中國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)與美國(guó)ASTM標(biāo)準(zhǔn)低溫?zé)o縫管的對(duì)比

張清廉，翟國(guó)麗，王起江

（寶山鋼鐵股份有限公司，上海201900）

0 引 言

低溫管主要用于生產(chǎn)乙烯、丙烯、尿素、合成氨、復(fù)合化肥等的裝置和醫(yī)藥工業(yè)中的洗滌、凈化、脫硫、脫脂等工藝裝備［1］，以及深冷設(shè)備制造業(yè)［2］、超低溫冷庫、輸送超低溫液化氣體的管道及其管部件［3］，如石油氣深冷分離設(shè)備、空氣分離設(shè)備等。低溫管用材主要有奧氏體型和鐵素體型兩大類，晶體結(jié)構(gòu)的差異決定了奧氏體型低溫管在低溫區(qū)間內(nèi)沒有脆性轉(zhuǎn)變溫度，一般不需驗(yàn)證其低溫沖擊韌性就可使用，但GB 150-2011規(guī)定當(dāng)使用溫度不低于-196℃（低溫區(qū)間）時(shí)，可免做沖擊試驗(yàn)，當(dāng)使用溫度位于-196～-253℃（超低溫區(qū)間）時(shí)需按設(shè)計(jì)文件規(guī)定執(zhí)行［4］。鐵素體型低溫管具有明顯的低溫脆性轉(zhuǎn)變溫度，有其適用的低溫區(qū)間。盡管世界各國(guó)對(duì)低溫鋼的溫度界限規(guī)定略有差異，如英國(guó)、德國(guó)/日本、中國(guó)、美國(guó)/俄羅斯定義的溫度界限分別為0，-10，-20，-30℃，但是實(shí)際工業(yè)環(huán)境可低至-253℃（液氫）不止，如圖1所示。低溫實(shí)現(xiàn)技術(shù)的不斷拓展以及工業(yè)發(fā)展的持續(xù)需求，不斷促進(jìn)了在更低環(huán)境溫度下使用的鐵素體型低溫鋼的研發(fā)。另外，有些研究者從現(xiàn)有鋼種的性能改進(jìn)入手對(duì)其進(jìn)行優(yōu)化，如對(duì)A333Gr.6鋼進(jìn)行微合金化處理，將其由碳鋼體系［5］提升為低合金鋼體系［6］；或者對(duì)熱處理工藝進(jìn)行優(yōu)化［7］，都可在不同程度上提高低溫性能（詳見后續(xù)介紹）。再者，總體上鐵素體型低溫鋼比奧氏體型低溫鋼更具價(jià)格優(yōu)勢(shì)［8-9］，這也促使其成為研發(fā)熱點(diǎn)。

到目前為止，僅僅是以 ASTM A333Gr.8和Gr.11鋼管為代表的使用溫度低至-196℃的鐵素體型低溫?zé)o縫管成功實(shí)現(xiàn)了商業(yè)化，如圖1所示。出于安全考慮，各國(guó)對(duì)鐵素體型低溫管的生產(chǎn)和使用制定了專門的標(biāo)準(zhǔn)，如EN 10216-4和 GB/T18984 。從用途上講，低溫管主要有低溫管道和低溫?zé)峤粨Q器管，相比于國(guó)標(biāo)和歐標(biāo)只制定單一標(biāo)準(zhǔn)來說，日本和美國(guó)針對(duì)用途分別制定了不同的標(biāo)準(zhǔn)，如針對(duì)低溫管道的JIS G3460和ASTM A333，以及針對(duì)低溫?fù)Q熱器管的JIS G3464和ASTM A334。國(guó)際上低溫?zé)o縫管的生產(chǎn)和驗(yàn)收多采用美標(biāo)［3］，國(guó)內(nèi)設(shè)計(jì)也多參照美標(biāo)（引進(jìn)的軟件包），因而按美標(biāo)生產(chǎn)低溫管是大勢(shì)所趨，這不僅有利于適合國(guó)內(nèi)采用美標(biāo)設(shè)計(jì)需求，實(shí)現(xiàn)國(guó)產(chǎn)替代，更有利于產(chǎn)品直接出口走向國(guó)際市場(chǎng)。為方便相關(guān)人員較全面了解國(guó)標(biāo)和美標(biāo)低溫?zé)o縫管，作者重點(diǎn)從化學(xué)成分、縱向拉伸性能、低溫沖擊韌性等方面對(duì)它們進(jìn)行了對(duì)比分析，從市場(chǎng)需求等因素出發(fā)討論了中國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)（國(guó)標(biāo)）、美國(guó)ASTM標(biāo)準(zhǔn)（美標(biāo)）低溫?zé)o縫管的品種及其溫度體系差異的原因，并提出解決建議。

圖1 低溫液態(tài)物質(zhì)常壓沸點(diǎn)及對(duì)應(yīng)中美低溫?zé)o縫管Fig.1 Atmospheric boiling points of cryogenic liquid materials and seamless pipes in GB/ASTM for low-temperature service

1 化學(xué)成分

低溫管美標(biāo)主要有《低溫用無縫和焊接公稱鋼管》（ASTM A333和ASME SA333）和《低溫用無縫或焊接碳鋼和合金鋼管》（ASTM A334和ASME SA334），前者包括 Gr.1、Gr.3、Gr.4、Gr.6～Gr.11，共計(jì)9個(gè)牌號(hào)［5-6］，后者僅有 Gr.1、Gr.3、Gr.6～Gr.9、Gr.11，共計(jì)7個(gè)牌號(hào)［10］。此外，《大氣和低溫用無縫碳鋼管》（ASTM A524和ASME SA524）也包含2個(gè)牌號(hào)［11］。這里側(cè)重以牌號(hào)全面的ASTM A333—2011為基礎(chǔ)討論美標(biāo)低溫?zé)o縫管。如圖1所示，美標(biāo)低溫管使用溫度分為-45，-60，-75，-100，-196 ℃，共5個(gè)等級(jí)［5-6］。相比于2010版及以前版本，2011版在化學(xué)成分上僅對(duì)Gr.6進(jìn)行了調(diào)整，其余8個(gè)牌號(hào)未作變動(dòng)，如表1所示。表1中除Gr.6＊為2010版的成分外，其余全為2011版成分，新舊版中對(duì)于Gr.6均要求當(dāng)碳含量低于0.30%（質(zhì)量分?jǐn)?shù)，下同）時(shí)，每降低0.01%，則錳在1.06%的基礎(chǔ)上增加0.05%，最高至1.35%。在保留碳、硅、錳、磷和硫等元素及其含量不變的基礎(chǔ)上，Gr.6中增加了鉻、鎳、鉬、銅、釩和鈮等元素，且新增元素均給出了含量的上限，即Gr.6由碳-錳系碳鋼提升為低合金鋼。從元素對(duì)低溫韌性的作用來看，一般認(rèn)為碳、硅、磷、硫、氮等為有害元素，尤其是磷的危害最大；錳和鎳等為有益元素。因此，舊標(biāo)準(zhǔn)主要依靠錳元素來提高Gr.6的低溫性能，而新標(biāo)準(zhǔn)則借助新添加的鎳及釩、鈮等的合金化作用來進(jìn)一步增強(qiáng)其低溫性能。從成分體系上來劃分，Gr.1為碳-錳系碳鋼，Gr.4、Gr.6和Gr.10等為微合金化低合金鋼，其余5個(gè)牌號(hào)主要是依靠增加鎳含量來實(shí)現(xiàn)耐低溫性能，如Gr.7和Gr.9為2Ni合金鋼，Gr.3、Gr.8和 Gr.11分別為3.5Ni、9Ni和36Ni鋼。因?yàn)閾?jù)統(tǒng)計(jì)鎳含量每增加1%，脆性臨界轉(zhuǎn)變溫度可降低約20℃［9］，但相應(yīng)元素成本升高的幅度更大，故從性價(jià)比來看，Gr.1和Gr.6在使用溫度同為不低于-45℃的情況下，碳鋼體系的Gr.1比低合金鋼體系的Gr.6性價(jià)比高；盡管Gr.3和Gr.4的使用溫度同為不低于-100℃，但Gr.4中的鎳含量低至0.44%～0.98%，僅分別為 Gr.3、Gr.7和 Gr.9的17.4%、26.5%和31.8%（均以中間值計(jì)算，下同），而Gr.7和Gr.9的使用溫度為不低于-75℃，因而在不低于-100℃的低溫環(huán)境中Gr.4的性價(jià)比最高；在 Gr.8和 Gr.11使用溫度同為不低于-196℃的情況下，因Gr.8中的鎳含量?jī)H為Gr.11的25.0%，因而 Gr.8的性價(jià)比高于Gr.11的?？梢姡瑹o論從成分體系上，還是使用溫度上，美標(biāo)牌號(hào)均無規(guī)律可循，呈現(xiàn)為隨機(jī)性，而且缺少Gr.2和Gr.5兩個(gè)牌號(hào)。低溫管的溫度級(jí)別越低，合金含量越高，生產(chǎn)難度就越大［1］，相應(yīng)附加值也就越高，設(shè)備材料成本也隨之增加。

低溫管的國(guó)標(biāo)主要有GB/T 18984《低溫管道用無 縫 鋼 管》［12］和 GB 150《壓 力 容 器 》［4］，TSG R0004《固定式壓力容器安全技術(shù)監(jiān)察規(guī)范》（以下簡(jiǎn)稱《固容規(guī)》）［13］中沒有具體牌號(hào)，僅根據(jù)最低抗拉強(qiáng)度限定磷和硫的含量。表2為國(guó)產(chǎn)低溫?zé)o縫管的牌號(hào)及成分，包含適用于4個(gè)溫度等級(jí)的7個(gè)牌號(hào)，均為低合金體系無縫管。如圖1所示，1 6MnDG、10MnDG和09DG適用于使用溫度不低于-45℃的環(huán)境，09MnD適用于用溫度不低于-50℃的 環(huán) 境［14］，09Mn2VDG 和09MnNiD 適 用于溫度不低于-70℃的環(huán)境，與Gr.3鎳含量相近的06Ni3MoDG適用于溫度不低于-100℃的環(huán)境。相比于美標(biāo)低至-195℃的使用環(huán)境，更低溫度級(jí)別的自主牌號(hào)無縫管還有待研發(fā)。在成分體系上，國(guó)標(biāo)牌號(hào)均是結(jié)合富錳的國(guó)情研發(fā)的，除16MnDG是碳-錳系碳鋼外，其余均為低合金鋼系列。具體來講，采用以錳代鎳，以及添加可生成碳氮化物的釩、鈮等元素，降低碳、氮等有害元素的作用，達(dá)到細(xì)化晶粒和提高低溫韌性的目的［9］。GB/T 18984為推薦標(biāo)準(zhǔn)，為改善鋼的性能，可向16MnDG、09DG 和 10MnDG 中 加 入 0.01% ～0.05%的 鈦，向09Mn2VDG 中 加 入 0.01%～0.10% 的 鈦 或0.015% ～0.060% 的 鈮，雖 然10MnDG和06Ni3MoDG對(duì)酸溶鋁（Als）含量有要

求，但不作為交貨條件［12］。GB 150為強(qiáng)制性標(biāo)準(zhǔn)，酸溶鋁含量是作為交貨條件的［4］。作為鋼中無法避免的有害元素，磷和硫的含量必須嚴(yán)格控制，因?yàn)槎叻謩e易于產(chǎn)生冷脆和熱脆。

表1 A333/A333M低溫?zé)o縫管的化學(xué)成分（質(zhì)量分?jǐn)?shù)）Tab.1 Chemical composition of seamless pipes in A333/A333Mfor low-temperature service（mass） %

表2 國(guó)產(chǎn)低溫?zé)o縫鋼管的化學(xué)成分（質(zhì)量分?jǐn)?shù)）Tab.2 Chemical composition of seamless pipes in GB for low-temperature service（mass） %

在GB/T 18984-2008中，低溫管均為高級(jí)優(yōu)質(zhì)鋼（A級(jí)），其磷含量和硫含量均不大于0.025%，而在GB 150-2011中，低溫管中的磷含量和硫含量分別不大于0.020%和0.010%，比特級(jí)優(yōu)質(zhì)鋼（E級(jí)）都還低0.005%，僅為GB/T 18984-2003對(duì)應(yīng)含量的80%和40%。

另外，按照《固容規(guī)》的要求，對(duì)于設(shè)計(jì)溫度低于-20℃的碳素鋼和低合金鋼，當(dāng)其標(biāo)準(zhǔn)抗拉強(qiáng)度下限值小于540MPa時(shí)，磷含量和硫含量必須分別不大于0.025%和0.012%［13］，當(dāng)其標(biāo)準(zhǔn)抗拉強(qiáng)度下限值大于等于540MPa時(shí)，磷含量和硫含量必須分別小于0.020%和 0.010%［13］，因此在 GB 150-2011中低溫管的磷含量和硫含量也相應(yīng)提高到了國(guó)內(nèi)低溫用鋼的最嚴(yán)標(biāo)準(zhǔn)要求，即符合《固容規(guī)》中低溫用鋼的磷和硫的控制要求。

2 縱向拉伸性能

GB/T 18984中有管段試樣（外徑φ≤30mm）和弧形截面條狀試樣（φ＞30mm），但當(dāng)壁厚t＞16mm時(shí)，可取圓形截面試樣［12］，而美標(biāo)則采用縱條試樣（t≥8mm）、全截面試驗(yàn)的小尺寸試樣以及圓試樣［5-6］。對(duì)于屈服強(qiáng)度和抗拉強(qiáng)度，GB/T 18984中僅16MnDG以t＝16mm為界（表3），壁薄的強(qiáng)度高于壁厚的，其余牌號(hào)同美標(biāo)（表4所示）一樣不計(jì)壁厚的影響，但 GB 150中09MnD和09MnNiD的壁厚僅限于t≤8mm［4］。對(duì)于伸長(zhǎng)率，當(dāng)t＜8mm時(shí)，美標(biāo)中的伸長(zhǎng)率隨壁厚的減薄而依次遞減，并且可以根據(jù)實(shí)際壁厚進(jìn)行計(jì)算［5-6］，當(dāng)t≥8mm時(shí)，如國(guó)標(biāo)中的所有規(guī)格一樣，美標(biāo)也不再計(jì)入壁厚的影響。

對(duì)于承壓管道，屈強(qiáng)比也是一個(gè)重要指標(biāo)。因?yàn)閺陌踩嵌瓤紤]，屈強(qiáng)比越大，表明塑性變形能力越小，應(yīng)力再分配能力就越低，從而易發(fā)生脆性斷裂。以屈服強(qiáng)度和抗拉強(qiáng)度下限計(jì)算的屈強(qiáng)比如表3，4所示，所有牌號(hào)的屈強(qiáng)比均不超過壓力容器鋼要求的上限0.9。在計(jì)算屈強(qiáng)比時(shí)，屈服強(qiáng)度和抗拉強(qiáng)度均取下限。

3 低溫沖擊性能

美標(biāo)和國(guó)標(biāo)中沖擊試樣的標(biāo)準(zhǔn)尺寸均為10mm×10mm×55mm?？紤]到壁厚的實(shí)際情況，如表5所示，美標(biāo)和國(guó)標(biāo)還各有5種和3種小比例試樣（《固容規(guī)》中只有2種）可供選擇，對(duì)應(yīng)沖擊功的下限也相應(yīng)調(diào)整，而且美標(biāo)中間值允許線性內(nèi)插，而國(guó)標(biāo)中則沒有相關(guān)規(guī)定。為了便于比較，在試驗(yàn)溫度相同的前提下，各規(guī)格試驗(yàn)結(jié)果可以按線性或非線性換算成標(biāo)準(zhǔn)試樣結(jié)果［15］。相比而言，線性結(jié)果大于非線性的，但常規(guī)是按線性進(jìn)行換算的［15］。在平行試樣和結(jié)果評(píng)估上，美標(biāo)每組需要3個(gè)，且對(duì)平均值和僅1個(gè)最低值均有要求，盡管《固容規(guī)》也要求3個(gè)平行試樣，但結(jié)果僅限于平均值，對(duì)最小值沒有要求，而國(guó)標(biāo)取樣數(shù)量為1～3個(gè)均可，相應(yīng)提出3個(gè)試樣的平均值、2個(gè)試樣的各自值和1個(gè)試樣的最低值的要求，其中前2種是相等的，后1種相對(duì)偏小。整體上講，GB 18984嚴(yán)于美標(biāo)，尤其是GB 150中09MnD和09MnNiD（表3所示，僅限于t＜8mm）在相應(yīng)試驗(yàn)溫度下的沖擊功提高到了47J（表6所示），是GB 18984標(biāo)準(zhǔn)規(guī)格試樣的2.24～3.13倍，實(shí)際上因?qū)嶋H壁厚t＜8mm而無法獲得標(biāo)準(zhǔn)規(guī)格試樣，則需把沖擊功實(shí)測(cè)值換算成標(biāo)準(zhǔn)規(guī)格試樣再進(jìn)行比較，該比值將更大，即GB 150還要嚴(yán)于GB 18984。

表3 國(guó)標(biāo)低溫?zé)o縫管的縱向拉伸性能Tab.3 Longitudinal tensile properties of low-temperature seamless pipes in GB

表4 美標(biāo)低溫?zé)o縫管的縱向拉伸性能Tab.4 Longitudinal tensile properties of low-temperature seamless pipes in ASTM

基于彈性失效設(shè)計(jì)準(zhǔn)則及其與屈服強(qiáng)度的對(duì)應(yīng)性，GB 150對(duì)性能的要求在直觀上表現(xiàn)為強(qiáng)度，而實(shí)質(zhì)上為韌性，尤其是塑性儲(chǔ)備量，因而其規(guī)定隨著標(biāo)準(zhǔn)抗拉強(qiáng)度下限值的提高，沖擊韌性的下限值也需相應(yīng)提高（如表7所示）［13］，而客觀上隨強(qiáng)度的提高，其沖擊韌性相應(yīng)降低，因而高品質(zhì)材料是強(qiáng)度和韌性的綜合平衡，GB 150要求原則上不用進(jìn)行調(diào)質(zhì)處理。

在表5中，試樣尺寸的第二個(gè)數(shù)字“10，7.5，6.67，5，3.3，2.5”代表試樣缺口的寬度。

表5 美標(biāo)/國(guó)標(biāo)低溫?zé)o縫管沖擊韌性要求Tab.5 Impact toughness requirements of low-temperature seamless pipes in GB/ASTM

表6 GB 150-2011中低溫?zé)o縫管沖擊韌性要求Tab.6 Impact toughness requirements of low-temperature seamless pipes in GB 150-2011

另外，《固容規(guī)》中規(guī)定直徑和厚度僅能制備缺口寬度X為5mm的小尺寸沖擊試樣時(shí)，按照設(shè)計(jì)要求的沖擊試驗(yàn)溫度下的V型缺口沖擊功（Kv2）應(yīng)符合表7的規(guī)定［13］。3個(gè)平行試樣（X＝10mm）中只允許一個(gè)試樣的沖擊功低于表7所列數(shù)值，且不能低于其值的70%。X＝7.5，5mm時(shí)分別按75%和50%線性折算原則，相應(yīng)最低沖擊功如表7所示?？傊啾扔诿罉?biāo)，國(guó)標(biāo)對(duì)其包含的低溫管提出了更嚴(yán)的要求。

低溫脆性轉(zhuǎn)變溫度是衡量鐵素體低溫鋼的重要技術(shù)指標(biāo)，如圖1所示，美標(biāo)和國(guó)標(biāo)低溫?zé)o縫管都有其特定的試驗(yàn)溫度，相應(yīng)地也決定了其使用溫度。當(dāng)采用小尺寸沖擊試樣并且X＜0.8t時(shí)，美標(biāo)要求應(yīng)根據(jù)X和t共同確定沖擊試驗(yàn)溫度降低值ΔT，即ΔT＝ΔTX-ΔTt（ΔTX和ΔTt分別為缺口寬度X和壁厚t引起的溫度降低值，詳見表8）。國(guó)標(biāo)尚未提供類似的修正依據(jù)，自主開發(fā)的國(guó)標(biāo)低溫管打入國(guó)際市場(chǎng)還需基礎(chǔ)研究的支撐。另外，事實(shí)證明同種材料的薄壁管比厚壁管具有更高的低溫沖擊韌性，究其原因可能是生產(chǎn)過程中薄壁管的變形量較大，尤其是小管坯的整體質(zhì)量比大管坯的好，而且小試樣的微觀缺陷概率要比大試樣少。但需要注意的是盡管美標(biāo)規(guī)定了Gr.8的試驗(yàn)溫度，但并沒有規(guī)定其沖擊功合格值，即不按表5對(duì)Gr.8的低溫沖擊性能進(jìn)行驗(yàn)收，而是限定其側(cè)向膨脹值不小于0.38mm，沖擊功和剪切斷面率不作要求，僅存檔備查。

表7 TSG R0004-2009對(duì)沖擊功的要求Tab.7 Impact energy requirements in TSG R0004-2009

表8 美標(biāo)沖擊溫度的降低值Tab.8 Impact temperature reduction in ASTM

4 討 論

到目前為止，我國(guó)低溫鋼還沒有形成一個(gè)完整的體系，而且在品種、規(guī)格尺寸等方面還不能滿足使用要求，需大量進(jìn)口［8，16］，而海洋鋼結(jié)構(gòu)等下游行業(yè)更需要超低溫環(huán)境下的品種［17］。具體到管材，GB 150和GB/T 18984中的低溫?zé)o縫管全部是我國(guó)自主開發(fā)的，與眾多國(guó)標(biāo)低溫板材相比，低溫?zé)o縫管的品種相對(duì)較少，且僅限于在不低于-100℃的溫度區(qū)域使用，即二者品種不完全匹配，尤其是沒有能用在低于-100℃溫度區(qū)域的無縫管。從研發(fā)水平上講，我國(guó)已成功開發(fā)5Ni（-170℃）、9Ni（-196℃）等系列低溫鋼，甚至早在20世紀(jì)70年代就已開發(fā)出以15Mn26Al4（-253℃）［18］為代表的超低溫鋼（即深冷鋼），但時(shí)至今日國(guó)標(biāo)中尚未有相應(yīng)的無縫管。因此，在自主研發(fā)低溫鋼的基礎(chǔ)上，開發(fā)相應(yīng)的無縫管產(chǎn)品能有效拓展我國(guó)無縫管低溫體系至-196℃，甚至是-253℃的超低溫體系，從而形成領(lǐng)先于國(guó)際的低溫體系無縫管。因?yàn)椴粌H是在-253℃下，即使是在低于-196℃（高于-253℃）的較高溫度下和寬的溫度區(qū)域內(nèi)，奧氏體型低溫管也會(huì)發(fā)生馬氏體相變而變脆［18］，即圖1所示的在液氫環(huán)境下不能使用奧氏體不銹鋼。此點(diǎn)也許是GB 150對(duì)不銹鋼在超低溫下應(yīng)用時(shí)需要驗(yàn)證的依據(jù)。

相比于國(guó)標(biāo)-100℃的最低使用溫度，美標(biāo)則低至-196℃，因而國(guó)標(biāo)中使用溫度低于-100℃的低溫?zé)o縫管還有待開發(fā)。GB/T 18984是供需雙方采購時(shí)的推薦技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，而GB 150是石化、鍋爐等行業(yè)設(shè)計(jì)時(shí)執(zhí)行的強(qiáng)制性標(biāo)準(zhǔn)，即使已納入GB/T 18984中的5個(gè)牌號(hào)的低溫?zé)o縫管，也不能適用于按GB 150設(shè)計(jì)的設(shè)備，因?yàn)樵瓌t上只有GB 150已有牌號(hào)才被認(rèn)可在石化等行業(yè)應(yīng)用，即設(shè)計(jì)師能無責(zé)采用，但目前GB 150中僅有2個(gè)品種的低溫?zé)o縫管，最低使用溫度僅為-70℃（09MnNiD），且全部是壁厚t≤8mm的規(guī)格。為拓展GB/T 18984中低溫?zé)o縫管的使用領(lǐng)域，應(yīng)啟動(dòng)其進(jìn)入GB 150甚至 ASTM A333/A334的審定，以及拓展 GB 150已有低溫管的壁厚規(guī)格。

國(guó)內(nèi)市場(chǎng)上，尤其是石油化工行業(yè)，以乙烯裝置為代表的高端裝備初期基本上是整套進(jìn)口，如自1976年起相繼建成的燕山、大慶、齊魯、揚(yáng)子、上海、茂名等30萬t乙烯工程［19］。國(guó)內(nèi)若不能解決所需的各種低溫鋼（包括板/無縫管），將會(huì)制約大型乙烯裝置的國(guó)產(chǎn)化［20］。直至20世紀(jì)90年代，尤其是“九五”期間我國(guó)才陸續(xù)對(duì)上述裝置進(jìn)行國(guó)產(chǎn)化產(chǎn)能的提升改造［19］，因?yàn)楫?dāng)時(shí)的原成都無縫鋼管廠已能生產(chǎn)-45～-101℃等級(jí)的低溫壓力容器用無縫管（執(zhí)行企標(biāo)，國(guó)產(chǎn)替代牌號(hào)，非美標(biāo)）［21］。近年來，以丙烷脫氫制丙烯（簡(jiǎn)稱PDH）為代表的新興產(chǎn)業(yè)對(duì)低溫管材形成了新的強(qiáng)勁需求。據(jù)初步統(tǒng)計(jì)，目前國(guó)內(nèi)擬在建的PDH項(xiàng)目年產(chǎn)能高達(dá)約975萬t，約占世界擬在建產(chǎn)能的85%，并且世界上單套產(chǎn)能最大的裝置已在國(guó)內(nèi)建成投產(chǎn)。國(guó)內(nèi)某在建PDH項(xiàng)目在采購Gr.6時(shí)，外商開出了高于8 000美元/t的報(bào)價(jià)，比奧氏體不銹鋼還要高，說明國(guó)產(chǎn)化美標(biāo)或自主研發(fā)的低溫?zé)o縫管還有很大的市場(chǎng)價(jià)值。不斷響應(yīng)下游行業(yè)的市場(chǎng)需求，不僅促進(jìn)了美標(biāo)低溫管的國(guó)產(chǎn)化，還將促進(jìn)國(guó)標(biāo)低溫管溫度體系的拓展。據(jù)查，僅在美歐市場(chǎng)Gr.6的年需求量在20 000t以上［22］。因此，一定程度上，美標(biāo)和國(guó)標(biāo)彼此所面對(duì)的市場(chǎng)需求不同客觀上導(dǎo)致了二者溫度體系的差異。

鎳作為提高鋼低溫韌性最有效的元素，形成了0.5Ni、1.5Ni、3.5Ni、5Ni、9Ni等系列鎳系低溫鋼以及如 A333中 Gr.3、Gr.4、Gr.7～Gr.9和 Gr.11等系列鎳系管材，并被許多國(guó)家納入各自的國(guó)標(biāo)，但未被納入GB 18984和GB 150。3.5Ni是其中最典型的代表，自美國(guó)成功開發(fā)后，德國(guó)、法國(guó)、比利時(shí)和日本等也納入各自國(guó)標(biāo)中?？山梃b上述國(guó)家的模式，把國(guó)際上產(chǎn)業(yè)化的低溫管牌號(hào)納入GB 150和GB/T 18984是拓展我國(guó)無縫管低溫體系至-196℃的最行之有效和最快捷的途徑。另外，下游行業(yè)對(duì)美標(biāo)低溫鋼在國(guó)內(nèi)的應(yīng)用也進(jìn)行了有益探索［23］?，F(xiàn)實(shí)中，隨著石化大型成套裝置國(guó)產(chǎn)化水平的持續(xù)提高，尤其是成套裝置的陸續(xù)出口，均需國(guó)產(chǎn)化美標(biāo)低溫管或國(guó)標(biāo)低溫管納入美標(biāo)的支撐，尤其迫切需要拓展國(guó)標(biāo)低溫?zé)o縫管體系。我國(guó)鋼鐵裝備和技術(shù)水平的不斷提高也具備國(guó)產(chǎn)化美標(biāo)低溫管的基礎(chǔ)，開展超標(biāo)極限評(píng)估和非標(biāo)適用性評(píng)價(jià)，不僅有利于證明國(guó)產(chǎn)化美標(biāo)低溫?zé)o縫管的優(yōu)良品質(zhì)，還可探索其極限使用溫度和擴(kuò)展用途。除寶鋼在2004年產(chǎn)業(yè)化外，廣鋼和華菱鋼鐵等公司也均實(shí)現(xiàn)Gr.6的國(guó)產(chǎn)化，但除寶鋼符合2011版要求外，廣鋼的仍是碳鋼體系［3］，而華菱的盡管是低合金體系［22］，但錳含量與美標(biāo)相比僅有0.06%的重合度，且鉬含量上限比A333中的高0.03%。另外，國(guó)內(nèi)市場(chǎng)上，多數(shù)經(jīng)銷商以碳鋼無縫管冒替原碳-錳體系的Gr.6。寶鋼早在2009年就已產(chǎn)業(yè)化Gr.3，而天鋼2012年才試制成功，且目前市場(chǎng)上鮮見天鋼產(chǎn)品。寶鋼的Gr.3和Gr.6不僅實(shí)現(xiàn)了國(guó)產(chǎn)替代，還成功出口至海外［24］。

5 結(jié) 語

綜上所述，GB 18984和GB 150中僅納入了部分完全自主創(chuàng)新研發(fā)的低溫管品種，以及未按照國(guó)際慣例把國(guó)際低溫管品種納入體系是國(guó)標(biāo)與美標(biāo)存在差異的主觀原因，而國(guó)內(nèi)下游用戶高端設(shè)備研發(fā)及制造水平、國(guó)內(nèi)鋼鐵工業(yè)水平和美標(biāo)低溫管國(guó)產(chǎn)化水平是造成二者差異的客觀原因。通過對(duì)比分析，得出的結(jié)論和提出的建議如下：

（1）國(guó)標(biāo)尚未因應(yīng)工業(yè)需求形成低至-196℃的低溫?zé)o縫管體系，通過加強(qiáng)與國(guó)標(biāo)低溫鋼相匹配的無縫管品種的研發(fā)，亦或按照國(guó)際慣例納入國(guó)際低溫?zé)o縫管品種，來豐富或拓展國(guó)標(biāo)低溫?zé)o縫管體系，甚至是研發(fā)低至-253℃液氫環(huán)境的超低溫?zé)o縫管進(jìn)一步把國(guó)標(biāo)拓展到超低溫?zé)o縫管體系。即使研發(fā)成熟的國(guó)標(biāo)低溫?zé)o縫管，還需拓展壁厚8mm以上產(chǎn)品納入GB 150的評(píng)定。

（2）國(guó)內(nèi)設(shè)備多采用美標(biāo)設(shè)計(jì)，無論從規(guī)格還是品種上，以及直接亦或借道石化裝備進(jìn)軍國(guó)際市場(chǎng)，都應(yīng)加強(qiáng)美標(biāo)低溫管的國(guó)產(chǎn)化。

（3）為提高認(rèn)可度，建議開展國(guó)標(biāo)低溫?zé)o縫管入美標(biāo)的審定。

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