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API Spec 2H-2006美国石油协会标准海洋结构用碳锰钢

时间：2017-06-02 16:41 作者：舞阳钢厂 点击:次

美国石油协会标准
 海洋结构用碳锰钢板
                                                                                        API Spec 2H-2006 
                                                                                      
1  范围  
1.1   本规范包括近海焊接结构用的、厚度小于等于4in.的两种等级的中强度钢板，此类钢板在所规定的关键部位，必须能抗冲击、塑性疲劳载荷以及层状撕裂。这些钢板系为按照API 2B规范主要通过冷成形和焊接方法进行加工使用。由于焊接工艺是重要的基础，故所采用的焊接工艺理适用于钢材及其预期的使用环境。反过来，钢材也应适合在造船厂和近海条件下进行制造和焊接。API 2W规范和2Y规范包括力学性能相似的相近钢种,但却具有预热温度可能较低与采用API RP 2Z 热影响区韧性预评定的优点。其性能的改善在于减小了化学成分的最大允许值以及改变了热处理和/或加工工艺。 
 1.2   这些钢材主要用于管接头，加筋板结构，以及其它连接部位，在这些部位中，部分板材将沿厚度方向（Z-向）受到拉伸。补充要求S4规定了由材料制造厂进行的钢板厚度方向试验的要求，并规定了其验收范围。补充要求S1规定了由材料制造厂进行的钢板超声波检验的要求，并规定了其验收范围。当需要厚度方向性能但无必要作额外的试验时，补充要求S5提供了低硫化学成分，意在减小钢板内硫化物夹杂物的尺寸及数量。但补充要求S5既不能代替S4厚度方向的试验，也不能保证厚度方向的最低延展性。然而，经验表明，在Z向拉伸试验时，低硫碳锰钢的断面收缩率一般至少为20%。即使没有补充要求S5，API 2H 规范也提供了一种与其它常用结构钢相比含硫量较低的钢。  
1.3   在第7节或S12中所规定的缺口韧性要求适用于最低工作温度为14[℉-10]℃的水下或水上的温度与气候环境。冷成形材料的韧性，由于应变而低于原始钢板，特别是在焊接有附加短管和支架并进行过时效处理的部位。第7节中对板材的要求包括对因应变和时效所导致的韧性降低而采取的适当调整措施。然而，化学成分和加工方法的差异所造成的韧性降低可能比上述情况严重得多。补充要求S7和S8讨论了应变－时效问题，当应变量超过5%或含氮量×应变量％超过0.040%时，需考虑使用S7和/或S8。补充要求S8规定了在特定温度及所考虑的应变量下需做的试验，并建议经验不足的需方在购买材料时使用。  
用于较低工作温度时，宜考虑用较低的试验温度。补充要求S2规定了在除S6或S12规定温度外的温度下所进行的冲击试验。补充要求S2.1规定了在－76℉[－60℃]时的落锤试验和夏比V型缺口试验。补充要求S2.2规定了在温度低于－40[℉－40℃] (但不包括－76℉[－60℃])时所进行的此类试验。 
 2  引用标准  订货137*8188*0376#
引用标准如下：  
API 2B                结构钢管的制造  
ASTM A 6/A 6M    热轧结构钢棒、钢板、型钢及薄板板桩一般要求 
A 20/A 20M          压力容器用钢板一般要求  
A 370                  钢产品力学性能试验方法和定义  
A 578/A 578M       特殊用途普通钢板和复合钢板直射波超声波检测 
E 23                   金属材料缺口试样冲击试验方法  
E 208                  落锤试验测定铁素体钢无塑性转变温度的试验方法 
 3  一般交货要求  
3.1   按照本规范供货的材料应符合ASTM A6/A6M，并应按第8节规定标识。如有抵触，应以本规范为准。
3.2   所有表面均应进行目检，检查其是否存在缺陷。  
4  制造  
4.1   除4.2中另有许可外，所有钢板均应由材料制造厂进行正火处理。另外，加工厂也可以采用材料制造厂的热处理工艺对材料进行正火处理，此热处理工艺是由材料制造厂按照ASTM A 6/A 6M在试验毛坯上确定的。  
4.2   如经需方批准，公称厚度大于2.5in.的50级钢板可进行淬火加回火处理：加热至1500℉[815℃]～1700℉[925℃]温度范围内，使产生奥氏体组织，保温足够长的时间以便使整个材料温度均匀，然后在适当的介质中淬火，接着在1100℉[595℃]～1300℉[705℃]温度范围内回火。  
5  化学成分要求  
5.1   钢应符合表1规定的化学成分要求及以下小节中的附加要求。  
表1 化学成分要求  
元素 要求，重量百分比，Wt%
42级 50级
C，最大
熔炼分析
成品分析		  0.18 
0.22		  0.18
 0.22
  Mn
  熔炼分析 		 0.90-1.35  a   1.15-1.60
P，最大，熔炼分析 0.030  0.030 
S，最大
 熔炼分析
 成品分析		 0.010 
0.015		 0.010 
0.015
Si 
熔炼分析
 成品分析		 0.05-0.40
 0.05-0.45		 0.05-0.40
 0.05-0.45
Nb，熔炼分析，e ≤0.04 0.01-0.04
Ti  ≤0.020  b ≤0.020  b
Al(全)，熔炼分析 0.02-0.06 0.02-0.06
N，最大，熔炼分析 0.012 c 0.012 c
V d d
注：a. 允许熔炼分析含锰量小于等于1.60，由材料制造厂选择。 
b. 如果有最低值要求，应商定并在订单上予以注明。  
c. 不得有意添加。  
d. 未经需方专门批准，不得有意添加，在此情况下，应商定熔炼分析和成品分析的极限含量值并在订单上予以注明。  
e. (原文colombium拼写有误,应为columbium，译作铌。-------译者注)  
 订货137*8188*0376 张经理 QQ2936789648
5.2 碳当量(CE). 应计算并报告熔炼分析的碳当量（CE）。碳当量由下述公式计算得出：  
CE=C+Mn/6+(Cr+Mo+V)/5+(Ni+Cu)/15 
最大碳当量应如下：  
级 别                  厚 度               最大CE 
 42                    ≤2.5 in.               0.43  
＞2.5 in.               0.45 
50                   ≤2 in                   0.43 
.                              ＞2 in.                 0.45
5.3   有意添加的任何元素和CE公式中的所有元素均应报告。  
5.4   未经需方专门批准，不得有意添加硼、钒、锆、铈和其他稀土金属。  
5.5 若添加了5.4中所列的任一元素，必须按8.1.d给钢板进行附加标识。  
6  力学性能要求  
横向拉伸试样所代表的材料应符合表2所给出的抗拉性能要求。  
表2 抗拉性能要求 （横向试样）  
性能 42级 50级 
  屈服强度,ksi(MPa)，最小 
 t≤2.5in. 
t>2.5in.		 42(289) 
42(289) 		 50(345) 
47(324)
抗拉强度, ksi(MPa)  62-82(427-565) 70-90(483-620)
2in.(50mm)伸长率，最小，% 8in.(200mm)伸长率，最小，% 22 
18		 21 
16
 7  缺口韧性要求  
7.1   冲击试验应为夏比V型缺口试验。除每炉钢水少于50 tons（45t）时，一次试验就足够以外，冲击试样的取样位置应与代表每炉钢的最薄和最厚拉伸试样的取样位置相邻。如果有更为严格的要求，可规定补充要求S2和/或S12。  
夏比V型缺口冲击试验 — 应按照ASTM A 370对三个横向试样进行试验。试样尺寸、试验温度以及能量要求示于表3。由于含碳量和含硫量低，全尺寸试样的能量值通常会超过ASTM E23的限制范围。为防止此类情况发生，生产厂家可按表3给出的试样尺寸、试验温度和能量的任何组合，即选项A到选项E，选择小尺寸试样进行试验。  
7.2   若三个试样的平均能量值低于规定的最低平均能量值，或单个试样的能量值低于为单个试样所规定的最低能量值，则可按下述方法复验：  
a.  另取三个试样进行复验，每个试样的能量值都必须等于或大于所规定的最低平均能量值。  
b.  若复验后仍未达到所要求的能量值，则可对钢板重新进行正火或淬火回火，然后再进行重新试验。  
7.3  重新正火或淬火回火后，试样应按第7.1节规定进行取样和评定。
表3 夏比V型缺口试验的缺口韧性要求
钢级 选项 试样尺寸 in. 试样尺寸mm  最小能量平均值ft-lb(J)   单个最小值 ft-lb(J) 试验温度 °F（℃）
 42级  A 
B
 C 
 D 
E		 0.394×0.394
 0.295×0.394
 0.197×0.394 
0.295×0.394 
0.197×0.394 		 10×10 
7.5×10 
5.0×10 
7.5×10 
5.0×10		 25(34) 
25(34) 
25(34) 
19(26) 
13(18)		 20(27)
 20(27)
 20(27)
 15(20)
 10(14)		 -40(-40) 
-40(-40) 
-40(-40) 
-50(-46) 
-80(-62)
50级   A 
 B
 C
 D
 E		 0.394×0.394 
0.295×0.394 
0.197×0.394 
0.295×0.394 
0.197×0.394		 10×10 
7.5×10 
5.0×10 
7.5×10 
5.0×10		 30(41) 
30(41) 
30(41) 
23(31) 
15(20)		 25(34) 
25(34) 
25(34) 
19(26) 
13(18)		 -40(-40) 
-40(-40) 
-40(-40) 
-50(-46) 
-80(-62)
8 标识   订货137*8188*0376 张经理 QQ2936789648
8.1   按本规范供货的钢板应由钢板制造厂按照ASTM A 6/A 6M 或ASTM A 20/A 20M 进行标识。如果使用补充要求S3，还应附加下述标识：  
a. 符合本规范的产品可打印API会标，但仅限于经授权的制造厂使用（参见附录Ｃ  略）。  
b. 42级应标识API 2H-42。  
50级应标识API 2H-50 。 
c. 以轧制（未无处理）状态供货的，由加工厂进行热处理的钢板应打印后辍“G”；正火状态供货的钢板应打印后辍“N”；淬火回火状态供货的钢板应打印后辍“QT”；  
示例：一块经正火的50级钢板标识为“API 2H-50N”。  
d. 若钢板中添加了5.4中所提及的任何元素，钢板标识应在8.1.b中所列标识中紧接“H”后打印“C”(例如：API 2HC-50)。 
附录A — 补充要求   
经需方和材料制造厂同意并在订单中有规定时，应遵循下列补充要求。  
S1 超声波检测  
S.1.1  应根据ASTM A578/A578M的要求，对每张钢板进行脉冲反射超声波检测。应采用验收标准---A级。若钢板上存在这样的区域，在该区域有一个或多个缺陷连续导致背射完全衰减，且在同一检测平面上连续出现，其面积不能被直径为3in (75mm)的圆所包括包括包围，则应予以拒收。  
S.1.2  应提供每张钢板的检测报告，并用简图标明背射衰减大于50%的区域。  
S2 较低温度下的缺口韧性试验  
S.2.1  缺口韧性试验应根据第7节或S12的要求进行，并应符合表S2-1（代替表3或S12.2）中的要求。  
S.2.2  冲击试验可在低于表3或S12.2所规定的，且不同于表S2-1所规定的温度下进行，试验温度应由需方规定并征得材料制造厂同意。  
S.2.3  如果设计条件要求更高的冲击能量，经需方和材料制造厂协商同意，可规定高于表S2-1所列出的能量值。  
表S2-1 较低温度下的缺口韧性要求
－67℉（－55℃）下落锤试验“不破断”或夏比冲击试验
等级 试样尺寸 最小平均能量
 ft-lb(J)		 单个最小能量
 ft-lb(J)		 试验温度 
℉（℃）
in. mm
42 0.394×0.394 10×10 25(34) 20(27) -76(-60)
50 0.394×0.394 10×10 35(48) 30(41) -76(-60)
S3 逐张钢板试验  
需方可规定采用S3.1或 S3.2,或者规定S3.1和 S3.2两者都采用。  
S.3.1  当需要对每张钢板都进行力学试验时，可订购符合ASTM A20/A20M 规范第11节，拉伸试验和第12节缺口韧性试验要求的钢板。  
S.3.2  当由钢材制造商要求对各母板进行成品分析时，可订购符合ASTM A20/A20M规范,补充部分S2，成品分析的要求的钢板。本规范化学成分表中没有说明的成品分析极限值，其偏差值应符合ASTM A751的规定。  
注：若未规定采用此项补充要求,且随后的成品分析是由需方进行时，则应采用ASTM A6中的规定条款。  
S4 厚度方向（Z向）试验  
S.4.1  本补充要求适用于使用拉伸试样确定断面收缩率的试验程序和验收标准，对于厚度等于和大于3/4in(19mm) 的钢板，拉伸试样的轴线垂直于钢板表面。其定义应符合ASTM A370的规定。  
S.4.2  试样的数量：每张轧制状态的钢板（母板）应取两个试样。  
S.4.3  试样的方向： 试样的纵轴线应垂直于钢板表面hgwgu。  
S.4.4  试样的位置： 应在钢锭轴线或板坯的纵向中心线与钢板钢板每一边缘或每一端面的相交处取一个试样。  
S.4.5  试样的制备： 应根据下述方法制备试样：  
a.  延长部分应与被试验钢板的相对两面相连接，其轴线应重合。采用的连接方法应使被试验的钢板试样所产生的热影响区最小。摩擦（惯性）焊、螺栓焊、电子束焊或保护金属电弧焊等方法已经证明是适用的。所选用的延长部分的材料应使破坏发生在钢板试样上。  
b.  除厚度小于1-1/4in（32mm）的钢板可采用0.350 in（8.75mm）试样外，试样均应机加工成ASTM A370中图4所规定的圆形试样，其尺寸为0.500 in（12.5mm）。
 
c. 试样的均匀部分应包含钢板的整个厚度，不允许有坡度。试样圆柱部分的长度（ASTMA370的图4中的标“G”处）应根据需要进行调整，使钢板的厚度处于直径均匀部分的长度之内。  订货137*8188*0376  
S.4.6  试验： 应根据ASTM A370的要求进行拉伸试验。  
S.4.7  验收标准： 厚度方向试验的验收标准应如下所述：  
a. 每一拉伸试样的最小断面收缩率应为30%。如果取自同一张钢板的两个试样之一的断面收缩率低于30%而不小于25%，则应从邻近不合格试样的位置处，再切取两个试样进行复验，这两个试样的断面收缩率均应等于或大于30%。  
b. 经材料制造厂和需方协商同意，可规定大于S4.7a所述的最小断面收缩率。  
S.4.8  标志： 按照此厚度方向试验程序所验收的钢板，应在邻近所要求的其他标志处用钢印或模版打上标识“Z”（如，API 2H-50Z）  
S5 改善厚度方向性能的低硫钢  
S.5.1  目的： 本补充要求的目的在于通过化学控制方法提供低等级硫化物夹杂的钢板，从而减少钢板在连接焊缝区域产生层状撕裂的可能性。  
S.5.2  化学成分：除熔炼分析的最大含硫量应为0.006%外，钢应符合表4.1所规定的化学成分要求。  
S.5.3  厚度方向试验： 本补充要求不要求做厚度方向（Z向）的拉伸试验。  
S.5.4  标志： 按照本补充要求所验收的钢板，应在邻近所要求的其他标志处用钢印打上标识“LS”（如，API 2HXLS）。  
注：“X”指的是8.1c中所要求的“G”、“N”或“QT”。  
S7 时效-应变条件下改善缺口韧性的低含氮量  
S.7.1  熔炼分析的最大含氮量为0.009%。  
S8 应变-时效后的夏比V型缺口冲击试验  
S.8.1  代表每炉钢最厚和最薄钢板的夏比V型缺口冲击试验样坯，在切取试样之前，应使其产生均匀的轴向拉伸应变，应变量为5%，如有规定可超过5%，并在480℉（250℃）温度下时效处理1小时，由这些试样所得到的试验结果应符合第7节的要求。  
S12 用落锤测定缺口韧性  
S12.1  应进行落锤试验。当同炉中钢板厚度大于或等于5/8in(16mm)时，应对每50吨（45t）或其余量取一张钢板进行试验，试验的钢板应该是50吨（45t）一批中最厚的钢板。 
S12.2  落锤试验应根据ASTM E208在所选钢板的两个P-3试样上进行。试样应靠近拉伸试验试样位置切取，且应在－30℉（－35℃）下进行试验。两个试样均应在试验温度下符合“不破断”准则，且试验结果应予以报告。  
S12.3  如果任一试验钢板上的一个试样不合格（“产生破断”），则可按下述方法进行复验：  
a  从试验失败试样的钢板上另取两个试样进行复验，这两个复验的试样中的每一个试样都必须通过试验（“不破断”）。  
b  如果这两个试样中的任一个在复验中又失败了hgwugang，未经重新热处理和重新进行拉伸试验、夏比V型缺口冲击试验和落锤试验，此炉钢不应被接受。  
S13 表面质量  
在表面质量被认为是非常关键的使用场合，所供货的钢板需经喷砂处理，并经检验。氧化皮或密集凹坑的轧入深度不应超过0.015in.（0.381mm）,且不应产生负偏差状况。但是,只要钢板厚度未减小到所规定的最小厚度以下，则深度不超过0.030in(0.762mm)的单个凹坑是可接受的。 其他表面缺陷如裂缝、裂纹、白点、汽泡、结疤等不能接受且需进行修整,
 
 
但钢板厚度不得缩减到最小厚度值以下。若打磨区域很平滑,且打磨处理不会将钢板厚度缩减到最小厚度值以下，则可通过打磨来消除表面缺陷。  
S14 厚度偏差   订货137*8188*0376 张经理 QQ2936789648
经需方和供货方协商同意，钢板厚度偏差可以为ASTM A6/A6M中规定值的一半。
附录B—关于订购API 2H钢板的建议
为保证钢板按照API Spec 2H规范进行制造，需方应在订单中规定以下内容：  
规范                                  API Spec 2H 
数量/规格                           按要求 
等级                                  42或50  
再处理（见4.2）               注明是否允许按4.2进行再处理 
化学成分要求（见表4-1，脚注b 与 d）注明是否允许使用钛和/或钒，锆；若允许,应标明极限值  
需方进行的轧制检验                        注明预先通知要求  
发运日期和装运说明                        按要求  
补充要求                                       按要求  
需方应在订单中说明对下列补充要求的需求情况，这些由需方选择。  
S1超声波检测  
S2较低温度下的缺口韧性  
S2.1  在－67℉（－55℃）下的缺口韧性  
S2.2  除－40℉（－40℃）或－76℉（－60℃）以外的温度下的缺口韧性  
S2.3  较高缺口韧性能量值  
S3逐张钢板试验  
S4厚度方向（Z向）试验  
S5改善厚度方向性能的低硫钢  
S7时效—应变条件下改善缺口韧性的低含氮量  
S8应变—时效夏比V型缺口冲击试验  
S9 模拟焊后热处理  
S12用落锤试验测定缺口韧性  
S13表面质量  
S14厚度偏差

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