Q420DR低温压力容器用钢板技术规格
Q420DR牌号定义与定位
- 牌号名称： Q420DR
- 类别： 低温压力容器用钢板
- 牌号解析：
- Q420： 表示最低屈服强度为 420 MPa 级别的低合金高强度钢。
- D： 代表“低”（Low）温性能等级。
- R： 代表“容器”（Rongqi）用钢。
- 核心特性： 专为工作在较低温度（通常为 -50°C）环境下承受压力的容器而设计。 与常温压力容器钢（如Q345R）相比，Q420DR通过更严格的化学成分控制和生产工艺，确保其在低温下具有优异的韧性和抗脆性断裂能力。
- 对比： 比常温容器钢（Q345R）强度更高，低温韧性要求更严格，但焊接工艺要求也相应更高。
Q420DR执行标准
- 强制性标准： GB/T 713-2023 《锅炉和压力容器用钢板》
- 适用规范： 用于低温容器的设计、制造、检验需同时遵循 GB/T 150《压力容器》 或 ASME BPVC VIII-1 等相应设计标准中的低温要求。
Q420DR化学成分 (熔炼分析，依据 GB/T 713-2023)
元素 | C 最大值 | Si 最大值 | Mn | P 最大值 | S 最大值 | Alt (酸溶铝) 最小值 | Nb/V/Ti | Mo 最大值 | Ni 最大值 | Cr 最大值 | Cu 最大值 | N 最大值 | As+Sn+Sb+Pb+Bi 总最大值 | 含量 (wt%) | 0.18 | 0.50 | 1.00~1.70 | 0.020 | 0.008 | 0.015 | ≤0.12 (Nb+V+Ti) | 0.30 | 0.50 | 0.30 | 0.30 | 0.012 | 0.020 | 关键点 | | | 固溶强化 | 严控! | 严控! | 细化晶粒，固定N | 微合金化 | 允许添加 | 改善低温韧性 | 限量 | 限量 | 严控! | 极低残留元素保证纯净度 |
- 特点：
- 极低碳、硫、磷含量： 核心优势，显著降低冷裂敏感性和回火脆性，保障低温韧性。
- 必含铝(Alt)： 细化晶粒，改善低温韧性。
- 允许/推荐添加镍(Ni)： 强烈推荐或可能要求添加 Ni (常在0.20%-0.50%范围)，Ni是显著提升低温韧性的核心元素。
- 严控其他合金元素和杂质： 避免对低温性能和焊接性产生不利影响。
Q420DR力学性能 (依据 GB/T 713-2023)- 测试状态： 通常以正火(N) 或正火+回火(NT) 状态供货（具体取决于厚度和合同要求）。
- 关键指标：
钢板公称厚度 (mm) | 拉伸试验 (横向试样) | 冲击试验 (夏比V型缺口， 横向试样) | 弯曲试验 (180°) |
| 屈服强度 ReL (MPa) ≥ | 抗拉强度 Rm (MPa) | 断后伸长率 A (%) ≥ | 所有厚度 (≤150mm) | 420 | 530~680 | 19 |
- 核心特点：
- 高强度： 最低屈服强度420MPa，显著高于Q345R（305-345MPa）。
- 卓越的低温韧性： 核心要求！ 必须保证在 -50°C 下 单个试样的最小冲击功(KV2)≥47J（平均值通常更高）。这是材料抗低温脆断能力的关键保证。
- 高断面收缩率(Z)： ≥50%，说明材料具有良好的塑性和韧性储备，在局部应力集中区域不易发生裂纹起裂或扩展。
- 良好的弯曲性能： d=3a (a为试样厚度)，保证冷成形加工性能。
Q420DR关键特性和优势
- 优异低温冲击韧性： 确保在 -50°C 低温环境下的安全服役，抗脆性断裂性能突出。
- 高强度： 减轻设备自重，适用于大型化、高参数的压力容器设计。
- 良好的塑性和冷弯性能： 便于容器制造过程中的卷圆、冲压等成形加工。
- 可焊性： 通过严格控制Ceq (碳当量)和Pcm (焊接裂纹敏感指数)，在正确预热、焊接材料和工艺控制下具有良好的可焊性。
- Ceq (IIW) 计算示例： Ceq = C + Mn/6 + (Cr+Mo+V)/5 + (Ni+Cu)/15 ≈ ≤ 0.42~0.45% (需详细计算）
- Pcm 计算示例： Pcm = C + Si/30 + Mn/20 + Cu/20 + Ni/60 + Cr/20 + Mo/15 + V/10 + 5B ≈ ≤ ~0.20% (需详细计算）
- 高纯净度： 极低的S、P及五害元素(As、Sn、Sb、Pb、Bi)含量保证材料内部质量。
- 专门供货状态： 正火或正火+回火优化组织，稳定性能。
Q420DR典型供货状态
- 正火 (N)： 最常见状态，优化晶粒尺寸和组织均匀性，平衡强度和韧性。
- 正火+回火 (NT)： 特别适用于厚板或要求更优韧性/稳定性的情况，回火消除内应力。
- 必须明确： 供货状态（N或NT）必须在合同中明确规定。
Q420DR主要应用领域
Q420DR主要用于制造工作温度在-50°C及以上的低温压力容器和设备，尤其适用于： - 深冷工程：
- 低温液体储罐和运输设备（LNG, 液氮, 液氧, 液氩, LPG (-40°C以上)等）。
- 乙烯装置（冷箱、低温分离塔、换热器）。
- CO₂ 低温储存与运输设备。
- 煤化工： 低温甲醇洗单元（洗涤塔、分离罐、换热器）。
- 化肥工业： 氨合成设备中的低温部分。
- 能源电力： 空分装置关键低温容器。
- 其它： 工作在寒冷环境(-50°C及以上)的各类压力容器与结构件。
Q420DR制造与工艺关键点
- 切割与成形： 适用火焰、等离子、激光切割。冷弯性能良好，但需注意高强度带来的回弹增加。
- 焊接（重中之重）：
- 预热： 必须预热！ 预热温度需根据板厚、接头拘束度、焊接方法及材料碳当量(Pcm)精确计算确定，通常高于100°C，厚板或高拘束接头预热温度更高（需按WPS执行）。
- 焊接材料： 必须选用与母材匹配且保证焊缝金属-50°C冲击韧性≥47J的焊材（如牌号带“-G”或明确低温韧性的焊条/焊丝/焊剂）。
- 焊接方法： 常用SAW(埋弧焊)、SMAW(手工电弧焊)、GMAW/FCAW(气体保护焊)。
- 焊接工艺评定 (PQR) 和工艺规程 (WPS)： 强制要求！ 焊接工艺必须进行严格评定。
- 后热及消应力热处理(PWHT)： 根据容器厚度、设计标准(GB/T 150或ASME)及接头拘束度确定。Q420DR通常需要PWHT以消除残余应力，尤其是厚壁容器。
- 无损检测：
- 钢板本体： 需按GB/T 713-2023要求进行超声波检测（通常要求II级或I级合格）。
- 焊缝： 100%无损检测！ 必须采用RT(射线)或UT(超声波)检测，对接焊缝需满足相应设计规范(如GB/T 150.4或ASME VIII Div 1)中的合格标准。
Q420DR重要注意事项与选材建议
- 标准版本： 必须使用最新版 GB/T 713-2023！ 新旧版在性能指标及残余元素控制上可能有差异。
- 设计依据： 材料许用应力、焊接接头系数等设计参数必须取自GB/T 150.2-2024《压力容器 第2部分：材料》 (待发布/发布后)或项目采用标准(如ASME Sec. II, Part D)的最新规定。
- 冲击温度： Q420DR保证的是-50°C冲击韧性。如需在更低温度使用，需评估是否选用更高等级低温钢（如07MnNiVDR、09MnNiDR或镍系低温钢）。
- 供应商资质： 采购方应选择具备低温压力容器钢板生产资质和经验的正规钢厂（例如：鞍钢、宝钢、南钢、舞钢等），并严格审核其质保书(MTC/COC)。
- 合同关键项：
- 牌号(Q420DR)、执行标准(GB/T 713-2023)。
- 精确规格(厚度、宽度、长度)、数量。
- 供货状态(N 或 NT)。
- 冲击试验温度(明确为-50°C)。
- 无损检测要求(钢板UT等级，如I级、II级)。
- 特殊要求(如附加试验、Z向性能要求等)。
Q420DR总结：
Q420DR是中国标准中重要的 -50°C级低温压力容器专用钢板，凭借其420MPa级高强度和严苛-50°C冲击韧性(KV2≥47J)，成为LNG接收站、深冷化工项目中关键低温储罐和设备的核心材料。其成功应用高度依赖于： - 材料本身的高纯净度和优良低温韧性；
- 制造商严格遵循GB/T 713-2023的生产控制；
- 设计制造中对焊接工艺（预热、焊材匹配、PWHT）和无损检测的精准把控。
如需了解该材料与其他标准（如EN 10028 / ASTM A553 / ASME SA-612）等效牌号的对应关系，或具体焊接工艺指导，欢迎进一步咨询。
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