．22％ ，而其含锰量的上限比其它两种钢有所提高，分别规定为0．50—0．90％ 、0．40— 0．90％ 。 2．4 硅也是一种脱氧剂．而且它的脱氧作用比锰强。硅固溶于铁素体中，提高钢的强度，但也降低钢的塑性和韧性。因此，为了保证20g及20R钢有良好的塑性和韧性，非凡是时效冲击韧性和长期的中温使用性能。这两种钢中硅含量的上限比其它两种钢均有所降低．规定为不超过O．30％ 。 3．机械性能的区别 20g及20R钢的机械性能随钢板的厚度不同其要求也不同，且厚度等级划分较细，随着厚度的增加，强度、屈服点及冲击韧性指标均有所降低。20G则区分为纵向及横向试样两种要求。 四种2O号钢的高温规定残余伸长应力(MPa)，不小于表3的数值。 四个钢号高温规定残余伸长应力 MPa厚度 温度(℃钢号 标准号 检验项目和试验方法 试验方法 序号 检验项目 20 20 20G 2Og 20R GB8163-87 GB3087．1999 GB5310．1995 GB713．1997 G116654．1996 GB222 GB222 GB222 l 化学成份 GB223 GB22GB223 G 3 B223 GB223 GB228 2 拉伸试验 GB228 GB228 C呦 GB6397 GB228 3 玲弯试验 GB244 GB232 CB232 GB232 4 常温冲击试验 GB／1229 GB／T229 GB2106 5 低温冲击试验 GB4159 6 时效冲击试验 GB4．160 7 高温拉伸试验 GB4338 GB4338 8 永压试验 GB241 GB241 GB241 9 卷边试验 GB245 10 压扁试验 GB246 GB246 GB246 11 扩口试验 GB242 GB242 GB242 12 晶粒度检验 YB／ 巧148 非金属夹 13 GB10561 杂物检验 14 显微组织检验 GB／T13298 GB226 15 低倍检验 GB226 GBl979 16 脱碳层检验 GB224 GB／ r5777 17 超声波检验 CB／ 777 GB／T5777 GB GBm 970 GB／T2970 4163 lB 涡流检验 G昕735 GB7735 GB7735 19 漏磁检验 GB，Tl2606 20 厚度方向试验 GB53l3 4．供货状态及热处理要求不同这四种钢中．可能是考虑到对使用寿命有直接影响的因素，仅有GB5310的20G钢对供货状态及热处理作了明确规定：应进行9OO～930~C正火热处理后交货，热轧管当终轧温度大于等于900~C时，可以代替正火，以热轧状态交货。GB713的20g钢标准中注明钢板以热轧、控轧、正火及正火加回火状态交货；GB6654的20R钢标准中注明以热轧、控轧或正火状态交货，但均役有明确正火、热处理的温度或强调热轧后的温度。有关资料介绍其正火温度一般为800～920℃ ，回火温度为600～650℃ 。GB3087及GB8163之20钢均注明热轧以热轧状态或热处理状态交货，冷轧以热处理状态交货。 5 检验项目和试验方法的差异 四个钢号的检验项目和试验方法如表4所示。队表4看出，除了钢管与钢板的检验项目和试验方法有明显差异外，三个钢管标准的检验项目也有明显不同。GB5310的高压锅炉用无缝钢管的检验项目最多，GB3087的低中压锅炉用无缝钢管次之，GB8163输送流体用无缝钢管最少。这也在一定程度上反映不同标准对产品质量要求的严格程度。GB713的锅炉用钢板增加时效冲击试验，这是因为残留在碳钢中氮元素，在温度300℃ 左右，与碳元素生成化合物，将大大降低钢材的时效冲击韧性。 6．总结 综上所述可见四个钢号有着较大的差别。根据使用要求必须选择相适应的标准，即对条钢适用GB699，一般钢管适用GB8163，输送流体用一般无缝钢管适用GB8163，低中压锅炉用无缝钢管适用GB3087，高压锅炉钢管适用GB5310，锅炉受压元件钢板适用GB713，压力容器及其附件适用GB6654。决不能用GB3087的钢管，更不能用GB8163 的钢管来替代GB5310的钢管。而更为重要的是在设计及订货时就要作出准确的选择。因为这四个钢号在成品检验时是很难鉴别的。另外，在到货验收时一定要以设计及订货时确定的国家标准及钢号进行验收，而决不能简单地统一以2O钢来验牧。