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《固定式壓力容器安全技術監(jiān)察規(guī)程》（TSG 21-2016） 

2   材  料

2.1   材料通用要求

2.1.1  基本要求

1)   壓力容器的選材應當考慮材料的力學性能、物理性能、工藝性能和與介質的相容性；

2)   壓力容器材料的性能、質量、規(guī)格與標志，應當符合相應材料的國家標準或者行業(yè)標準的規(guī)定；

3)   壓力容器材料制造單位應當在材料的明顯部位作出清晰、牢固的出廠鋼印標志或者采用其他可以追溯的標志；

4)   壓力容器材料制造單位應當向材料使用單位提供質量證明書，材料質量證明書的內容應當齊全、清晰并且印制可以追溯的信息化標識，加蓋材料制造單位質量檢驗章；

5)   壓力容器制造、改造、修理單位從非材料制造單位取得壓力容器材料時，應當取得材料制造單位提供的質量證明書原件或者加蓋了材料經(jīng)營單位公章和經(jīng)辦負責人簽字(章)的復印件；

6)   壓力容器制造、改造、修理單位應當對所取得的壓力容器材料及材料質量證明書的真實性和一致性負責；

7)   非金屬壓力容器制造單位應當有可靠的方法確定原材料或者壓力容器成型后的材質在腐蝕環(huán)境下使用的可靠性，必要時進行試驗驗證。

2.1.2  境外牌號材料的使用

2.1.2.1境外材料制造單位制造的材料

1)   境外牌號材料應當是境外壓力容器現(xiàn)行標準規(guī)范允許使用并且境外已有在相似工作條件下使用實例的材料，其使用范圍應當符合相應標準規(guī)范的規(guī)定；

2)   境外牌號材料的性能不得低于本規(guī)程的基本要求(如磷、硫含量，沖擊試樣的取樣部位、取樣方向和沖擊吸收能量指標，斷后伸長率等)；

3)   材料質量證明書應當滿足本規(guī)程 2.1.1 的規(guī)定；

4)   壓力容器制造、改造、修理單位應當對實物材料與材料質量證明書進行審查，并且對主要受壓元件材料的化學成分和力學性能進行驗證性復驗，復驗結果實測值符合本規(guī)程以及相應材料標準的要求后，方可投料使用；

5)   用于焊接結構壓力容器受壓元件的材料，壓力容器制造、改造、修理單位在首次使用前，應當掌握材料的焊接性能并且進行焊接工藝評定；

6)   主要受壓元件采用未列入本規(guī)程協(xié)調標準的標準抗拉強度下限值大于

7)   540MPa 的低合金鋼，或者用于設計溫度低于－40℃的低合金鋼，材料制造單位應當按照本規(guī)程 1.9 的規(guī)定通過新材料技術評審，方可允許使用。

2.1.2.2境內材料制造單位制造的鋼板(帶)

境內材料制造單位制造的境外牌號鋼板(帶)，應當符合本規(guī)程 2.1.2.1 的各項要求，并且應當制定企業(yè)標準。

2.1.2.3境外牌號材料的選用

設計單位若選用境外牌號的材料，在設計文件中應當注明其滿足 2.1.2.1 中的各項要求。

2.1.3新材料的使用

2.1.3.1未列入本規(guī)程協(xié)調標準的材料

主要受壓元件采用未列入本規(guī)程協(xié)調標準的材料，試制前材料的研制單位應當進行系統(tǒng)的試驗研究工作，并且按照本規(guī)程 1.9 的規(guī)定通過新材料技術評審。

2.1.3.2材料制造單位首次制造的鋼材

材料制造單位首次制造用于壓力容器的標準抗拉強度下限值大于 540MPa 的低合金鋼，或者用于壓力容器設計溫度低于－40℃的低合金鋼，應當按照本規(guī)程 1.9 的規(guī)定通過新材料技術評審。

2.1.4  材料投用和標志移植

(1)壓力容器制造、改造、修理單位應當保證所使用的壓力容器材料符合本規(guī)程的要求，并且在材料進貨檢驗時審查材料質量證明書和材料標志；對不能確定質量證明書的真實性或者對性能、化學成分有懷疑的主要受壓元件材料，應當進行復驗，確認符合本規(guī)程及相應材料標準的要求后，方可投料使用；

(2)對于外購的第Ⅲ類壓力容器用Ⅳ級鍛件，應當進行復驗；

(3)用于壓力容器受壓元件的材料在分割前應當進行標志移植，保證材料具有可追溯性。

2.1.5材料代用

壓力容器制造、改造、修理單位對受壓元件的材料代用，應當事先取得原設計單位的書面批準，并且在竣工圖上做詳細記錄。

2.2   金屬材料技術要求

2.2.1鋼材技術要求

2.2.1.1熔煉方法

壓力容器受壓元件用鋼，應當是氧氣轉爐或者電爐冶煉的鎮(zhèn)靜鋼。對標準抗拉強度下限值大于 540MPa 的低合金鋼鋼板和奧氏體-鐵素體不銹鋼鋼板，以及用于設計溫度低于-20℃的低溫鋼板和低溫鋼鍛件，還應當采用爐外精煉工藝。

2.2.1.2化學成分(熔煉分析)

2.2.1.2.1  用于焊接的碳素鋼和低合金鋼

碳素鋼和低合金鋼鋼材碳(C) 、磷(P) 、硫(S) 的含量， C ≤ 0.25 ％、P ≤0.035％、S≤0.035％。

2.2.1.2.2  壓力容器專用鋼中的碳素鋼和低合金鋼

壓力容器專用鋼中的碳素鋼和低合金鋼(鋼板、鋼管和鋼鍛件)，其磷、硫含量應當符合以下要求：

1)   (1) 標準抗拉強度下限值小于或者等于   540MPa   的鋼材， P≤ 0.030 ％、S≤0.020％；

2)   (2)標準抗拉強度下限值大于   540MPa   的鋼材，P≤0.025％、S≤0.015％；

3)   (3)用于設計溫度低于－20℃并且標準抗拉強度下限值小于或者等于 540MPa 的鋼材，P≤0.025％、S≤0.012％；

4)   (4)用于設計溫度低于－20℃并且標準抗拉強度下限值大于  540MPa  的鋼材，P≤0.020％、S≤0.010％。

2.2.1.3力學性能

2.2.1.3.1  沖擊吸收能量

厚度不小于 6mm 的鋼板、直徑和厚度可以制備寬度為 5mm 小尺寸沖擊試樣的鋼管、任何尺寸的鋼鍛件，按照設計要求的沖擊試驗溫度下的 V  型缺口試樣沖擊吸收能量( KV2 )指標應當符合表 2-1 的規(guī)定。

表 2-1 碳素鋼和低合金鋼(鋼板、鋼管和鋼鍛件)沖擊吸收能量(注 2-1)

注 2-1：

1)   試樣取樣部位和方向應當符合相應鋼材標準的規(guī)定；

2)   沖擊試驗每組取 3 個標準試樣(寬度為 10mm)，允許 1 個試樣的沖擊吸收能量數(shù)值低于表列數(shù)值，但不得低于表列數(shù)值的 70％；

3)   當鋼材尺寸無法制備標準試樣時，則應當依次制備寬度為 7.5mm 和 5mm 的小尺寸沖擊試樣，其沖擊吸收能量指標分別為標準試樣沖擊吸收能量指標的 75％和 50％；

4)   鋼材標準中沖擊吸收能量指標高于表 2-1 規(guī)定的鋼材，還需要符合相應鋼材標準的規(guī)定。

2.2.1.3.2  斷后伸長率

1)   壓力容器受壓元件用鋼板、鋼管和鋼鍛件的斷后伸長率( A )應當符合本規(guī)程以及相應鋼材標準的規(guī)定；

2)   焊接結構用碳素鋼、低合金高強度鋼和低合金低溫鋼鋼板，其斷后伸長率指標應當符合表 2-2 的規(guī)定；

3)   (3)采用不同尺寸試樣的斷后伸長率指標，應當按照 GB/T 17600.1《鋼的伸長率換算  第 1 部分：碳素鋼和低合金鋼》和 GB/T  17600.2《鋼的伸長率換算   第 2 部分：奧氏體鋼》進行換算，換算后的指標應當符合本條規(guī)定。

表 2-2 鋼板斷后伸長率指標(注 2-2)

注 2-2：鋼板標準中斷后伸長率指標高于本表規(guī)定的，還應當符合相應鋼板標準的規(guī)定。

2.2.1.4鋼板超聲檢測

2.2.1.4.1  檢測要求

厚度大于或者等于 12mm 的碳素鋼和低合金鋼鋼板(不包括多層壓力容器的層板) 用于制造壓力容器主要受壓元件時，凡符合下列條件之一的，應當逐張進行超聲檢測：

a)   盛裝毒性危害程度為極度、高度危害介質的；

b)   在濕 H2S 腐蝕環(huán)境中使用的；

c)   設計壓力大于或者等于 10MPa 的；

d)   產品標準或者設計者要求逐張進行超聲檢測的。

2.2.1.4.2  檢測合格標準

鋼板超聲檢測應當按照 NB/T 47013《承壓設備無損檢測》的規(guī)定進行。符合本規(guī)程 2.2.1.4.1 第(1)項至第(3)項的鋼板，合格等級不低于Ⅱ級；符合本規(guī)程 2.2.1.4.1 第(4)項的鋼板，合格等級按照相應產品標準或者設計文件的規(guī)定。

2.2.1.5超高壓容器用鋼專項要求

2.2.1.5.1  化學成分(熔煉分析)

超高壓容器用鋼鍛件，應當經(jīng)爐外精煉工藝冶煉并且經(jīng)真空處理， P ≤0.012%、S≤ 0.005%，并且嚴格限定鋼中氫(H) 、氧(O) 、氮(N) 氣體含量及砷(As)、錫(Sn)、銻(Sb)、鉛(Pb)、鉍(Bi)等有害痕量元素的含量。

2.2.1.5.2  力學性能

超高壓容器受壓元件用鋼鍛件的制造單位，應當提供室溫力學性能，包括屈服強度、抗拉強度、斷后伸長率、斷面收縮率、夏比(V 型缺口)沖擊吸收能量和側膨脹值，以及設計溫度下材料的屈服強度、抗拉強度、斷后伸長率和斷面收縮率。其中 KV2 ≥47J，LE≥0.53mm， 當 Rm ≤880MPa  時 ， A ≥16%； 當 Rm ＞880MPa  時 ， A≥14%。

當改變冶煉、鍛造或者熱處理工藝時，還應當提供鍛件的斷裂韌性( KIC )和韌脆轉變溫度(FATT50)，其中 KIC ≥130MPa•m 。

2.2.1.6非焊接瓶式容器用鋼專項要求(注 2-3)

2.2.1.6.1  瓶體用鋼材

2.2.1.6.1.1冶煉和熱處理

1)   瓶體用鋼材應當采用電爐或者氧氣轉爐冶煉，加爐外精煉并且經(jīng)過真空處理；

2)   瓶體在加工成型以后，進行調質(淬火+回火)熱處理，熱處理后的瓶體金相組織應當為回火索氏體。

2.2.1.6.1.2化學成分和力學性能

(1)盛裝氫氣、天然氣和甲烷等壓縮氣體用瓶式容器，其瓶體用鋼材化學成分，C≤0.35%、P≤0.015%、S≤0.008%；經(jīng)熱處理后瓶體力學性能， Rm ≤880MPa、屈強比( ReL    Rm  ， ReL 為屈服強度)≤0.86、A≥20%； 設計要求的沖擊試驗溫度下的KV2  ≥47J，LE≥0.53mm，橫向取樣；

(2)盛裝本條第(1)項以外其他壓縮氣體用瓶式容器，其瓶體用鋼材化學成分，P≤ 0.020%、S≤ 0.010%；經(jīng)熱處理后瓶體力學性能， Rm ≤ 1060MPa 、 ReL  Rm ≤0.90、A≥16%； 設計要求的沖擊試驗溫度下的 KV2 ≥47J， LE≥0.53mm，橫向取樣。

2.2.1.6.1.3超聲檢測

瓶體用鋼材應當按照 NB/T 47013 進行 100%超聲檢測，合格級別為Ⅰ級。

2.2.1.6.2  端塞用鋼材

端塞用鋼材應當與瓶體材料相匹配并且采用鋼鍛件，鋼鍛件應當符合  NB/T47008《承壓設備用碳素鋼和合金鋼鍛件》、NB/T 47009《低溫承壓設備用低合金鋼鍛件》或者 NB/T 47010《承壓設備用不銹鋼和耐熱鋼鍛件》的規(guī)定。與介質接觸并且公稱直徑大于或者等于 50mm 的鋼鍛件，不得低于Ⅲ級；其余鍛件，不得低于Ⅱ 級。

2.2.1.7儲氣井用鋼專項要求

2.2.1.7.1  井管和接箍用鋼管 力學性能應當符合以下要求：

(1)當標準抗拉強度下限值  689MPa＜ Rm ≤750MPa  時， ReLRm    ≤0.90，斷后伸長率     A≥18%，設計要求的沖擊試驗溫度下的  KV2  ≥41J(橫向取樣，下同)，LE≥0.53mm；

(2)當  750MPa< Rm ≤810MPa  時， ReL0.53mm；

(3)當  810MPa< Rm ≤870MPa  時， ReLRm ≤0.91、A≥17%、 KV2 ≥47J，LE≥Rm ≤0.93、A≥15%、 KV2 ≥54J，LE≥0.53mm。

2.2.1.7.2  井口裝置與井底裝置用鋼材

儲氣井井口裝置與井底裝置的主要受壓元件的材料，應當采用 Cr-Mo 鋼鍛件， 級別為Ⅲ級以上(包括Ⅲ級)，符合 NB/T 47008 的要求。

2.2.1.8簡單壓力容器用鋼專項要求

簡單壓力容器用碳素鋼應當滿足以下要求：

1)   供貨狀態(tài)為熱軋或者正火的鎮(zhèn)靜鋼；

2)   化學成分，C≤0.25％、S≤0.045％、P≤0.045％；

3)   室溫下標準抗拉強度下限值小于 510MPa。

注 2-3：非焊接瓶式容器、儲氣井、簡單壓力容器的含義見附件 A。

2.2.2  復合鋼板專項要求

壓力容器用復合鋼板應當按照產品標準的規(guī)定選用，并且符合以下要求：

a)   復合鋼板復合界面的結合剪切強度，不銹鋼-鋼復合板不小于 210MPa，鎳-鋼復合板不小于 210MPa，鈦-鋼復合板不小于 140MPa，銅-鋼復合板不小于 100MPa， 鋯-鋼復合板不小于 140MPa；

b)   復合鋼板基層材料的使用狀態(tài)符合產品標準的規(guī)定；

c)   碳素鋼和低合金鋼基層材料(包括鋼板和鋼鍛件)按照基層材料標準的規(guī)定進行沖擊試驗，沖擊吸收能量合格指標符合基層材料標準或者訂貨合同的規(guī)定。

2.2.3  鑄鐵容器技術要求

2.2.3.1鑄鐵材料的使用限制

鑄鐵不得用于制造盛裝毒性危害程度為極度、高度或者中度危害介質，以及設計壓力大于或者等于 0.15MPa 的易爆介質壓力容器的受壓元件，也不得用于制造管殼式余熱鍋爐的受壓元件，不允許拼接、焊補。

壓力容器允許選用以下鑄鐵材料：

(1)灰鑄鐵，牌號為 HT200、HT250、HT300 和 HT350；

(2)球墨鑄鐵，牌號為 QT350-22R、QT350-22L、QT400-18R 和 QT400-18L。

2.2.3.2鑄鐵容器設計壓力、溫度限制

(1)灰鑄鐵容器，設計壓力不大于 0.8MPa，設計溫度范圍為 10℃～200℃；

(2)球墨鑄鐵容器，設計壓力不大于 1.6MPa，QT350-22R 和 QT400-18R 的設計溫度范圍為 0℃～300℃，QT400-18L 的設計溫度范圍為－10℃～300℃，QT350-22L 的設計溫度范圍為-20℃～300℃。

2.2.4  鑄鋼容器技術要求

2.2.4.1鑄鋼材料的使用限制

鑄鋼不得用于制造盛裝毒性危害程度為極度、高度或者中度危害介質，濕  H2S腐蝕環(huán)境，以及設計壓力大于或者等于 0.4MPa 的易爆介質壓力容器的受壓元件。

2.2.4.2鑄鋼材料的冶煉和化學成分

鑄鋼應當是采用電爐或者氧氣轉爐冶煉的鎮(zhèn)靜鋼，其化學成分(熔煉分析)中的P≤0.035%、S≤0.035%；可焊鑄鋼材料化學成分中的   C≤0.25%、P≤0.025%、S≤0.025%；高合金奧氏體耐熱鑄鋼還應當采用爐外精煉工藝或者電渣重熔，其化學成分中的    P≤0.035%、S≤0.020%。

2.2.4.3鑄鋼材料的性能

壓力容器受壓元件用鑄鋼應當在相應的材料國家標準或者行業(yè)標準中選用，并且在產品質量證明書中注明鑄造選用的材料牌號。其室溫下標準抗拉強度下限值小于 540MPa、 A ≥17%；設計溫度下的 KV2 ≥27J。

2.2.4.4鑄鋼容器設計壓力、溫度限制

(1)碳鋼或者低合金碳錳鋼容器，設計壓力不大于  2.5MPa，設計溫度范圍為-20℃～400℃；

(2) 低合金鉻鉬鋼容器，設計壓力不大于  4.0MPa，設計溫度范圍為  0 ℃～450℃；

(3)高合金奧氏體耐熱鋼容器，設計壓力不大于 4.0MPa，設計溫度上限參考同牌號鍛鋼。

2.2.5  有色金屬容器技術要求

2.2.5.1通用要求

壓力容器用有色金屬(鋁、鈦、銅、鎳、鋯及其合金等)應當符合以下要求：

(1)用于制造壓力容器的有色金屬，其技術要求符合產品標準的規(guī)定，如有特殊要求，需要在設計圖樣或者相應的技術文件中注明；

(2)壓力容器制造單位建立嚴格的保管制度，并且設專門場所，與碳鋼、低合金鋼分開存放。

2.2.5.2鋁和鋁合金容器

鋁和鋁合金用于壓力容器受壓元件時，應當符合以下要求：

(1)設計壓力不大于 16MPa；

(2)含鎂量大于或者等于  3％的鋁合金(如  5083、5086)，其設計溫度范圍為-269℃～65℃；其他牌號的鋁和鋁合金，其設計溫度范圍為－269℃～200℃。

2.2.5.3銅和銅合金容器

純銅和黃銅用于壓力容器受壓元件時，其設計溫度不高于 200℃。

2.2.5.4鈦和鈦合金容器

鈦和鈦合金用于壓力容器受壓元件時，應當符合以下要求：

(1) 鈦和鈦合金的設計溫度不高于   315 ℃，鈦- 鋼復合板的設計溫度不高于350℃；

(2)用于制造壓力容器殼體的鈦和鈦合金在退火狀態(tài)下使用。

2.2.5.5鎳和鎳合金容器

鎳和鎳合金用于壓力容器受壓元件時，應當在退火或者固溶狀態(tài)下使用。

2.2.5.6鉭、鋯、鈮及其合金容器

鉭、鋯、鈮及其合金用于壓力容器受壓元件時，應當在退火狀態(tài)下使用。鉭和鉭合金設計溫度不高于 250℃，鋯和鋯合金設計溫度不高于 375℃，鈮和鈮合金設計溫度不高于 220℃。

2.2.6焊接材料

(1)用于壓力容器受壓元件焊接的材料，應當保證焊縫金屬的拉伸性能滿足母材標準規(guī)定的下限值，沖擊吸收能量滿足本規(guī)程表 2-1 的規(guī)定；當需要時，其他性能也不得低于母材的相應要求；

(2)焊接材料應當滿足相應焊材標準和產品標準的要求，并且附有質量證明書和清晰、牢固的標志；

(3)壓力容器制造、改造、修理單位應當建立并且嚴格執(zhí)行焊接材料驗收、復驗、保管、烘干、發(fā)放和回收制度。

2.3 非金屬材料技術要求

2.3.1  石墨壓力容器材料

2.3.1.1石墨材料的一般要求

(1)用于制造壓力容器的石墨材料應當進行工藝評定(包括浸漬工藝評定和復合物材料成型工藝評定)，工藝評定報告(CMQ)和工藝評定規(guī)程(CMS)應當由制造單位技術負責人批準，經(jīng)過監(jiān)督檢驗人員確認；對于評定合格的工藝和材料，應當定期進行驗證(每 6 個月至少一次)；

(2)用于制造壓力容器的石墨材料和粘接劑，應當與工藝評定規(guī)程中規(guī)定的材料相一致，并且具有可追溯性；

(3)用于制造石墨材料和粘接劑的原材料，應當在工藝評定報告中記錄其來源和等級。

2.3.1.2石墨材料的性能要求

石墨材料的力學性能應當符合表 2-3 的要求。

表 2-3 石墨材料力學性能要求

2.3.1.3粘接劑要求

粘接劑應當進行性能評定，粘接劑力學性能應當符合表 2-4 的要求。

表 2-4 粘接劑力學性能要求

注 2-4：粘接劑指石墨填充料、合成樹脂和固化劑的混合物。

2.3.2  纖維增強塑料壓力容器材料

2.3.2.1纖維增強材料

用于制造纖維增強塑料壓力容器的纖維增強材料應當與樹脂有良好的浸潤性， 并且滿足設計要求。制造單位應當檢測纖維最小強度，其值不得小于纖維制品標稱性能的 90%。

2.3.2.2樹脂基體

用于制造纖維增強塑料壓力容器的樹脂應當與設計文件的選材一致，使用前應當復驗其熱變形溫度，其值應當高于壓力容器設計溫度 20℃以上。

2.3.2.3粘接材料性能要求

粘接所用材料的性能不得低于被粘接元件所用材料的性能。

2.3.2.4熱塑性塑料襯里

熱塑性塑料襯里與纖維增強塑料結構層的層間剪切強度不得小于 5MPa。