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Q400GMDR低温高锰压力容器钢板技术
Q400GMDR标准与命名

• 执行标准
  
  • GB/T 713.5-2023《承压设备用钢板和钢带 第 5 部分：规定低温性能的高锰钢》，中国专用低温压力容器钢标准，2024 年 3 月 1 日正式实施。
  • 适用范围：厚度 5~60mm，使用温度不低于 - 196℃，用于制造低温压力容器（如 LNG 储罐、深冷设备）。
    
• 牌号解析
  
  • Q400GMDR：
    
    • Q：屈服强度的 “屈” 字汉语拼音首字母。
    • 400：规定最小屈服强度（Rp0.2）400MPa。
    • GM：“高锰” 中 “高” 和 “锰” 的拼音首字母。
    • DR：“低温容器” 中 “低” 和 “容” 的拼音首字母。
      
  • 特性：高锰奥氏体钢，通过锰代镍实现低温韧性，成本仅为 9Ni 钢的 70%~80%，替代传统镍基低温钢。
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Q400GMDR化学成分（质量分数 %）[td]

元素	C	Si	Mn	P	S	Cr	Cu	B	N	其他合金元素 *
范围	0.35~0.55	0.10~0.50	22.5~25.5	≤0.020	≤0.005	3.00~4.00	0.30~0.70	≤0.005	≤0.050	Ni≤1.0%，Mo≤0.30%，Nb+V+Ti≤0.30%

关键控制项：

• 高锰奥氏体结构：锰含量 22.5%~25.5%，形成稳定奥氏体组织，确保 - 196℃低温韧性。
• 合金协同作用：Cr（3.00%~4.00%）提高抗氧化性，Cu（0.30%~0.70%）增强耐蚀性，B（≤0.005%）细化晶粒。
  

Q400GMDR力学性能

性能指标	数值要求	测试条件
屈服强度（Rp0.2）	≥400 MPa	室温，横向试样（GB/T 228.1）
抗拉强度（Rm）	800~950 MPa	室温，横向试样
伸长率（A）	≥35%	标距 50mm，横向试样
夏比冲击功（KV₂）	≥60 J（-196℃，平均值）	横向 V 型缺口（10mm×10mm 试样，GB/T 229）
侧膨胀值（LE）	≥0.53 mm	-196℃，横向 V 型缺口试样
硬度（HBW）	240~280	室温

Q400GMDR低温性能：

• -196℃冲击韧性：优于 9Ni 钢（KV₂≥47 J），满足 LNG 储罐极端低温需求。
• 抗氢脆性能：奥氏体结构无氢脆风险，适用于含氢介质环境。
  

Q400GMDR热处理与加工工艺

• 交货状态
  
  • 热机械轧制（TMCP）：
    
    • 控轧温度：950~1050℃，通过应变诱导相变细化晶粒。
    • 冷却工艺：水冷 + 空冷，确保奥氏体组织稳定性。
      
    
    
• 焊接工艺
  
  • 焊前准备：
    
    • 坡口形式：V 型或 U 型坡口，钝边 2~3mm，间隙 3~4mm。
    • 预热温度：80~120℃（厚度≥25mm 或环境温度≤0℃时）。
      
  • 焊接材料：
    
    • 焊丝：CHW-SMn（Mn 22.18%，Cr 3.10%，Ni 3.30%），匹配母材成分。
    • 焊剂：CHF610（碱性熔炼焊剂，碱度 1.8~2.2）。
      
  • 焊接参数：
    
    • 埋弧焊：电流 380~400A，电压 29~30V，速度 36~55cm/min，热输入 12~20kJ/cm。
    • 气体保护焊：电流 200~250A，电压 24~28V，Ar+CO₂（80%+20%）保护。
      
  • 焊后处理：
    
    • 消应力处理：620~650℃×2 小时（非强制要求，特殊工况需验证）。
      
    
    
• 加工注意事项
  
  • 切割：等离子切割后需打磨去除热影响区（厚度≥50mm 时预热 100℃切割）。
  • 机加工：使用硬质合金刀具，切削速度≤30m/min，进给量 0.1~0.2mm/r（避免加工硬化）。
    
  
  

Q400GMDR应用领域

• 能源化工
  
  • LNG 储罐：27 万 m³ 级陆上储罐和船用储罐（替代 9Ni 钢）。
  • 深冷设备：空分装置、液氮 / 液氧储罐（工作温度 - 196℃）。
    
• 低温工程
  
  • 极地装备：北极科考设备、低温运输管道。
  • 超导装置：磁悬浮列车低温超导部件。
    
• 其他领域
  
  • 航空航天：液氢燃料储存罐、火箭发动机部件。
  • 医疗设备：液氮冷冻治疗设备。
    
  
  

Q400GMDR国内外对应牌号

国家 / 地区	标准	对应牌号	主要差异
美国	ASTM A1106	奥氏体高锰钢	成分相近，但未明确低温冲击要求。
韩国	KS D 3031-2014	SLMN400A	锰含量 22.0%~24.0%，冲击功要求略低。
欧洲	EN 10028-4	X22CrNiMnMo22-3-3	铬含量更高（22%），镍基奥氏体钢。
中国	GB/T 713.5-2023	Q400GMDR	唯一低温高锰钢牌号，-196℃冲击功≥60J。

Q400GMDR典型规格与供货状态

类型	尺寸范围	交货状态	表面质量	探伤要求
板材	厚度 5~60mm	热机械轧制（TMCP）	喷砂除锈（Sa2.5 级）	按 NB/T 47013.3Ⅰ 级
常用规格	20×2400×9000mm	附加超声检测（UT）	表面无裂纹、结疤	厚度≥25mm 时逐张 UT

Q400GMDR参考标准与技术文档

• GB/T 713.5-2023《承压设备用钢板和钢带 第 5 部分：规定低温性能的高锰钢》
• NB/T 47014-2024《承压设备焊接工艺评定》
• SH/T 3117-2019《石油化工钢制设备抗震设计标准》
• 舞阳钢铁企业标准 Q/PG 713.5-2023《Q400GMDR 钢板技术条件》
  

Q400GMDR注意事项

• 低温脆化风险：
  
  • 避免在 - 196℃以下使用，防止奥氏体向马氏体相变。
  • 长期服役后需检测硬度（建议≤280HB），防止碳化物析出。
    
• 焊接裂纹控制：
  
  • 热输入控制在 12~20kJ/cm，避免过热导致晶界析出相增多。
  • 层间温度≤150℃，减少热影响区粗晶区宽度。
    
• 耐蚀性维护：
  
  • 避免与 Cl⁻接触（如海水），防止应力腐蚀开裂。
  • 定期进行表面防腐处理（如涂覆富锌底漆）。