欧洲材料及焊接材料标准概况

欧洲材料及焊接材料标准概况2007-6-13欧洲标准（EN）被欧盟及其成员国作为该国的国家标准强制执行以来，对我国及其他国家在标准应用和修订方面都起了积极的参考和借鉴作用。目前欧洲标准越来越受到国际范围的认可，其中大多数标准已被等同等效地转化为国际标准（ISO）。本文就部分铁基材料及焊接填充材料的欧洲标准从修订、内容、应用和相应的ISO标准之间关的系作概括性介绍。一、部分原材料和焊接材料欧洲标准的制订大部分原材料和焊接材料欧洲标准是在1992-1998年间由欧洲标准化委员会起草并制订的，最终由各成员国投票表决，一经通过，该标准的原国家标准就将废止，执行统一的欧洲标准。从内容上看，其来源由三部分组成，一部分是前欧洲标准（EU），EU标准是欧盟的主要成员国在四、五十年的历史进程中形成的一系列标准性的技术文件，所以较为熟悉并易被各成员国所接受；如前欧洲标准EU20（钢的概念、分类）转化成欧洲标准EN10020（钢的概念、分类）。第二部分是德国工业标准（DIN），由于德国在欧盟中的经济地位和其在冶金、焊接技术方面的出众表现，将DIN标准的内容作为目前的欧洲标准。如德国标准DIN8575（热强钢的气体保护焊焊丝）转化成欧洲标准EN12070（热强钢的气体保护焊焊丝）；第三部分是将ISO 方面现有标准等同等效地采纳为欧洲标准，如国际标准ISO13916（焊接时预热、层间和保护温度的测量）转化为欧洲标准EN ISO13916（焊接时预热、层间和保护温度的测量）。从现有欧洲标准来看，在制订时都尽量采纳或参照现有ISO标准，并在标记方法、内容上与ISO标准具有一致性，比ISO相应标准更细、更具体。二、部分原材料欧洲标准的内容简介 欧洲标准中涉及到可焊接的铁基材料常用标准如下：欧洲标准相关国际标准标准号题目出版时间标准号题目出版时间EN10025热扎非合金结构钢1993ISO4995热轧结构钢板1993EN10113正火、热机械扎制的细晶粒结构钢1993ISO4996热轧高强度结构用钢板1999EN10137调质细晶粒结构钢1992EN10028压力容器用钢1992ISO9328压力容器用钢板和钢带技术供货条件1991EN10088高合金耐腐蚀钢1995以常用非合金结构钢和压力容器用钢为例，从符号标记、化学成份上对EN 标准和ISO标准对比：符号标记化学成份（熔炼分析）EN标准ISO标准EN标准ISO标准C Mn Si S P C Mn Si S P EN10025 S235J2G3 ISO4995 HR235 B 0.17 1.4 - 0.035 0.035 0.18 1.2 - 0.035 0.035 EN10028-2 P235GH ISO9328 PH265 0.20 0.5- 1.3 0.35 0.035 0.03 0.2 0.5-1.4 0.35 0.035 0.03 EN10028-2 13CrMoV4-5 ISO9328 14CrMo4 5 0.08- 0.18 0.4- 1.0 0.15/ 0.35 0.035 0.03 0.08- 0.18 0.4-1.0 0.35 0.035 0.03 都采用了标准号+附加符号的标记方法，从材料的标记则反映了材料的用途、强度性能、质量等级、供货状态，如EN10025 S235J2G3中，S结构用钢、23516mm以下屈服强度的最低值为235Mpa、J2G3质量等级（冲击功和供货状态），而ISO4995 HR235B中，HR热扎状态、235屈服强度的最低值为235Mpa、B质量等级。在化学成份和机械性能方面的规定基本一致，只是欧洲标准划分更细一点，例如在强度用钢的标准中，欧洲标准列出了材料在不同供货厚度下的屈服强度和抗拉强度的最低值，而国际标准只给出一个范围。三、常用焊接填充材料的欧洲标准简介（下表）EN-标准号题目出版日期相关标准DIN ISOEN 439焊接填充材料电弧焊和切割保护气体1994DIN EN 439等同ISO 14175EN 440焊接填充材料碳素钢、细晶位结构钢熔化极气体保护焊焊丝和焊缝一部分1994DIN EN 440等同ISO 864DIS1）14341EN 499焊接填充材料碳素钢和细晶粒结构钢手工电弧焊焊条1994DIN EN 499等同ISO 2560EN 756焊接填充材料碳素钢、细晶粒结构钢埋弧焊焊丝和焊缝一部分1995DIN EN 756等同DIS 14171EN 757焊接填充材料高强钢手工电弧焊焊条一部分1997DIN EN 757等同DIS 11837EN 758碳素钢、细晶粒结构钢带和不带保护气体的电弧焊用药芯焊丝一部分1997DIN EN 758等同WI2）EN 760焊接填充材料埋弧焊焊剂一部分1996DIN EN 760等同DIS 14174EN 1599焊接填充材料热强钢手工电弧焊焊条（部分）1997DIN EN 1599等同ISO 3580EN 1600焊接填充材料不锈钢、耐热钢手工电弧焊焊条1997DIN EN 1600等同ISO 3581EN12070热强钢电弧焊焊丝和焊棒1999等同DIS11837EN12071热强钢金属极气体保护焊用药芯焊丝1999等同WIEN12072不锈钢和耐热钢电弧焊焊丝和焊棒1999等同DIS14343EN12073不锈钢和耐热钢金属电弧焊包括不带气体保护的药芯焊丝1999等同WIEN12535高强钢金属极气体保护焊用药芯焊丝2000以碳钢及细晶粒结构钢和热强钢的手工电弧焊为例，从符号标记和应用方面与ISO标准做以对比：符号标记应用范围（举例） EN标记（强制执行部分）ISO标记（强制执行部分）EN 499 E38 0 RCISO 2560 E 43 2 RCEN10025中 S235、S355EN 1599 E CrMo1 BISO 3580 E 1CrMo BEN10028-2中13CrMo4-5 从碳钢及细晶粒结构钢焊条标准来看，标记格式是相同的，但代表的含义不完全一致，如EN499 E38 0 RC 中E 手工电弧焊方法符号、38熔敷金属的最低屈服强度为380Mpa，最低延伸率为20、00时V型缺口冲击功最低为47J、RC药皮类型;ISO2560 E43 2 RC中E手工电弧焊方法符号、43熔敷金属的抗拉强度为430-510Mpa，最低延伸率为22、20时V型缺口冲击功最低为28J、RC药皮类型，从热强钢焊条标准来看，标记格式也是相同的，只是熔敷金属的化学成份标记符号在EN标准中为CrMo1，而在ISO标准中为1CrMo。 纵观欧洲焊接填充材料的标记方法，其规律为熔敷金属性能或化学成份+填充材料类型或代号组成，如：EN440 G 46 6 M G3Si1，46 6 气体保护焊熔敷金属性能、M G3Si1采用混合气体，G3Si1焊丝。这样从符号标记就可以大致看出材料选择是否合理。四 欧洲标准的理解和应用要点 欧洲标准具有分类较细、针对性较强的特点，在应用时注意其前提条件，例如采用手工电弧焊焊接结构钢时的焊条标准有EN499、EN757, EN499适用于材料屈服强度500Mpa的强度结构用钢，而EN757适用于材料屈服强度500Mpa的强度结构用钢。另外，欧洲标准在制定的同时，由各学术机构或权威部门制定了很多材料的使用规范或规程，用于材料制定冷加工或热加工技术条例的依据，如德国的钢铁材料规范SEW088（关于材料熔化焊的焊接制造规程）。若不是特殊定货，那麽该材料在焊接制造时可按SEW088来制定焊接工艺规程。【关键词】压力容器,钢板标准分析【摘要】中国的压力容器用钢板标准有3个国家标准，即GB6654-1996压力容器用钢板、GB3531-1996低温压力容器用低合金钢钢板、GB19189-2003压力容器用调质高强度钢板；另外，GB150-1998中附录A包含有14Cr1MoR钢板标准，在附录H中包含有12Cr2Mo1R钢板标准。一、概述中国的压力容器用钢板标准有3个国家标准，即GB6654-1996压力容器用钢板、GB3531-1996低温压力容器用低合金钢钢板、GB19189-2003压力容器用调质高强度钢板；另外，GB150-1998中附录A包含有14Cr1MoR钢板标准，在附录H中包含有12Cr2Mo1R钢板标准。GB6654-1996在1998年4月23日、2000年9月26日由国家质量技术监督局发布了第1号、第2号共两次修改通知单，内容分别为增加新牌号15MnNbR及对原牌号的P、S含量、冲击温度及冲击功值、冶炼方法进行了调整；GB3531-1996在2000年9月26日由国家质量技术监督局发布了第1号修改单，取消了原标准中牌号09Mn2VDR，并对其它原牌号的P、S含量、冶炼方法及16MnDR的冲击功值进行了调整；原标准经调整后，提高了GB6654-1996和GB3531-1996的标准技术水平。欧洲压力容器用钢板标准包含在EN10028压力容器用扁产品规范中（钢板属于扁产品）。它由7个部分组成，EN10028-1为一般要求，是压力容器用扁产品的通用技术要求；EN10028-2为具有高温性能的非合金和合金钢；EN10028-3为正火的可焊接细晶粒钢；EN10028-4为Ni合金低温性能钢；EN10028-5为热机械轧制可焊接细晶粒钢；EN10028-6为淬火加回火可焊接细晶粒钢；EN10028-7为不锈钢（因我国压力容器用钢板标准无不锈钢标准，所以本文不分析EN10028-7标准内容）。EN10028-1的技术要求与EN10028-2、EN10028-3、EN10028-4、EN10028-5、EN10028-6、EN10028-7的技术要求是相互独立且相联系的。EN10028-1是总体通用技术要求，EN10028-2、EN10028-3、EN10028-4、EN10028-5、EN10028-6、EN10028-7是对具体牌号的特征规定，是对EN10028-1的补充。二、标准内容1用产品类型GB3531、GB6654、GB19189均仅适用于钢板产品，而EN10028则适用于扁产品，此标准中的扁产品类型有热轧钢板/钢带、热轧卷材、热轧窄条钢。从标准的适用产品类型来看，欧洲标准注重标准的通用性，钢板属于扁产品，按扁产品分类来制订，这样就减少了标准的数量；而国内标准则注重标准的专用性，针对钢板专门制订标准。2牌号及化学成分特点2.1牌号2.1.1中国与欧洲标准中可对应的压力容器用钢牌号见表1。 中 国 标 准牌号牌号欧 洲 标 准GB6654-199620RP235GHP265GHEN10028-2-1992GB6654-199616MnR、15MnNbRP355GHP355N、P355NHEN10028-2-1992EN10028-3-1992P355MEN10028-5-1996GB6654-199615MnVRP420MEN10028-5-1996GB6654-199615MnVNRP460N、P460NHEN10028-3-1992GB3531-199616MnDRP355NL1、P355NL2EN10028-3-1992P355ML1、P355ML2EN10028-5-1996GB3531-199609MnNiDR11MnNi5-3EN10028-4-1995GB3531-199615MnNiDR13MnNi6-3EN10028-4-1995GB150-1998附录H12Cr2Mo1R10CrMo9-10、11CrMo9-10EN10028-2-1992GB6654-199615CrMoR(g)13CrMo4-5EN10028-2-19922.1.2按标准化学成分特点进行分类的中国、欧洲标准钢牌号1）非淬火加回火钢的类别、标准号及钢牌号a)碳素结构钢i ) 普通碳素结构钢： GB6654-1996：20Rii ) 含有晶粒细化元素（Al或Nb或V或Ti）的碳素结构钢EN100282-1992：P235GH、P265GH b)低合金高强度钢i ) 普通低合金高强度钢：GB6654-1996：16MnRii ) 含有晶粒细化元素（Al或Nb或V或Ti）的低合金高强度钢：GB6654-1996：15MnNbR、15MnVR、15MnVNRGB3531-1996：16MnDREN10028-2-1992：P295GH、P355GHEN10028-3-1992：P275（N、NH、NL1、NL2）、P355（N、NH、NL1、NL2）、P460（N、NH、NL1、NL2）EN10028-5-1996：P355（M、ML1、ML2）、P420（M、ML1、ML2）、P460（M、ML1、ML2）c)合金钢 低温Ni合金钢i ) 一般低温钢（-70 -45），Ni含量范围：0.30%0.85%GB3531-1996：09MnNiDR、15MnNiDREN10028-4-1995：11MnNi5-3、13MnNi6-3ii ) 超低温钢(-196 -80)， Ni含量范围：1.30%10.00%EN10028-4-1995:15NiMn6、12Ni14、12Ni19、X8Ni9、X7Ni9 CrMo合金钢GB6654-1996：15CrMoRGB150-1998附录A：14Cr1MoRGB150-1998附录H：12Cr2Mo1R EN10028-2-1992：13CrMo4-5、10CrMo9-10、11CrMo9-10 Mo合金钢EN10028-2-1992：16Mo3 Mn-Mo-Nb合金钢GB6654-1996：18MnMoNbR Mn-Ni-Cr-Mo-Nb合金钢GB6654-1996：13MnNiMoNbR2)淬火加回火钢a)低焊接冷裂纹敏感性钢GB19189-2003：07MnCrMoVR、07MnNiCrMoVDR、12MnNiVRb) 焊接细晶粒钢EN10028-6-1996：P355Q、P355QH、P355QL1、P355QL2、P460Q、P460QH、P460QL1、P460QL2、P500Q、P500QH、P500QL1、P500QL2、P690Q、P690QH、P690QL1、P690QL2。2.2标准化学成分特点2.2.1非淬火回火钢1）碳素钢和低合金高强度钢a)欧洲标准和中国标准碳素钢的主要化学成分对比见表2。表2标准号牌号CSiMnPSAl（全）GB6654-199620R0.200.15-0.300.40-0.900.0300.020EN10028-2-1992P235GH0.160.350.40-1.200.0300.0250.020P265GH0.200.400.50-1.400.0300.0250.020由表2中可以看出，欧洲标准中碳素钢的锰含量上限高于中国标准，范围较宽，且含有晶粒细化元素(Al（全）0.020%)；而中国标准中该类钢的锰含量上限较低，范围较窄，且对晶粒细化元素含量无规定，但其有害元素S含量低于欧洲标准的规定。b)低合金高强度钢由于此类钢的牌号较多，故其化学成分不再列表，仅将其各自特征简述如下。欧洲标准 欧洲标准中的低合金高强度钢均为含有晶粒细化元素的钢种。欧洲标准侧重于晶粒细化元素的应用，从成分设计上，强调钢的可焊性，体现其细晶粒特征。 欧洲标准低合金高强度钢另一个重要特征是体现氮的微合金化作用。提倡在含钒钢中加入氮，利用氮在钢中的作用，即促进碳氮化钒的析出，增强钒的沉淀强化作用，细化晶粒，从而大幅度提高钢的强度。欧洲标准中规定牌号的V、N元素含量见表3。表3牌号标 准 号V，最大，%N，最大，%P275N（NH、NL1、NL2）EN10028-3-19920.050.020P355N(NH、NL1、NL2)0.100.020P460N（NH、NL1、NL2）0.200.025P355M（ML1、ML2）EN10028-5-19960.100.015P420M（ML1、ML2）0.100.020P460M（ML1、ML2）0.100.020中国标准中国的压力容器用低合金高强度钢在实际生产中虽然均按照可焊接细晶粒工艺生产，但在标准中并没有得到全部体现。如16MnR标准中没有强制规定细化晶粒元素含量，但生产厂在生产中却按照细晶粒工艺生产。2.2.2淬火、回火钢牌号中国的淬火加回火钢包含在标准GB19189中，有3个牌号，即 07MnCrMoVR、07MnNiCrMoVDR、12MnNiVR(仅有490MPa一个屈服强度级别)。欧洲标准EN10028-6可焊接细晶粒淬火回火钢，它包含4个强度级别（屈服强度级别为：355MPa、460MPa、500MPa、690MPa）的钢种，共16个牌号。标准成分特点GB19189中3个牌号的成分特点，重点体现低焊接冷裂纹敏感性（焊接裂纹敏感性组成Pcm：对于07MnCrMoVR：Pcm0.20%，对于07MnNiCrMoVDR：Pcm0.21%，12 MnNiVR ：Pcm0.26%）。EN10028-6标准中牌号的成分特点：细晶粒可焊接，可选择的细化晶粒元素，含量规定具体，C含量较高，淬透性元素含量上限范围宽。GB19189与同级别的P500Q（QH、QL1、QL2）的C、P、S及淬透性元素B、Cr、Mo、Ni标准含量的对比见表4。表4标 准牌号CPSBCrMoNiPcmGB19189-200307MnCrMoVR0.090.0250.0100.10-0.300.10-0.300.300.2007MnNiCrMoVDR0.090.0200.0100.10-0.300.10-0.300.20-0.500.2112 MnNiVR0.150.0250.0100.300.300.15-0.400.26EN10028-6-1996P500Q、P500QH0.180.0250.0150.0051.000.701.50-P500QL1P500QL20.180.0200.0100.0051.000.701.50-淬透性元素含量高低受标准厚度的限制。GB19189-2003中3个牌号的标准适用厚度为1260mm，而EN10028-6中标准适用厚度为150 mm。由于EN10028-6适用厚度范围宽，所以其淬透性元素含量上限高，有利于生产厂化学成分的调整，以达到规定力学性能。3厚度允许偏差及重量3.1厚度允许偏差GB3531、GB6654、GB19189均将厚度负偏差限定为-0.25mm，EN10028-1通用标准中将厚度负偏差限定为-0.3 mm，二者基本一致。另外，我国标准（GB3531、GB6654、GB19189）中没有规定同板差（同一张钢板的最大厚度与最小厚度差值），而EN10028-1引用的尺寸偏差标准EN10029则规定了同板差（同一张钢板的最大厚度与最小厚度差值），从标准角度强调了钢板厚度的均匀性。3.2重量GB3531、GB6654、GB19189规定，在计算重量时，需加上相应的厚度附加值，而EN10028-1则没有规定。这是由于国外钢板尺寸控制精度较高，偏差范围小，而国内一般控制范围偏大所致。4. 冶炼方法GB3531、GB6654、GB19189均规定“钢由氧气转炉或电炉冶炼。” GB19189中还规定了“应经过真空处理。”我国标准规定侧重于详细、具体；而EN10028-1则规定“由制造厂自己选择”。侧重于体现标准最大自由度原则。另外，在冶炼方法中，不管是我国标准还是欧洲标准均为镇静钢（即熔炼Si0.10%或Al0.015%）；欧洲标准EN10028-1强调了“应为全镇静钢（即熔炼Al0.020%）”，这一点，从概念及要求上比“镇静钢”更深一层。我国标准除GB6654体现了“镇静钢”外，GB3531、GB19189均无文字体现。5. 交货状态我国标准和欧洲标准对于交货状态的规定各不相同，中国标准中各牌号的具体交货状态见表5。表5中国标准标准号牌号交货状态GB665420R、16MnR、15MnVR热轧、控轧或正火15MnVNR、15MnNbR正火18MnMoNbR、13MnNiMoNbR、15CrMoR正火加回火GB353116MnDR、15MnNiDR、09MnNiDR正火或正火加回火GB15012Cr2Mo1R、14Cr1MoR正火加回火GB1918907MnCrMoVR、07MnNiCrMoVDR、12 MnNiVR调质（即淬火加回火）欧洲标准中各牌号的具体交货状态见表6。表6欧洲标准标准号牌号交货状态EN10028-2P235GH、P265GH、P295GH、P355GH正火,也可由正火轧制代替正火16Mo3正火或正火加回火13CrMo4-5、10CrMo9-10、11CrMo9-10正火加回火EN10028-3P275N（NH、NL1、NL2）、P355N（NH、NL1、NL2）、P460N（NH、NL1、NL2）正火,也可由正火轧制代替正火EN10028-411MnNi5-3、13MnNi6-3正火加（回火），正火可由正火轧制代替15NiMn6、12Ni14、12Ni19正火或正火加回火或淬火加回火, 正火可由正火轧制代替X8Ni9对于HT640,两次正火加回火或淬火加回火对于HT680,淬火加回火X7Ni9淬火加回火EN10028-5P355（M、ML1、ML2）、P420（M、ML1、ML2）、P460（M、ML1、ML2）TMCP(热机械轧轧制)EN10028-6P355Q、P355QH、P355QL1、P355QL2、P460Q、P460QH、P460QL1、P460QL2、P500Q、P500QH、P500QL1、P500QL2、P690Q、P690QH、P690QL1、P690QL2淬火加回火(调质)从表3、表4的交货状态表中可以看出，欧洲标准与我国标准的不同在于：提出 “正火轧制可以代替正火”、并专门对TMCP（热机械轧制）交货的钢材制定了标准，侧重于体现轧制新工艺、新技术的应用；而我国标准对于高强度级别的钢板则侧重于进行热处理。6. 表面质量EN10028-1要求对于EN10028-2至-6的钢板执行EN10163-2的B2级，而我国标准的表面质量则包含在各个产品标准中（其具体描述是一致的）。二者的对比如下：相同：都不允许存在裂纹、汽泡、折叠缺陷，钢板缺陷下的厚度和有害缺陷修磨后的厚度不得小于钢板标准偏差范围内的最小厚度。此外，对于不同厚度的钢板，允许存在的缺陷深度有具体规定。不同：GB3531、GB6654、GB19189不允许存在缺陷增加夹杂和结疤等，没提及焊接修理。而EN10163-2中明确规定，在合同中注明并获认可时，可采用焊接方法进行修理。7. 力学及工艺性能基本保证项目：力学及工艺性能基本保证项目的对比表见表7。表7中国标准基本保证项目欧洲标准基本保证项目GB3531、GB6654、GB19189常温拉伸（测定下屈服强度）、横向V型冲击、180弯曲试验EN10028-1常温拉伸（测定上屈服强度）、横向V型冲击由表7可见，中国标准与欧洲标准的基本不同有以下两点：1）欧洲标准规定测定上屈服强度，中国标准则规定测定下屈服强度。2）欧洲标准没有弯曲试验要求，中国标准则有弯曲试验要求。另外，对于低合金高强度钢的冲击韧性，欧洲标准针对不同的钢种，规定了系列冲击温度及冲击功值，供用户选择使用(EN10028-2除外)；而中国标准则仅规定单一温度及冲击功值。示例如下：选择可与16MnDR相对应的牌号P355NL1冲击韧性对比见表8。表8牌号及标准在下列温度下的最小冲击功值，J16MnDRGB3531横向6-36mm36-100mm-4027-3027P355NL1EN10028-3纵向横向-50-40-200+20-50-40-200+2027344755631620273440从表9中可以看出，除标准基本要求外，P355NL1的冲击韧性值规定较灵活，更利于用户的选择和使用。8. 检验规则二者的对比见表9。表9标准类别分批规则取样（常温拉伸、冲击）位置冲击功验收规则中国厚度6-16mm钢板，每批重量不大于15吨，厚度大于16mm钢板，每批重量不大于25吨。板宽1/4处，对于厚度大于60mm钢板，试样轴线还要在板厚1/4处。相同欧洲每一轧制板板宽1/4处拉伸试样：对于厚度30mm的钢板，拉伸试样或减薄至30mm,保留一个轧制表面或在板厚1/4处冲击试样：厚度40mm时，为近表面试样，距轧制表面2mm，厚度大于40mm时，试样轴线还要在板厚1/4处。 表9显示出，欧洲标准的分批规则要严于中国标准，与美国ASME SA20M标准规定相一致。此外，考虑整张钢板性能的稳定性，GB19189及欧洲标准对于长度大于15m的钢板，还要求取2个样（取在产品两端），这一点要严于国内标准GB6654-1996和GB3531-1996。9. 对国内标准的几点建议9.1应制订通用标准，把产品标准相同之处（如尺寸偏差、表面质量、取样及制样、检验规则等）纳入通用标准中，使通用标准和各产品标准形成一个有机统一的整体，且各产品标准使用起来比较简便。9.2对于非合金钢，应参照欧洲标准采用屈服点级别来表示钢牌号，且规定测定上屈服强度，与国际接轨，应规定其系列冲击温度及冲击功值，供用户选择使用，以体现标准的灵活性。9.3 TMCP是当代先进的冶金技术，在标准中应得以体现，因此，应专门制订TMCP压力容器用钢产品标准；在其它产品标准中，交货状态为正火时，增加“正火可由正火轧制代替”，体现轧制新工艺、新技术的具体应用。9.4在GB3531低温压力容器用钢中，增加超低温钢牌号，形成低温钢牌号的系列化。9.5在GB6654中增加CrMo钢牌号，以满足市场需要。9.6基本保证项目与协议项目分开来写，使标准条款清晰，便于使用。