ASME標(biāo)準(zhǔn)講解4(ASME具體材料)

四、ASME具體材料ASME材料所用的標(biāo)準(zhǔn)1精選課件核電建設(shè)所用的ASME標(biāo)準(zhǔn)內(nèi)容(1) SectionIII,NuclearPowerPlantcomponents,Division1

?SubsectionNBClass1Components(2) SectionII,MaterialSpecifications

?PartA-FerrousMaterials

?PartB-NonferrousMaterials

?PartC-WeldingRods,ElectrodesandFillerMetals

?PartD-Properties(3) SectionV,NondestructiveExamination(4) SectionIX,WeldingandBrazingQualifications(5) SectionXI,RulesforIn-serviceInspectionofNuclearPowerPlantComponents,Division12精選課件承壓設(shè)備材料Pressureretainingmaterialandmaterialweldedthereto,exceptaspermittedinNB-4435,andexceptforweldingmaterial,shallconformtotherequirementsofoneofthespecificationsformaterialgiveninTables2Aand2BofASMECodeSectionII,PartD,SubpartIandtoallofthespecialrequirementsofArticleNB-2000whichapplytotheproductforminwhichthematerialisused,exceptastheymaybemodifiedbytherequirementsofthisSpecification.3精選課件其它材料Non-structuralattachments,suchasinsulationsupports,name-plates,andtemporaryattachments,ifrequired,maybenoncertifiedmaterial.Non-pressureretainingmaterial,suchascoolingshroudsupport,alignmentpin,studboltelongationmeasuringrodsandtools,ifany,maybeofASMEorotherStandards.Thefollowingrequirementsshallbeapplied,unlessotherwisespeciallyoradditionallyspecifiedinthisSpecification.a. NB-2210 Heattreatmentrequirementsb. NB-2220 Procedureforobtainingtestcouponsandspecimensforquenchedandtemperedmaterial.4精選課件Fracturetoughnessrequirementsformaterial

Thefollowingrequirementsshallbeapplied,unlessotherwisespeciallyoradditionallyspecifiedinthisSpecification.a. NB-2310 Materialtobeimpacttestedb. NB-2320 Impacttestproceduresc. NB-2330 Testrequirementsandacceptancestandardsd. NB-2340 Numberofimpacttestsrequirede. NB-2350 Retestsf. NB-2360 Calibrationofinstrumentsandequipment5精選課件AcceptableMaterialDesignation

PressureRetainingMaterial

6精選課件Non-pressureRetainingMaterial

7精選課件ASME第Ⅱ卷材料A篇鐵基材料標(biāo)準(zhǔn)ASME材料種類太多，這里僅僅結(jié)合壓水堆反應(yīng)堆主要設(shè)備常用材料進(jìn)行分析和比較。1.SA-508標(biāo)準(zhǔn)“壓力容器用經(jīng)真空處理的淬火加回火碳鋼和合金鋼鍛件”使用上述標(biāo)準(zhǔn)材料的有反應(yīng)堆壓力容器、蒸汽發(fā)生器等，選用其中3級1類鋼種。材料屬于錳鎳鉬合金鋼。8精選課件2.材料的化學(xué)成分元素3級C≤0.25Mn1.20～1.50P≤0.025S≤0.025Si0.15～0.40Ni0.40～1.00Cr≤0.25Mo0.45～0.60V≤0.05

ASME標(biāo)準(zhǔn)屬于通用商業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，在該標(biāo)準(zhǔn)中列舉了很多材料，運(yùn)用于各個領(lǐng)域。因此是一個比較一般的標(biāo)準(zhǔn)要求。使用于核電材料顯然是不能滿足使用上的安全要求，以下進(jìn)行分析和比較。比較的對象一是RCC-M標(biāo)準(zhǔn)，另一是三菱重工公司實(shí)際控制的標(biāo)準(zhǔn)。9精選課件RCC-MM2111承受強(qiáng)輻照的反應(yīng)堆

壓力容器筒節(jié)用的Mn-Ni-Mo合金鋼鍛件10精選課件三菱建議書中所列實(shí)際控制范圍Table4.1.3.1ChemicalCompositionRequirementsforSA-508MGr.3CL.1 Specifiedvalue(wt.%)Elements Heat Product(1)C 0.16-0.20 0.16-0.22Si 0.10-0.30 0.10-0.30Mn 1.20-1.55

1.20-1.60P 0.008Max. 0.008Max.S 0.006Max.

0.006Max.Ni 0.50–0.80

0.50–0.80Cr 0.15Max. 0.15Max.Mo 0.45-0.55

0.43-0.57Cu 0.08(0.05Max.)(3)

0.08(0.05Max.)(3)Sb 0.002Max. 0.002Max.Sn 0.010Max. 0.010Max.As 0.01Max. 0.01Max.V 0.01Max. 0.01Max.Al 0.04Max. 0.04Max.B 5ppmMax.(3ppmMax.)(3)

5ppmMax.(3ppmMax.)(3)Co 0.02Max. 0.02Max.11精選課件（1）C的含量壓力容器，穩(wěn)壓器和蒸汽發(fā)生器的制造中均需要多段鍛件加工后組焊，需要焊接的鋼的含碳量不應(yīng)超過0.23%，這是一般規(guī)定，考慮到其合金元素含量較高，還應(yīng)進(jìn)一步降低碳的最高含量。RCC-M規(guī)范中此類鍛件的碳含量均不超過0.20%。12精選課件（2）P、S含量ASME標(biāo)準(zhǔn)屬于通用商業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，0.025%以下已經(jīng)是比較高的要求了，但是仍然不能滿足核電大鍛件的質(zhì)量要求。RCC-MM2111適用于承受強(qiáng)輻照的反應(yīng)堆壓力容器筒節(jié)的可焊Mn-Ni-Mo合金鋼鍛件標(biāo)準(zhǔn)對P、S含量的要求是0.008%以下。RCC-MM2112適用于不承受強(qiáng)輻照的反應(yīng)堆壓力容器筒節(jié)的可焊Mn-Ni-Mo合金鋼鍛件標(biāo)準(zhǔn)對P、S含量的要求是0.012%以下。RCC-MM2113適用于壓水堆壓力容器過渡段和法蘭用的Mn-Ni-Mo合金鋼鍛件標(biāo)準(zhǔn)對P、S含量的要求是0.012%以下。RCC-MM2114適用于壓水堆壓力容器管嘴用的Mn-Ni-Mo合金鋼鍛件標(biāo)準(zhǔn)對P、S含量的要求也是0.012%以下。RCC-MM2115適用于制造壓水堆蒸汽發(fā)生器管板用的可焊18MND5Mn-Ni-Mo合金鋼鍛件標(biāo)準(zhǔn)對P、S含量的要求也是0.012%以下。RCC-MM2116適用于制造壓水堆蒸汽發(fā)生器支撐環(huán)用的可焊18MND5Mn-Ni-Mo合金鋼鍛件標(biāo)準(zhǔn)對P、S含量的要求也是0.012%以下。RCC-MM2119適用于制造壓水堆蒸汽發(fā)生器用的可焊18MND5Mn-Ni-Mo合金鋼鍛件標(biāo)準(zhǔn)對P、S含量的要求也是0.012%以下。P偏高會使材料的低溫性能變得很差，會大幅度提高材料的FATT50溫度和RTNDT溫度，影響系統(tǒng)的水壓試驗(yàn)的安全。S含量偏高會破壞材料的高溫特性，使熱加工困難，同時也影響材料的力學(xué)性能指標(biāo)。但是S含量太低會增加焊接的難度（理論上還沒有統(tǒng)一），極低的硫和氫含量母材有可能在焊接中因吸氫而造成局部脆性?，F(xiàn)在已經(jīng)有一些標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了含硫量的下限，我的看法是硫控制在0.002~0.008%之間比較合適。13精選課件（3）其它殘余元素的含量其它對反應(yīng)堆壓力容器和蒸汽發(fā)生器等材料在運(yùn)行中有影響的殘余元素有Al、Cu、Co、As、Sn、Sb、Bi、Pb等，均應(yīng)該有量的限制。這是制造商控制廢鋼質(zhì)量的關(guān)鍵所在，具體數(shù)據(jù)應(yīng)在規(guī)格書制訂時協(xié)商決定。14精選課件（4）鋼中氣體的含量鋼中氣體即氮、氫、氧的含量應(yīng)該有明確的限制。推薦使用氫≤1.5ppm，氮≤60ppm，氧≤40ppm。15精選課件機(jī)械性能要求ASMESA-508對3級1類材料的要求：抗拉強(qiáng)度：550~725MPa屈服強(qiáng)度≥345MPa標(biāo)距為50mm的延伸率≥18%斷面收縮率≥38%在4.4℃（+40°F）夏比沖擊的三個試樣的最低平均值：20J，一個試樣的最低值：14J，一組三個試樣中只允許一個試樣的數(shù)值低于平均值。

16精選課件相應(yīng)RCC標(biāo)準(zhǔn)對機(jī)械性能的要求17精選課件三菱的企業(yè)要求RequirementforImpactTests：150Jforcoreshell,104Jforthepartsotherthancoreshell18精選課件無損檢驗(yàn)要求ASMESA-508在磁粉檢驗(yàn)中要求按照A275標(biāo)準(zhǔn)方法進(jìn)行。符合下列條件應(yīng)于拒收或予以剔除：1.最大尺寸的顯示超過4.8mm

2.4個或更多較大尺寸顯示超過1.6mm，且各分割的顯示排成一線，兩顯示的凈間隔距離等于或小于1.6mm

3.在任何表面為39mm2內(nèi)有10個或更多的較大尺寸顯示超過1.6mm，并且此區(qū)域的較大尺寸不超過150mm。該面積應(yīng)取在相對于需評定的顯示蹤跡最不利的部位

19精選課件超聲波檢驗(yàn)要求超聲波檢驗(yàn)方法：ASTMA388分縱波檢驗(yàn)和橫波檢驗(yàn)其中橫波檢驗(yàn)用的標(biāo)定缺口應(yīng)開入到內(nèi)徑和外徑表面，其深度等于截面公稱厚度的3%或最大為9.5mm，長度約為25mm，寬度不大于兩倍的深度。ASME標(biāo)定的缺口明顯偏大。因?yàn)楹藣u大鍛件的壁厚很厚，AP1000的壓力容器壁厚估計在200mm左右，3%的標(biāo)定缺口深度就有些嚇人。RCC-M規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)缺口最深不得超過1.5mm中國的國標(biāo)GB5310和GB5777均規(guī)定最深不得超過1mm

20精選課件晶粒度和非金屬夾雜物的檢驗(yàn)ASME和RCC-M標(biāo)準(zhǔn)中均沒有對材料的晶粒度和非金屬夾雜物提出要求。三菱重工建議：Metallographicexamination(1) Metallographicexaminationshallbemadeofeachforging.Thespecimenformetallographicexaminationmaybetakenfromattheendofabrokentensiontestspecimenorimpacttestspecimen.(2) GrainsizeshallbeestimatedinaccordancewithASTM

E112-88.Grainsizenumbershallbefive(5)orfiner.(3) Non-metallicinclusions

Non-metallicinclusionexaminationshallbeperformedinaccordancewithASTME45-87.TypeAinclusion≦Grade1.5

TypeBinclusion≦Grade1.5

TypeCinclusion≦Grade1.5

TypeDinclusion≦Grade1.5

21精選課件ASTMSA-540特殊用途合金鋼螺栓連接材料壓力容器與頂蓋之間的連接螺栓制造中遵循ASTMSA-540標(biāo)準(zhǔn)中B24V3級類別，現(xiàn)在已經(jīng)更新到2004版，并與2001版有較多的差別。相同材料若遵循法國標(biāo)準(zhǔn)制造是使用標(biāo)準(zhǔn)：RCC-MM2311制造壓水堆壓力容器螺栓用的Ni-Cr-Mo-V合金鋼鍛造棒材22精選課件ChemicalCompositionRequirementsforSA-540MGr.B24Cl3

andSA540MGr.B24VCl.3

Elements MITHIBISHIRCC-MASME

C

0.37～0.44

0.37～0.450.37～0.44

Si

0.15～0.35

≦0.0350.15～0.35

Mn

0.60～0.95

0.60～0.95

0.60～0.95

P

≦0.010

≦0.020≦0.025

S

≦0.010

≦0.010≦

0.025

Ni

1.55～2.00

1.55～2.00

Cr

0.60～0.95

0.60～0.95

Mo

0.40～0.60

0.40～0.60Cu

≦0.20 V(*)

0.04～0.10

0.04～0.10

23精選課件機(jī)械性能和其它B24V3級直徑在101.6到203.2之間的力學(xué)性能規(guī)定值如下：抗拉強(qiáng)度1000PMa，屈服強(qiáng)度895PMa，伸長率12%，斷面收縮率40%，布氏表面硬度范圍302~375，—12.2℃下夏比V型缺口沖擊最低平均值47J，一組3個試樣中可以有一個試樣小于47J，但不得小于34J。以上力學(xué)性能與RCC-M標(biāo)準(zhǔn)相近，但是ASME沒有規(guī)定設(shè)計溫度左右的高溫力學(xué)性能試驗(yàn)。在標(biāo)準(zhǔn)的附加要求中，有S1：成品分析；S2：宏觀浸蝕試驗(yàn)；S3：超聲波試驗(yàn)；S5：斷裂轉(zhuǎn)變溫度；S6：磁粉檢查，但是沒有提出具體要求。24精選課件不銹鋼和非鐵基材料核級設(shè)備使用的不銹鋼材料較多：反應(yīng)堆冷卻劑使用的主管道使用不銹鋼材料，壓力容器內(nèi)部堆焊不銹鋼材料。蒸汽發(fā)生器的傳熱管使用鎳基690合金，蒸汽發(fā)生器管板和下封頭內(nèi)部也堆焊鎳基690合金。具體細(xì)節(jié)從略。25精選課件五、焊接基礎(chǔ)焊接性試驗(yàn)材料的焊接性是一個專門名詞，與通常的材料焊接性能有一定的區(qū)別。在GB/T3375-1994《焊接術(shù)語》中下的定義是：金屬焊接性是指金屬材料在限定的焊接施工條件下，焊接成規(guī)定設(shè)計要求的構(gòu)件，并滿足預(yù)定服役要求的能力。內(nèi)涵：1結(jié)合性能：金屬焊接時對缺陷的敏感性。2使用性能：焊成的接頭在指定的使用條件下可靠運(yùn)行的能力。26精選課件電力行業(yè)常用焊接性試驗(yàn)1、

冷裂紋的測試方法簡介

焊接冷裂紋傾向的測定方法很多，常用的有：最高硬度法、斜y坡口對接裂紋試驗(yàn)法（“小鐵研式”抗裂實(shí)驗(yàn)）、剛性拘束裂紋試驗(yàn)（RRC試驗(yàn)）、拉伸拘束試驗(yàn)(TRC)、插銷試驗(yàn)等。按照接頭拘束類型可把抗裂試驗(yàn)分為自拘束抗裂試驗(yàn)和外拘束性抗裂試驗(yàn)兩大類。自拘束抗裂試驗(yàn)主要評價材料（焊材）抗熱、冷裂紋性能，確定焊接規(guī)范(不開裂時)及熱處理情況（包括預(yù)熱、后熱）。這種試驗(yàn)只是定性地進(jìn)行。象小鐵研試驗(yàn)、窗口試驗(yàn)等。外拘束性試驗(yàn)適用于定量評定材料的裂紋傾向，以及可以比較深入地進(jìn)行有關(guān)理論研究工作，像插銷試驗(yàn)法等。27精選課件2、

焊接冷裂紋的產(chǎn)生及危害冷裂紋是焊后冷卻較低溫度下產(chǎn)生的。對于低合金鋼、中碳鋼而言，大約在鋼的馬氏體轉(zhuǎn)變溫度MS附近。它是由于拘束應(yīng)力、淬硬組織和擴(kuò)散氫的共同作用下產(chǎn)生的。

冷裂紋主要發(fā)生在低合金鋼、中合金鋼、中碳和高碳鋼的熱影響區(qū)，個別情況下，如焊接超高強(qiáng)度鋼或某些鈦合金時，冷裂紋也出現(xiàn)在焊縫上。危害：接頭性能變壞，產(chǎn)生脆性斷裂。

28精選課件3、

冷裂紋的種類⑴延遲裂紋主要特點(diǎn)是：不在焊后立即出現(xiàn)，具有延遲現(xiàn)象。主要取決于鋼中的淬硬傾向，焊接接頭的應(yīng)力狀態(tài)合熔敷金屬中的擴(kuò)散氫含量。⑵淬硬脆化裂紋主要特點(diǎn):焊后立即開裂，不受擴(kuò)散氫的影響，只在拘束應(yīng)力的作用下產(chǎn)生。產(chǎn)生原因：由于冷卻時馬氏體相變而產(chǎn)生的脆性造成的。主要取決于鋼的淬硬性和拘束條件。一般采用較高的預(yù)熱溫度和使用高韌性的焊條基本上可以防止這種裂溫。

⑶低塑性脆化裂紋由于某些塑性較低材料，焊后冷至低溫時，由于收縮力引起的應(yīng)變超過了材料本身所具有的塑性儲備或材質(zhì)變脆而產(chǎn)生的裂紋，成為低塑性脆化裂紋。如：球墨鑄鐵補(bǔ)焊時，不采取措施而產(chǎn)生白口開裂的現(xiàn)象

29精選課件4、

延遲冷裂紋的產(chǎn)生機(jī)理分析在三種冷裂紋中，延遲裂紋的危害性最大，最具有普遍性。因此，這里主要介紹這中裂紋的產(chǎn)生情況。有關(guān)研究證明：鋼材的淬硬傾向，焊接接頭含氫量及其分布，以及接頭所承受的拘束應(yīng)力狀態(tài)是高強(qiáng)鋼焊接時產(chǎn)生冷裂紋的三大主要因素。這三個因素在一定條件下是互相聯(lián)系和相互促進(jìn)的。30精選課件下面就三大因素簡單介紹一下。⑴鋼材的淬硬傾向，主要決定于化學(xué)成分、板厚、焊接工藝和冷卻條件等。鋼淬硬后開裂主要有以下的兩個方面原因。①形成脆硬的馬氏體組織馬氏體的脆硬是因碳飽和固溶在α—Fe種，使晶格發(fā)生較大的畸變而難以變形（滑移），這樣斷裂時將消耗較低的（很少）能量。因此，馬氏體的存在時利于裂紋的形成和擴(kuò)展。②淬硬會形成更多的晶格缺陷碳在α—Fe中過飽和固溶，導(dǎo)致嚴(yán)重的晶格畸變，形成大量的晶格缺陷，主要是空位和位錯。在不平衡條件下，位錯和空位發(fā)生移動和聚集，在達(dá)到一定濃度后便形成裂紋源。高強(qiáng)鋼的淬硬傾向以熱影響區(qū)最高硬度Hmax作為評定指標(biāo)。31精選課件小鐵研式抗裂試驗(yàn)及斷口分析

GB4675.1-84

蔣應(yīng)田遼寧石油化工大學(xué)LNPU32精選課件對于一般低合金鋼，焊后延遲裂紋的出現(xiàn)往往在熱影響區(qū)，這與焊縫及熱影響區(qū)組織變化和氫的擴(kuò)散過程有關(guān)。由于一般低合金鋼焊縫金屬的含碳量低于熱影響區(qū)，在冷卻時會在較高的溫度就發(fā)生相變，即由奧氏體分解為鐵素體、珠光體、貝氏體以及低碳馬氏體等。在分解同時，原先溶解在焊縫的很多氫會極力進(jìn)行擴(kuò)散和逸出，當(dāng)然，原子氫將會從焊縫向熱影響區(qū)擴(kuò)散。當(dāng)焊縫由奧氏體轉(zhuǎn)變?yōu)殍F素體、珠光體等組織時，氫的溶解度會突然下降，而氫在鐵素體、珠光體中的擴(kuò)散速度很快，因此氫會被很快地趕到未轉(zhuǎn)變的奧氏體組織中去擴(kuò)散（熱影響區(qū)），而在熱影響區(qū)（奧氏體中）擴(kuò)散速度慢，不能很快地把氫擴(kuò)散到距熔合線較遠(yuǎn)的母材中去，因此在熔合線附近形成了富氫地帶。當(dāng)滯后相變的熱影響區(qū)由奧氏體向馬氏體轉(zhuǎn)變時（因焊縫相變超前于熱影響區(qū)相變），氫便以過飽和狀態(tài)殘留在馬氏體中，促使這個地區(qū)進(jìn)一步脆化。如果這個部位有缺口效應(yīng)（應(yīng)力集中、應(yīng)變集中），并且氫的濃度足夠高時，就可能產(chǎn)生根部裂紋或焊趾裂紋。若氫的濃度更高，可使馬氏體更加脆化，也可能產(chǎn)生焊道下裂紋。當(dāng)焊接某些超高強(qiáng)度鋼時，會由于焊縫成分復(fù)雜，導(dǎo)致焊接熱影響區(qū)相變