高温高压临氢2－1/4Cr和3Cr钢制厚壁压力容器材料和制造要求API推荐规程934第一版2000年12月美国石油协会目录1 引言1.1 适用范围2 应用文件3 名词定义3.1 名词定义3.2 缩写4 设计5 母材要求5.1 材料规范5.2 炼钢5.3 化学成分5.4 热处理5.5 机械性能6 焊接材料6.1 材料要求6.2 机械性能7 焊接、热处理和产品试验7.1 一般焊接要求7.2 母材焊接7.3 堆焊层7.4 最终焊后热处理8 无损检验（NDE）8.2 制造前NDE8.3 制造中NDE8.4 制造完成后最终PWHT前NDE8.5 最终PWHT后NDE9 水压试验10 装运准备11 文件图7-1——维氏硬度测量部位表4-1——母材规范5-1——试样热处理高温高压临氢21/4Cr和3Cr钢制厚壁压力容器材料和制造要求1引言本推荐规程适用于炼油、石油化工行业中新建的在高温和高压，氢和含氢流体介质条件下运行的厚壁压力容器。

它是根据这些行业几十年来对这些设备的操作经验和制造厂商和用户的试验结果制订的。

具有这些厚壁压力容器过程装置的业主和认可证颁发者可以修改或补充这个推荐规程，提出附加要求。

1.1 适用范围本推荐规程提出了用于高温高压临氢的新的2 1/4Cr和3Cr钢制压力容器的材料和制造要求，适用于按照ASME规范第Ⅷ卷第2分卷，包括附录26 Cr-Mo钢焊接和热处理的附加要求的强制规则以及ASME 规范案例2151设计、制造、认证和颁发执照的压力容器。

本推荐规程涉及的材料有普通钢材包括标准的2-1/4Cr-1Mo钢, 标准的3Cr-1Mo钢和改进型钢包括增强的2-1/4Cr-1Mo钢、2-1/4C-1rMo-1/4V钢、3Cr-1Mo-1/4V-Ti-B钢和3Cr-1Mo-1/4V-Cb-Ca钢。

这些厚壁压力容器的内表面可能有奥氏体不锈钢堆焊层以提供附加的耐腐蚀性能。

2 应用文件ASME锅炉及压力容器规范第Ⅱ卷-材料A篇钢铁材料C篇焊条、焊丝及填充金属D篇性能第Ⅴ卷无损检测第Ⅷ卷压力容器第2分卷另一规程附录26 Cr-Mo钢焊接和热处理附加要求的强制规则规范案例21513 Cr-1Mo-1/4V- Co – Ca合金钢板和锻件规范案例2235 应用超声波检验代替射线检验第Ⅸ卷焊接及钎焊评定SA-20 压力容器用钢板的一般技术条件SA-182 高温用锻制或轧制合金钢管法兰、锻制管件、阀门和零件技术条件SA-335 高温用无缝铁素体合金钢管技术条件SA-336 承压高温零件用合金钢锻件技术条件SA-369 高温用碳钢和铁素体合金钢锻造和扩孔管技术条件SA-387 压力容器用铬钼合金钢板技术条件SA-435 钢板超声直射波检验SA-508 压力容器用经淬火和回火的真空处理的碳钢和合金钢锻件技术条件SA-541 压力容器元件用经淬火和回火的碳钢和合金钢锻件技术条件SA-542 压力容器用调质铬钼合金钢板技术条件SA-578 特殊用途普通钢板与复合钢板超声直射波检验SA-832 压力容器用铬钼钒合金钢板ASNTSNT-TC-1AASTMG-146用于高温高压临氢装置钢板不锈钢复层剥离评价的标准方法AWSA4.2测量奥氏体和奥氏体铁素体双相不锈钢焊缝中δ铁素体含量的磁性测量仪标定的标准程序。

A4.3 电弧焊马氏体、贝氏体和铁素体钢焊缝金属中扩散氢含量测试的标准方法WRCBulletin 342 不锈钢焊缝金属：铁素体含量测定3 名词定义3.1定义3.1.1 改进型钢：改进的2-1/4Cr1-Mo钢，2-1/4Cr-Mo-1/4V钢，3Cr-1Mo-1/4V-Ti-B钢和3Cr-1Mo-1/4V-Cb-Ca钢。

3.1.2 ASME规范：ASME锅炉及压力容器规范，第Ⅷ卷第2分卷，包括可用的附录。

3.1.3 普通钢：标准的2-1/4Cr-1Mo和标准的3Cr-1Mo钢。

3.1.4 最终PWHT：容器制造完成后投入运行前，所进行的最终的热处理。

3.1.5 热成型：容器部件在高于最终热处理温度下的机械成型。

3.1.6 最大焊后热处理：对试样进行的特定的热处理，用以模拟在正火和初期的回火热处理后所有的制造过程中的热处理，包括所有的900°F（482℃）以上的中间热处理，最终焊后热处理和业主将来采用的最小的附加焊后热处理。

3.1.7 最小焊后热处理：对试样进行的特定的热处理，用以模拟在正火和初期的回火热处理后所有的制造过程中的热处理，包括所有的900°F（482℃）以上的中间热处理，最终焊后热处理。

3.1.8 步冷热处理：模拟和加速试样脆化的特定的热处理，用于评估高温下服役的合金钢的回火脆化敏感性。

3.2 缩写CMTR 认证材料试验报告DHT 脱氢热处理FN 铁素体含量HAZ 热影响区HB 布氏硬度HV 维氏硬度ISR 中间消除应力MDMT 金属最低设计温度MT 磁粉检验NDE 无损检验PT 着色检验PWHT 焊后热处理RT 射线检验UT 超声检验QPQT 焊接工艺评定试验4 设计4.1 设计和制造应按ASME锅炉及压力容器规范第Ⅷ卷第2分卷进行，包括采购合同签订之日，规范最新版所包含的附录。

4.2 制造厂的设计报告通常包括用户的设计资料，按照ASME规范进行的强度计算，图纸和针对附加载荷的局部应力分析，如有需要，还要包括特殊的设计要求。

4.3 本推荐规程除了以下的条款外，不包括其它的设计内容。

4.3.1 焊缝的布局应使得所有的焊缝便于焊接，以及在役无损检验，如RT，UT，MT和PT检验。

4.3.2 按照ASME规范中图AD-560.1和图AD-613.1，接管至容器应有过渡。

5 母材要求5.1 母材规范5.1.1 母材应符合表4-1所示ASME规范的要求。

5.1.2 除非业主／用户事先同意，同一台容器中，不同的母材不应混用。

（例如，2-1/4Cr1-Mo-1/4V钢接管不应用于标准的2-1/4Cr-1Mo钢壳体上）。

表4-1——母材规范注：a见ASME规范附录26中表26-100.1。

b见ASME规范案例。

5.2 炼钢5.2.1 除了相应材料规范所述的炼钢工艺外，钢应真空脱气。

5.3 化学成分为了使得回火脆化敏感性最小，母材的化学成分应限制如下（化学成分限制应用于每一炉批分析）：J系数＝（Si＋Mn）×（P＋Sn）×104≤100 （Si，Mn，P，Sn 重量％）Cu含量≤0.2%Ni含量≤0.3%5.4 热处理5.4.1 所有形式的产品都要进行正火＋回火或淬火＋回火热处理，以满足机械性能要求。

从奥氏体化温度冷却应采用风冷或液体淬火以获得至少90%的贝氏体组织。

5.4.2 母材在1250°F（675℃）以上热成型后，应按5.4.1的规定进行热处理。

5.5 机械性能5.5.1 试样5.5.1.1 取样部位拉伸和冲击试样应从如下部位截取。

a. 钢板——除了在1/2T处取样外，按照SA-20的要求，每块钢板沿垂直于轧制方向取样。

b. 锻件——除了在延伸段1／2T处取样外，按照SA－182，SA－336，SA－508或SA－541，每一炉批锻件，沿垂直于主加工方向取样。

c. 钢管——除了在1/2T处取样外，按照SA－20，每一炉批管子沿垂直于主加工方向取样。

5.5.1.2 试样热处理试样应按表5-1的规定进行热处理，如果母材在热成型后进行热处理，试样应在按表5-1进行热处理前作模拟成型热处理。

5.5.2 拉伸性能5.5.2.1 按5.5.1.2进行热处理后，室温拉伸性能应符合相应的母材规范的要求。

另外，还应符合如下要求。

抗拉强度应不超过以下限制：a. 普通钢：100 ksi (690 N/mm2)b. 改进钢：110 ksi （760 N/mm2）屈服强度应不超过以下限制：a. 普通钢：90 ksi （620 N/mm2）b. 改进钢：90 ksi （620 N/mm2）5.5.2.2 如购货方要求进行高温拉伸试验，试验温度应为设备的设计温度，试样应为最大热处理状态，可接受的性能指标由业主／用户确定。

5.5.3 冲击性能5.5.3.1 按5.5.1.2热处理后，3根V型缺口冲击试样在－20°F（－29℃）的平均冲击功值应不低于40呎－磅（55J）。

单个试样的最低值不小于35呎磅（47J）。

延性断口率和侧膨胀量（以mil计）也应报告。

5.5.3.2 步冷试验5.5.3.2.1 除客户放弃要求，制造前，应对每一炉批母材进行步冷试验，以确定回火脆化敏感性。

应准备二组V性缺口冲击试样，每组最少24根试样，并进行如下的热处理。

第1组试样——最小焊后热处理，以确定步冷热处理前的转变温度曲线。

第2组试样——最小焊后热处理加5.5.3.2.3规定的步冷热处理，以确定步冷热处理后的转变温度曲线。

5.5.3.2.2 步冷热处理应按如下规定进行：1. 加热到600°F（316℃），加热速率不严格要求；2. 以不超过100°F（56℃）／小时的升温速率，加热到1100°F（593℃）；3. 1100°F（593℃）保温1小时；4. 以不超过10°F（6℃）／小时的降温速率，冷却到1000°F（538℃）；5. 1000°F（538℃）保温15小时；6. 以不超过10°F（6℃）／小时的降温速率，冷却到975°F（524℃）；7. 975°F（524℃）保温24小时；8. 以不超过10°F（6℃）／小时的降温速率，冷却到925°F（496℃）；9. 925°F（496℃）保温60小时；10. 以不超过5°F（3℃）／小时的降温速率，冷却到875°F（468℃）；11. 875°F（468℃）保温100小时；12. 以不超过50°F（28℃）／小时的降温速率，冷却到600°F（316℃）；13. 在静止的空气中冷却至环境温度。

5.5.3.2.3 热处理后，每一组试样应在选定的八个试验温度下进行冲击试验，每一试验温度下，应冲击3根试样，以获得转变温度曲线。

－20°F（－29℃）应为一个试验温度点。

为了得到转变温度曲线，在上、下平台至少各需要二个试验温度点，中间至少要4个试验温度点。

5.5.3.2.4 根据二组试样测得的转变温度曲线，确定40呎－磅（55J）转变温度。

冲击性能应符合以下要求：CvTr40＋2.5ΔCvTr40≤50°F（10℃），式中CvTr40为仅经最小PWHT的母材的40呎－磅（55J）转变温度。

ΔCvTr40为材料经最小PWHT加步冷热处理后40呎－磅（55J）转变温度的偏移量。