ASME规范及认证材料篇课件.ppt
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- ASME 规范 认证 材料 课件
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1、ASME seminar March 2004For the benefit of business and people必维国际检验检验集团必维国际检验检验集团Bureau Veritas ChinaBureau Veritas China20112011年年9 9月月6 6日日ASME 规范规范简介简介及认证及认证材料篇材料篇28建造规范允许使用的材料和选用建造规范允许使用的材料和选用8建造规范对材料的要求建造规范对材料的要求8ASME 材料与材料与UNS 的关系的关系8ASME第第II卷材料卷材料8ASME 第第I卷和卷和VIII1卷的材料要卷的材料要求求内容内容3规范通用要求规范通用要
2、求金属学基础金属学基础建造规范允许使用建造规范允许使用的材料和选用的材料和选用4ASME seminar March 20041 规范通用要求规范通用要求 I 卷 VIII-1 卷 由于在高温条件下工作,动力锅炉材料是特殊材料。 ASME 第 II 卷的 A,B,C 和 D 描述了制造动力锅炉材料的技术说明,除了在PG-8.2、 PG-8.3、 PG-10 和 PG-11 中另有规定允许使用的外,均应符合第 II 卷中某一材料标准的要求,不得采用第 II 卷 D 篇各表以外的其它材料。材料的使用温度不得大于第 II卷 D 篇各表中对第 I 卷结构连出应力限制值的温度,此外,尚应满足 PG-5P
3、G-13 中所专门提出的附加要求。 Section II 材料的详细要求 Part A - 钢铁材料 Part B - 有色金属 Part C - 焊材 Part D - 材料性能 有关规范案例 压力容器选用材料时,应查阅以下不同的资料: Subsection A 材料的一般要求 Subsection B 制造方法和特殊工况影响材料的选择 Subsection C 针对特殊材料的要求 材料表 给出 VIII-1 卷允许使用的材料(UCS-23、UHS-23、UNF-23 等) 强制性附录 Section II 材料的详细要求 Part A - 钢铁材料 Part B - 有色金属 Part C
4、 - 焊材 Part D - 材料性能 有关规范案例 5ASME seminar March 20041金属通常划分为钢铁材料(铁50%)和有色金属。含有一种以上元素的金属为合金。铁合金(铁合金(SA-XXX)铸铁 碳2%,非常脆,不易焊接,适合于制造复杂形状的部件。钢材 碳12%,导磁,可通过奥氏体化、(淬火和回火改善强度和硬度。8 铁素体不锈钢 导磁,不可通过淬火和回火来改善强度和硬度。 8 奥氏体不锈钢 不导磁,不可通过热处理来改善强度和硬度。可通过冷加工硬化。在冷加工后退火会使其软化。8 奥氏体/铁素体双相不锈钢 高强度,比奥氏体不锈钢具有更好的耐腐蚀性。8 铸造不锈钢 可能是马氏体、
5、奥氏体或二元结构,分两个系列:耐腐蚀系列(C系列)和耐热系列(H系列)。金属学基础金属学基础 6ASME seminar March 20041ASME规范产品制造中会使用到两个临界温度:下临界温度(A1)=合金开始向奥氏体转变上临界温度(A3)=合金全部转变成奥氏体正火将钢加热到A3以上大约100F,然后在静止空气中冷却。目的是使钢的组织均匀,使硬度高于钢在退火状态的硬度。退火将钢加热到A3以上大约50F,然后随炉缓慢冷却。目的是细化晶粒,使材料软化。焊后热处理 加热到A1以上的温度,目的是降低制造和焊接应力,降低热影响区的硬度。淬火钢加热后的冷却速度对提高钢的硬度和强度非常重要,如SA-5
6、17这样的钢种,其强度主要靠淬火获得。回火淬火后的钢非常脆,为增加韧性,将其加热到A1以下,然后冷却以得到所期望的高强度和良好韧性的综合性能。钢的热处理钢的热处理7ASME seminar March 20041主要用于强腐蚀、高温的环境。铝合金- 不导磁、具有良好的可成型性、高的强度-重量比。铜合金- 良好的耐腐蚀性和机械加工性能。镍合金- 极好的耐腐蚀性和高温抗氧化性能。钛和锆合金- 耐腐蚀性极强。有色金属有色金属8ASME seminar March 20041退火将材料加热到一定的温度,然后缓慢冷却。目的是使材料软化,消除冷加工应力。正火将材料加热到稍高于退火温度,然后以比退火快的冷却
7、速度冷却。固溶处理在足以使各合金元素可随机弥散的高温下进行的热处理。稳定化 低温加热以稳定某种合金元素。对合金以一定的温度处理以产生一稳定的性能。有色金属合金的热处理有色金属合金的热处理 9ASME seminar March 20041建造规范对材料的要求建造规范对材料的要求 ASME 第卷第卷 ASME 第第 VIII 卷第卷第 1 分篇分篇 PG5 到 PG9: 承受压力所产生应力的材料均应符合ASME规范Section II中的某一材料标准的要求,且限于第 II 卷 D 篇各表所列的材料。材料的使用温度不应高于第 II 卷 D 篇各表中对第 I 卷结构列出许用应力的温度。 UG-4 到
8、 UG-8、UG-10、UG-12 到 UG-14:受压件的材料必须是 ASME 规范 Section II中的材料, 并限于那些在 UG-23 提到的材料。 10ASME seminar March 20041建造规范对材料的要求建造规范对材料的要求 8 具体的要求,具体的要求,8 ASME 第卷第卷 ASME 第第 VIII 卷第卷第 1 分篇分篇 具体的: PG-5 一般要求 PG-6 板材 PG-7 锻件 PG-8 铸件 PG-9 公称管,管子和其它受压件 PG-11 其它各种受压件 PG-12 水位表本体和其连接管路材料 PG-13 拉撑件 UG-4 一般要求 UG-5 板材 UG-
9、6 锻件 UG-7 铸件 UG-8 管道和管子 UG-9 焊接材料 UG-11 预制和预成形受压件 UG-12 螺栓和螺柱 UG-13 螺母和垫圈 UG-14 棒材 11ASME seminar March 20041建造规范对材料的要求建造规范对材料的要求 8例外例外 ASME 第第 卷卷 ASME 第第 VIII 卷卷 第第 1 分分 篇篇 非受压件材料仅须具有可焊性即可。 UG-4(b): 非 受 压 件 材 料 仅 须 具 有 可焊 性 即可。 UG-9:焊接材料。 UG-11(a)&(c):允许使用的 ASME/ANSI 标准(见规范解释 VIII-77-86) 。 UG-13(b)
10、 : 垫 片 仅 须 是 可 锻 纲 ( Wrought steels)即可。 UG-15: 同 牌 号 的 可 锻 材 料 (Wrought materials)已被批准作为可使用材料,但在“采购清单”中没有列入 的 此 材 料 。( 见 规 范 解 释VIII-1-89-194) 强制性附录规定的材料。 规范案例允许的材料。 128UNS 的编制方法的编制方法8常用材料常用材料UNS 编号中各数字的具体编号中各数字的具体含义含义8ASME 材料与材料与UNS 的关系的关系ASME 材料与材料与UNS 的关系的关系13ASME seminar March 20042(1)统一编号体系()统一
11、编号体系(UNS)对金属与合金规定了对金属与合金规定了18 个编号系列,每一种个编号系列,每一种UNS 编号由单个字母作前缀,后面为编号由单个字母作前缀,后面为5 位阿拉伯数字组成,大多数情况下字母代位阿拉伯数字组成,大多数情况下字母代表了金属性。例如,铝用表了金属性。例如,铝用A 表示,贵重金属用表示,贵重金属用P 表示,不锈钢用表示,不锈钢用S 表示。碳表示。碳素结构钢由素结构钢由AISI 表示为表示为AISI 1020,被容纳在被容纳在UNS 内标识为内标识为G10200,这里这里G 表示表示AISI 和和SAE( 美国机动工程师协会)标准的碳钢及合金钢,五位阿拉伯美国机动工程师协会)标
12、准的碳钢及合金钢,五位阿拉伯数字中,前数字中,前4 位数字采用了位数字采用了AISI 和和SAE 钢号系统的数字编号。第五位数字,钢号系统的数字编号。第五位数字,也就是最后一位数字一般为也就是最后一位数字一般为0,若表示钢的特殊性能或含有特殊元素时,则采,若表示钢的特殊性能或含有特殊元素时,则采用其他数字。如用其他数字。如GXXXX1, 表示含硼钢种。又如易切削黄铜,由表示含硼钢种。又如易切削黄铜,由CDA( 美国铜业学会)美国铜业学会) 发展为发展为CDA C36000,现被容纳在现被容纳在UNS C36000 内,它属于内,它属于ASTM B16 标准内的一种铜标准内的一种铜锌铅合金材料。
13、锌铅合金材料。18 个编号系列如下:个编号系列如下: UNS 的编制方法的编制方法14ASME seminar March 20042由AISI 与SAE 系统材料组成UNS 编号: (1)G ,G 表示AISI 与SAE 碳钢及合金结构钢,前四个 表示AISI 与SAE 材料系统的数字编号。第一个 表示:1 为碳素钢,2 为镍钢,3 为镍铬钢,4 为钼钢,5 为铬钢,61 为铬钒钢,8 为低镍铬钢,92 为硅锰钢,93 、94 、97 、98 为铬镍钼钢; 第二个 表示钢种或合金元素含量;第三、四个 表示含碳量,以万分之几表示平均值; 第五个 一般为0,如有特殊要求用1 或1 以上数字表示。
14、(2)S ,S 表示AISI 与SAE 不锈钢及耐热钢;前三个 表示不锈钢类型; 第一个表示:1 为沉淀硬化不锈钢,2 为Cr -Mn -Ni -N 奥氏体,3 为Cr -Ni 奥氏体,4 为高Cr 马氏体和低碳高Cr 铁素体,5 为低碳马氏体;第二,三个 表示该类型钢的分类顺序号;第四、五个 表示材料顺序号( 区别个别成分差别,00 为无差别)。常用材料常用材料UNS UNS 编号中各数字的具体含义编号中各数字的具体含义15ASME seminar March 20042由美国铝业协会(AA)材料组成UNS 编号:A ,A 表示铝及铝合金;第一个 区别铸造和加工(9 表示加工产品,0,1,2
15、,3,4,6 表示铸造产品);第二个 表示分类代号:1 为工业纯铝99 % ,2 表示Al -Cu 系,3 表示Al -Mn 系,铸造Al -Si -Cu 或Al -Si -Mn 系,4 为Al -Si 系,5 为Al Mg系,6 为Al -Mg -Si 系( 铸造尚未使用),7 为Al -Zn 系,8 为其他铝合金,铸造Al -Sn 系,9 为备用系,铸造,其他合金;第三、四个 表示工业纯铝,仅第三个数字表示受控杂质个数,第四、五个数字合成表示合金编号;第五个 表示工业纯铝,第四、五个数字合成组号表示小数点以后的最低含量。由美国铜业发展协会(CDA)材料组成UNS 编号: C ,C 表示铜及
16、铜合金;第一个 表示分类代号:1 为纯铜,高铜合金;2 为Cu -Zn 系,3 为Cu -Zn -Pb 系,4 为Cu -Zn-Sn 系,5 为Cu -Sn,Cu -Sn -Pb 系,6 为Cu -Al,Cu -Si,特殊Cu -Zn 系,7 为Cu -Ni,Cu -Ni -Zn 系,8,9 为铸造铜及铜合金;第二、三个 表示合金编号;第四、五个 一般均为00 。常用材料常用材料UNS UNS 编号中各数字的具体含义编号中各数字的具体含义16ASME seminar March 20042A00001 A99999 铝及铝合金C00001 C99999 中铜及铜合金E00001 E99999
17、稀土和稀土族金属及其合金L00001 L99999 低熔点金属及合金M00001 M99999 杂类有色金属及合金N00001 N99999 镍及镍合金P00001 P99999 贵金属及合金R00001 R99999 活性金属和高熔点金属及合金Z00001 Z99999 锌及锌合金D00001 D99999 特殊机械性能钢F00001 F99999 铸铁及铸钢G00001 G99999 AISI 和SAE 碳钢及合金钢H00001 H99999 AISI 可淬硬钢J00001 J99999 铸钢( 工具钢除外) K00001 K99999 杂类钢及黑色金属合金S00001 S99999 耐热
18、及耐腐蚀( 不锈)钢T00001 T99999 工具钢W00001 W99999 按焊接涂层分类的焊接填充金属,涂药及管状焊条ASME ASME 材料与材料与UNS UNS 的关系的关系17ASME seminar March 20042UNS( 统一编号体系)对焊接填充金属规定的编号系列通常归入二大类型。第一种类型的成分由填充金属材料分析确定。例如,裸体无药线材、棒材或铸造棒材等。第二种类型的成分由焊接涂层分析确定。例如,涂药焊条、药芯和其他复合线状焊条等。对于第一种类型的焊接填充金属,继续按它们的金属材料成份,被指定在已建立起的编号系列内。例如,SFA -5 . 9,不锈钢焊丝和填充丝,若
19、用AWS ER316 焊丝,它的UNS 编号为S31680 。对于第二种类型焊接材料被指定为新的基本系列,并用字母W 表示,若用AWS E7016 的焊条,它的UNS 编号为W07016 。焊材的UNS 编号在ASME 第 卷C 篇焊条,焊丝及填充材料里有较多的介绍。ASME ASME 材料与材料与UNS UNS 的关系的关系18ASME seminar March 20042ASME 材料与材料与UNS 的关系的关系(1)ASME 规范第 卷A 篇黑色金属材料标准内约有26 种标准的等级号,对应采用UNS 编号,尤其是不锈钢材料绝大多数有UNS 编号。但是标准中没有用UNS 编号表示的材料,
20、不是说明该材料没有UNS 编号,可以从 -C 篇和 -D 篇里看到,这些材料也有用UNS 编号表示的,如表1 所示。(2)在ASME 规范第 卷B 篇有色金属材料标准内,除了钛材没有直接在标准中采用UNS 编号外,其他较广泛使用的铜铝镍镁锌合金材料标准均直接采用了UNS 编号,但仍然可以在 -D 篇中查找出钛材的UNS 编号。采用了UNS 编号的标准中,基本上把UNS 编号作为材料的等级号,因此在使用第 卷B 篇材料时,UNS 编号就显得格外重要,并且有些材料还有专用名称。例如:SB -168 UNS N06600 材料,是一种镍-铬-铁合金,即Inconel 600 。ASME ASME 材
21、料与材料与UNS UNS 的关系的关系 198概述概述8Section II中的技术标准中的技术标准8Section II, Part CASME第第II卷材料卷材料20ASME seminar March 20043ASME第第II卷材料卷材料铁基材料非铁基材料焊条、焊丝及填充金属材料性能(英制)性能(公制)对于大多数锅炉压力容器规范卷册,材料的许用应力可在Section II Part D-材料性能中找到。用于:计算所需要的厚度与计算应力值比较Section II Part D所列材料顺序按合金含量递增排列:碳钢铬-钼钢不锈钢在同一“公称化学成分”以内,材料的顺序按抗拉强度递增排列。非常便
22、于设计人员使用:合金类型、强度等级。对于某一具体合金牌号,首先看一下技术条件,找出它的公称合金含量和抗拉强度。概述概述 21ASME seminar March 20043ASME第I卷和第VIII卷第1分篇的材料应力在表1A和1B中列出。表1A和1B已于1999增补作了全面修改,以反映出用新的设计安全系数3.5重新计算的抗拉许用应力(第II卷 D篇 附录1)。表1A 钢铁材料表1B 有色金属材料使用此表时应注意以下两点:确认你所查阅的那一行在相应的建造规范一栏里没有“NP”(Not Permitted)字样。确认已查阅过与相应建造规范有关的注释。对于按第I卷建造的产品,铸件的许用应力应以第I
23、I卷 D篇表1A和表1B中的材料最大许用应力乘以铸造质量系数,所有铸件材料的铸造质量系数见PG-25。对于按VIII-I卷建造的产品,铸铁(UCI)、球墨铸铁(UCD)和低温材料(ULT),许用应力在VIII-1卷中,而不是Section II Part D。另外,UG-7规定,铸铁材料的许用应力应乘于UG-24给出的质量系数。UG-24对除Part UCI外的铸铁材料规定了质量系数。概述概述 22ASME seminar March 20043Section II中技术条件基本上可分为以下三种类型:8材料技术条件,如SA-285;8通用技术条件,如SA-20;8试验技术条件,如SA-370;
24、Section IISection II中的技术标准中的技术标准 23ASME seminar March 20043材料技术标准的构成材料技术标准的构成Section II中的技术条件的构成基本一致,以SA-285为例:- 范围叙述一般性要求-有关文件引述ASTM A-20(SA-20)-一般要求和采购依据叙述采购协议和引述ASTM A-20-化学成分Table 1给出各级别的化学成分-机械性能给出抗拉、屈服和延伸率要求补充要求由于材料的使用环境要求,采购方有必要规定补充要求。这些补充要求可以在技术条件中找到,也可以在通用技术条件中找到。这些补充要求不是强制性的,仅是在采购方认为有必要时才使
25、用。SA-285中提到补充要求的条款是3.3,写道:“除本技术条件中的基本要求外,当要求对试验或检验进行附加控制以满足最终使用要求时,可以使用附加要求。采购方可查阅技术条件中所列的附加要求,也可查阅A-20/A-20M中详细规定”。材料技术标准的构成材料技术标准的构成 24ASME seminar March 20043Section II中的通用技术条件有:公称管 SA-530管子SA-450不锈钢板SA-480碳钢、低合金钢板 SA-20结构钢板、型钢SA-6SA-450中的标记要求SA-450是管子的通用技术条件,对管子的标记有以下规定: 制造厂名称或商标; 技术条件号和级别; 如果技术
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