SA387Gr11Cl2 材料技术

中英俄三语对照文档 | Trilingual Document (Chinese, English, Russian)

材料概述

SA387Gr11Cl2(执行标准SA387/SA387M)是一种美标压力容器用铬-钼合金钢板,因其优异的耐高温抗氢腐蚀和良好的力学性能,在石油化工、电力能源等领域的关键设备中应用广泛。

化学成分

SA387Gr11Cl2的化学成分精密配比,是其卓越性能的基础。其关键元素含量范围如下(%):

元素 含量范围
碳(C) 0.05-0.17
锰(Mn) 0.40-0.65
磷(P) ≤ 0.025
硫(S) ≤ 0.025
硅(Si) 0.50-0.80
铬(Cr) 1.00-1.50
钼(Mo) 0.45-0.65

其成分设计注重低磷、低硫,以减少回火脆化倾向并提高钢的纯净度。铬(Cr)钼(Mo)的搭配则赋予了钢板优异的高温强度抗氢腐蚀能力。

力学性能

SA387Gr11Cl2在室温和高温下均表现出色且稳定的力学性能,是其作为承压设备材料的安全保证。

性能指标 要求值
抗拉强度, MPa 515-690
屈服强度, MPa ≥ 310
伸长率, % ≥ 18
冲击功(-30°C), J ≥ 41

热处理与交货状态

为确保性能,SA387Gr11Cl2需进行严格的热处理,通常以正火(Normalizing)+回火(Tempering)状态交货。

正火温度: 通常在910-930℃,用于细化晶粒,均匀组织。

回火温度: ≥705℃(通常≥720℃),用于消除内应力,稳定组织,确保韧性和强度匹配。

模拟焊后热处理(Simulated PWHT)是重要环节,用以验证材料经制造环节热处理后性能仍合格,通常采用690±14℃保温6-20小时的处理制度。

主要应用领域

SA387Gr11Cl2因其独特性能,被广泛应用于以下苛刻环境的设备制造:

  • 石油化工: 加氢反应器、脱硫反应器、高压换热器、催化裂化装置关键部件
  • 煤化工与化肥: 煤气化炉、合成氨反应器、变换炉
  • 电力工业: 电站锅炉中的过热器、再热器、集箱(适用于中高温高压环境)
  • 核电领域: 用于核反应堆辅助系统的压力容器和管道
  • 新能源与环保: 高效热交换系统、先进储能装置、脱硫脱硝等环保设备

加工与制造

SA387Gr11Cl2具有良好的加工性和焊接性。

焊接: 需采用匹配的低合金钢焊材,并严格控制预热温度和层间温度。焊后必须进行焊后热处理(PWHT),通常是在690-710℃左右保温一段时间,以消除焊接残余应力,恢复热影响区性能。

检测: 为确保质量,钢板需经过超声波探伤、磁粉检测等无损检测方法检验内部和表面缺陷。

其他重要信息

与国标牌号对应: SA387Gr11Cl2与国标GB/T713中的14Cr1MoR牌号在成分和性能上非常接近,在厚度≤100mm时often used as a substitute,但需注意具体技术要求的差异。

复合板材料: SA387Gr11Cl2也常作为基层材料,与不锈钢(如410S)通过轧制复合成双金属复合板,兼顾基层的强度与覆层的耐腐蚀或耐磨性,性价比高。

总结

SA387Gr11Cl2(SA387/SA387M)是一种技术成熟、性能可靠的铬-钼合金压力容器钢板。它通过精细的化学成分设计和严格的热处理工艺,完美平衡了高强度、优良韧性以及卓越的抗氢腐蚀和耐高温性能。这使得它在能源、化工等领域的重大装备项目中成为不可替代的关键材料。

Material Overview

SA387Gr11Cl2 (Standard SA387/SA387M) is an American standard chromium-molybdenum alloy steel plate for pressure vessels. Due to its excellent high-temperature resistance, hydrogen corrosion resistance, and good mechanical properties, it is widely used in critical equipment in petrochemical, power energy, and other fields.

Chemical Composition

The precise chemical composition of SA387Gr11Cl2 is the foundation of its excellent performance. The key element content ranges are as follows (%):

Element Content Range
Carbon (C) 0.05-0.17
Manganese (Mn) 0.40-0.65
Phosphorus (P) ≤ 0.025
Sulfur (S) ≤ 0.025
Silicon (Si) 0.50-0.80
Chromium (Cr) 1.00-1.50
Molybdenum (Mo) 0.45-0.65

Its composition design focuses on low phosphorus and low sulfur to reduce temper embrittlement tendency and improve steel purity. The combination of chromium (Cr) and molybdenum (Mo) gives the steel plate excellent high-temperature strength and hydrogen corrosion resistance.

Mechanical Properties

SA387Gr11Cl2 exhibits excellent and stable mechanical properties at both room temperature and high temperatures, ensuring its safety as a pressure equipment material.

Property Requirement
Tensile Strength, MPa 515-690
Yield Strength, MPa ≥ 310
Elongation, % ≥ 18
Impact Energy (-30°C), J ≥ 41

Heat Treatment and Delivery Condition

To ensure performance, SA387Gr11Cl2 requires strict heat treatment and is usually delivered in normalizing + tempering condition.

Normalizing Temperature: Usually 910-930°C, used to refine grains and homogenize the structure.

Tempering Temperature: ≥705°C (usually ≥720°C), used to eliminate internal stress, stabilize the structure, and ensure matching of toughness and strength.

Simulated Post Weld Heat Treatment (Simulated PWHT) is an important step to verify that the material's performance remains qualified after the heat treatment in the manufacturing process. It usually adopts a treatment system of 690±14°C for 6-20 hours.

Main Application Fields

Due to its unique properties, SA387Gr11Cl2 is widely used in equipment manufacturing for the following harsh environments:

  • Petrochemical Industry: Hydrogenation reactors, desulfurization reactors, high-pressure heat exchangers, key components of catalytic cracking units
  • Coal Chemical and Fertilizer Industry: Coal gasifiers, synthetic ammonia reactors, shift converters
  • Power Industry: Superheaters, reheaters, headers in power station boilers (suitable for medium and high temperature and high pressure environments)
  • Nuclear Power Field: Pressure vessels and pipelines for nuclear reactor auxiliary systems
  • New Energy and Environmental Protection: High-efficiency heat exchange systems, advanced energy storage devices, environmental protection equipment such as desulfurization and denitrification

Processing and Manufacturing

SA387Gr11Cl2 has good processability and weldability.

Welding: Matching low-alloy steel welding materials must be used, and preheating temperature and interpass temperature must be strictly controlled. Post Weld Heat Treatment (PWHT) must be performed after welding, usually at around 690-710°C for a period of time, to eliminate welding residual stress and restore the performance of the heat-affected zone.

Testing: To ensure quality, the steel plate must be inspected for internal and surface defects by non-destructive testing methods such as ultrasonic testing and magnetic particle testing.

Other Important Information

Correspondence with Chinese Standard Grade: SA387Gr11Cl2 is very close to the Chinese standard GB/T713 grade 14Cr1MoR in composition and performance. It is often used as a substitute when the thickness is ≤100mm, but attention should be paid to the differences in specific technical requirements.

Clad Plate Material: SA387Gr11Cl2 is also often used as a base material and composited with stainless steel (such as 410S) through rolling to form bimetallic clad plates, which combine the strength of the base layer with the corrosion resistance or wear resistance of the cladding layer, offering high cost performance.

Summary

SA387Gr11Cl2 (SA387/SA387M) is a technically mature and reliable chromium-molybdenum alloy steel plate for pressure vessels. Through fine chemical composition design and strict heat treatment process, it perfectly balances high strength, excellent toughness, and outstanding hydrogen corrosion resistance and high temperature performance. This makes it an irreplaceable key material in major equipment projects in energy, chemical and other fields.

Обзор материала

SA387Gr11Cl2 (стандарт SA387/SA387M) представляет собой американскую стандартную хромомолибденовую легированную сталь для сосудов под давлением. Благодаря своим превосходным характеристикам жаростойкости, устойчивости к водородной коррозии и хорошим механическим свойствам, она широко используется в критическом оборудовании в нефтехимической, энергетической и других отраслях.

Химический состав

Точный химический состав SA387Gr11Cl2 является основой его превосходных характеристик. Диапазоны содержания ключевых элементов следующие (%):

Элемент Содержание
Углерод (C) 0.05-0.17
Марганец (Mn) 0.40-0.65
Фосфор (P) ≤ 0.025
Сера (S) ≤ 0.025
Кремний (Si) 0.50-0.80
Хром (Cr) 1.00-1.50
Молибден (Mo) 0.45-0.65

Конструкция состава ориентирована на низкое содержание фосфора и серы для снижения склонности к отпускной хрупкости и повышения чистоты стали. Комбинация хрома (Cr) и молибдена (Mo) придает стальному листу превосходную прочность при высоких температурах и устойчивость к водородной коррозии.

Механические свойства

SA387Gr11Cl2 демонстрирует превосходные и стабильные механические свойства как при комнатной температуре, так и при высоких температурах, что обеспечивает его безопасность в качестве материала для оборудования под давлением.

极 <极>41
Свойство Требование
Предел прочности, МПа 515-690
Предел текучести, МПа ≥ 310
Относительное удлинение, % ≥ 18
Ударная вязкость (-30°C), Дж ≥

Термическая обработка и состояние поставки

Для обеспечения рабочих характеристик SA387Gr11Cl2 требует строгой термической обработки и обычно поставляется в состоянии нормализации + отпуска.

Температура нормализации: Обычно 910-930°C, используется для измельчения зерна и гомогенизации структуры.

Температура отпуска: ≥705°C (обычно ≥720°C), используется для устранения внутренних напряжений, стабилизации структуры и обеспечения соответствия ударной вязкости и прочности.

Имитация термической обработки после сварки (Simulated PWHT) является важным этапом для проверки того, что характеристики материала остаются соответствующими требованиям после термической обработки в процессе изготовления. Обычно применяется система обработки при 690±14°C в течение 6-20 часов.

Основные области применения

Благодаря своим уникальным свойствам, SA387Gr11Cl2 широко используется в производстве оборудования для следующих суровых условий:

  • Нефтехимическая промышленность: Реакторы гидрирования, реакторы десульфурации, теплообменники высокого давления, ключевые компоненты установок каталитического крекинга
  • Угольная химическая и удобрительная промышленность: Газификаторы угля, реакторы синтетического аммиака, конвертеры
  • Энергетическая промышленность: Пароперегреватели, промежуточные пароперегреватели, коллекторы в котлах электростанций (подходят для средних и высокотемпературных сред высокого давления)
  • Область ядерной энергетики: Сосуды под давлением и трубопроводы для вспомогательных систем ядерных реакторов
  • Новая энергетика и охрана окружающей среды: Высокоэффективные системы теплообмена, передовые устройства хранения энергии, оборудование для охраны окружающей среды, такое как десульфурация и денитрификация

Обработка и изготовление

SA387Gr11Cl2 обладает хорошей обрабатываемостью и свариваемостью.

Сварка: Необходимо использовать соответствующие сварочные материалы из низколегированной стали, а температура предварительного подогрева и межпроходная температура должны строго контролироваться. Термическая обработка после сварки (PWHT) должна выполняться после сварки, обычно при температуре около 690-710°C в течение определенного периода времени, чтобы устранить остаточные напряжения сварки и восстановить характеристики зоны термического влияния.

Контроль: Для обеспечения качества стальной лист должен проверяться на внутренние и поверхностные дефекты методами неразрушающего контроля, такими как ультразвуковой контроль и магнитопорошковый контроль.

Другая важная информация

Соответствие китайскому стандартному классу: SA387Gr11Cl2 очень близок к китайскому стандарту GB/T713 классу 14Cr1MoR по составу и характеристикам. Он часто используется как заменитель при толщине ≤100мм, но следует обращать внимание на различия в конкретных технических требованиях.

Материал биметаллических листов: SA387Gr11Cl2 также часто используется в качестве основного материала и комбинируется с нержавеющей сталью (такой как 410S) путем прокатки для формирования биметаллических clad-листов, которые сочетают прочность основного слоя с коррозионной стойкостью или износостойкостью плакирующего слоя, предлагая высокую стоимость Performance.

Резюме

SA387Gr11Cl2 (SA387/SA387M) является технически зрелой и надежной хромомолибденовой легированной сталью для сосудов под давлением. Благодаря тонкому проектированию химического состава и строгому процессу термической обработки, она идеально балансирует высокую прочность, превосходную ударную вязкость и выдающуюся устойчивость к водородной коррозии и высокотемпературные характеристики. Это делает ее незаменимым ключевым материалом в крупных проектах оборудования в энергетической, химической и других областях.

关键词 | Keywords | Ключевые слова

SA387Gr11Cl2 压力容器钢 Pressure vessel steel Сталь для сосудов давления 铬钼合金钢 Chromium-molybdenum alloy steel Хромомолибденовая сталь 耐高温钢 High-temperature resistant steel Жаростойкая сталь 抗氢腐蚀钢 Hydrogen corrosion resistant steel Сталь устойчивая к водородной коррозии 石油化工材料 Petrochemical material Нефтехимический материал 电力能源材料 Power energy material Энергетический материал