这个标准是 EN 10028 系列 中一个非常特殊的部分,它专门规定了通过添加镍来获得优异低温韧性的合金钢板。
核心目的与适用范围
目的:为在极低温度下使用的压力设备提供具有极高冲击韧性的钢板材料。镍元素的加入显著降低了材料的韧脆转变温度,使其在深冷条件下仍能保持韧性,防止发生脆性断裂。
适用范围:适用于制造储存和处理液化气体的设备,例如:
液化天然气 储罐
液氮、液氧、液氩 储罐
液化乙烯 储罐
其他在低温(通常低于-60°C)下工作的化工和过程工业设备。
与EN 10028-1的关系
同样,EN 10028-4也必须与第1部分结合使用:
EN 10028-1 规定了通用的交货技术条件、检验和验收规则。
EN 10028-4 规定了具体镍合金钢钢号的化学成分、力学性能,特别是其低温性能。
核心概念解析
镍合金钢:
显著提高低温韧性:这是最主要的作用。镍能够稳定奥氏体,并降低铁素体的韧脆转变温度。
提高强度而不显著损害韧性。
改善大截面材料的淬透性,确保整体性能均匀。
指通过有意添加镍 作为主要合金元素的钢材。镍含量通常在1.5%至9%之间。
镍的作用:
热处理状态:
这些钢材通常以正火(+N) 或淬火加回火(+QT) 状态交货,具体取决于钢号和厚度,以确保获得zuijia的微观组织和性能。
核心内容要求
EN 10028-4:2017 详细规定了以下内容:
1. 钢号与分类
钢号的命名直接反映了其镍含量和最低使用温度:
格式为:X GNi Y LTT
X: 表示是合金钢。
GNi: 代表“压力容器用镍钢”。
Y: 代表镍含量的中间值(以百分比表示)。例如,
GNi 9表示镍含量约为9%。LTT: 代表最低温度等级,表示保证冲击韧性的测试温度。例如:
L32表示在-32°C测试,L50表示在-50°C测试,L70表示在-70°C测试。完整示例:11GNi5 L50 是一种含镍约5%的钢,其冲击韧性在-50°C下测试。
2. 化学成分
标准严格规定了每个钢号的镍含量范围,这是其性能的核心。
同时控制碳、锰、硅、磷、硫等元素的含量,以配合镍的作用,并保证良好的焊接性。
对磷、硫等有害元素的限制极为严格,以确保高纯净度。
3. 力学性能
室温性能:规定了屈服强度、抗拉强度和伸长率的最小值。
冲击韧性:这是本标准的juedui核心。它规定了在极低温度下(如-50°C, -70°C, -100°C, -120°C, -196°C)必须达到的最小夏比V型缺口冲击功值。这些要求非常严格,远高于普通细晶粒钢。
4. 高温性能
与EN 10028-2不同,本部分的部分钢号也提供了高温下的屈服强度值,但其主要设计用途是低温应用。
常见的钢号举例
11GNi5 L50 / L70: 约含5%镍,适用于-50°C至-70°C的低温环境。
13GNi6 L50 / L70: 约含6%镍,韧性更好。
X12GNi9 LTT: 约含9%镍,是应用最广泛的深冷用钢之一,可用于-196°C的液氮温度。根据其质量等级,有不同的标识(如L70, L100, L120)。
在系列中的定位与对比
| 特性 | EN 10028-3 (细晶粒钢,正火) | EN 10028-4 (镍合金钢) |
|---|---|---|
| 主要应用 | 低温/常温环境(高韧性) | 极低温/深冷环境(极高韧性) |
| 核心性能 | 良好的低温冲击韧性(至约-60°C) | zhuoyue的深冷冲击韧性(至-196°C) |
| 合金设计 | Nb, V, Ti 微合金化 | Ni 作为主要合金元素 |
| 成本 | 相对较低 | 非常昂贵(因镍元素成本高) |
| 适用温度 | 可达约 -60°C | 可达 -196°C 甚至更低 |
与法规的关系
该标准同样是欧盟 压力设备指令 2014/68/EU 的协调标准。对于用于储存极度危险介质(如LNG)的深冷压力设备,选用符合EN 10028-4的钢材是法律和技术上的强制性要求,以确保在极端条件下的juedui安全。
总结
EN 10028-4:2017 是深冷压力设备选材的“dingji规格”。
对于设计者和制造商而言:
选型场景:当您的压力设备设计温度低于-60°C,特别是涉及液化天然气或液氮等介质时,必须从此标准中选材。
性能保证:通过添加昂贵的镍元素和严格的热处理,确保了材料在极低温度下无以伦比的抗脆断能力。
成本考量:镍合金钢价格高昂,但其对于深冷应用的安全性是buketidai的。选择时需要jingque计算设计温度,以平衡安全与成本。
简而言之,当您的设备需要面对“冰点”以下的极寒世界时,EN 10028-4提供了确保其安全可靠运行的zhongji材料解决方案。