关于EN ISO 21028-1低温容器 - 低温下材料的韧性要求 - 第 1 部分：低于零下80度的温度

EN ISO 21028-1 是一个材料标准，它规定了用于制造承受极低温度的承压设备（即低温容器）的金属材料所必须满足的冲击韧性要求。

1. 核心概念：为什么低温下的材料韧性如此重要？

许多金属材料，特别是体心立方结构的钢材（如碳钢和低合金钢），在温度降低时会经历一个韧脆转变。这意味着：

在室温下，它们具有很好的韧性（塑性），在断裂前会先发生明显的塑性变形，吸收大量能量。

当温度降低到某个临界点（韧脆转变温度）以下时，它们会转变为脆性状态。在脆性状态下，材料在应力作用下几乎不发生塑性变形就会突然断裂，即脆性断裂。

脆性断裂是灾难性的，因为它：

发生突然，无预警。

裂纹扩展速度极快（可达音速）。

所需的应力远低于材料的屈服强度。

因此，对于在低温下服役的容器，防止脆性断裂是设计的首要任务之一。EN ISO 21028-1 的核心目的就是通过强制性的韧性要求，确保所用材料在最低设计温度下仍然保持足够的韧性，从而杜绝脆性断裂的发生。

2. 标准的核心技术要求

该标准通过以下方式来控制和验证材料的低温韧性：

冲击试验:

标准要求对材料进行夏比V型缺口冲击试验。这是一个标准化的测试，用摆锤撞击一个带缺口的试件，测量其断裂时吸收的能量（冲击功）。

试验必须在等于或低于容器最低设计温度的条件下进行。

最低冲击功要求:

标准根据材料的屈服强度和试件厚度，规定了必须达到的最低平均冲击功值。

例如，它不会简单地说“冲击功必须大于27焦耳”，而是会根据材料的强度等级给出一个科学的最低要求。强度越高的材料，通常要求的最低冲击功也越高。

试验频率与取样位置:

规定了在一个钢板或锻件上应取多少个试件、试件的取样位置和方向（通常要求沿轧制方向的横向）。

验收标准:

通常要求一组三个试件的平均值不低于规定的最低值，并且单个试件的值不能低于该最低值的70%。

重要性与应用

安全的基石: 这是低温容器能够安全运行的最根本的材料保障。一个设计压力再高、焊接再完美的容器，如果材料在低温下变脆，也如同一颗。

材料选择的依据: 该标准为设计工程师和制造商提供了选择低温容器材料的明确、量化的准则。

法规符合性: 是满足压力设备指令 等法规对材料基本安全要求的关键标准。

典型应用领域与材料

符合EN ISO 21028-1要求的材料用于制造所有工作温度低于-80°C的容器，例如：

液氮储罐 （-196°C）

液氧储罐 （-183°C）

液氩储罐 （-186°C）

液化天然气储罐 （LNG, 约 -162°C）

液氢储罐 （-253°C）

液氦储罐 （-269°C）

常用的材料包括：

奥氏体不锈钢 （如304L, 316L）： 天生具有优异的低温韧性，是低温应用的shouxuan。

铝合金： 如5083-O，也具有良好的低温性能。

镍合金： 如9%镍钢，是用于LNG储罐的关键材料，通过特殊热处理获得极低的韧脆转变温度。

特别注意：普通碳钢和大多数低合金钢juedui不能用于低于-80°C的环境，因为它们的韧脆转变温度远高于此。

与其它标准的关联标准号规范核心关联性说明

EN ISO 21028-1:2016	材料的低温韧性要求	规定了制造容器本体材料必须满足的韧性指标。
EN ISO 21009-1/2 （低温容器）	容器的设计、制造和操作	EN ISO 21028-1 是 ISO 21009 系列在材料选择上的前置条件和核心技术依据。一个符合ISO 21009的容器，其材料必须先满足ISO 21028-1的要求。
EN ISO 15614-5:2024 （钛/锆焊接）	焊接工艺评定	焊接接头是容器的薄弱环节。在进行低温容器的焊接工艺评定时，其焊缝和热影响区的冲击韧性测试必须遵循EN ISO 21028-1规定的试验温度和验收标准。
EN 15776:2022 （铸铁容器）	铸铁压力容器	完全不适用。铸铁是脆性材料，其韧性极差，juedui不能用于低温环境。

总结

EN ISO 21028-1:2016 是确保低温容器（工作温度低于-80°C）防止脆性断裂的最根本的材料标准。它通过强制性的低温夏比V型缺口冲击试验和明确的最低冲击功要求，确保了制造容器所用的金属材料在极端低温下仍能保持足够的韧性。对于低温容器的设计、制造和检验而言，符合此标准是不可妥协的安全底线。

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