肖羽王平安竇興華郭晶

（大連日立機(jī)械設(shè)備有限公司設(shè)計(jì)部)

使用國產(chǎn)16MnR和Q345R鋼板建造ASME規(guī)范產(chǎn)品的四條途徑

肖羽*王平安竇興華郭晶

（大連日立機(jī)械設(shè)備有限公司設(shè)計(jì)部)

由于材料標(biāo)準(zhǔn)GB 6654—1996和其中包含的鋼板品種16MnR已分別被GB 713—2008和其中的Q345R代替，致使很多人認(rèn)為ASME對(duì)我國16MnR鋼板的接受和認(rèn)可已失去了其實(shí)際意義。但仔細(xì)分析規(guī)范條文發(fā)現(xiàn)，情況并不像想象的那樣悲觀，仍有四條途徑可以使得繼續(xù)使用國產(chǎn)鋼板16MnR，甚至Q345R制造ASME規(guī)范產(chǎn)品。

ASME規(guī)范壓力容器國產(chǎn)鋼板規(guī)范途徑案例途徑重新發(fā)證重新標(biāo)識(shí)多重標(biāo)識(shí)

0 前言

經(jīng)我國有關(guān)部門努力，美國機(jī)械工程師學(xué)會(huì)（ASME）已經(jīng)批準(zhǔn)了使用我國16MnR鋼板制造ASME規(guī)范產(chǎn)品的申請(qǐng)。先是以第2506-1號(hào)案例的形式[1]同意有條件地使用，繼而從2008年起正式把該種材料接受為ASME規(guī)范材料，解除了規(guī)范案例中的若干限制。這本應(yīng)該是一件令人振奮和鼓舞的事情。但沒過多久，我國就宣布把包含16MnR鋼板的標(biāo)準(zhǔn)GB 6654—1996作廢[2]，由GB 713—2008[3]取代，以16MnR為等級(jí)標(biāo)識(shí)（grade designation）的材料也自此從我國標(biāo)準(zhǔn)中消失。與其相當(dāng)?shù)匿摪逶谛聵?biāo)準(zhǔn)中的等級(jí)標(biāo)識(shí)為Q345R。

ASME規(guī)范是以材料標(biāo)準(zhǔn)編號(hào)(specification number)和等級(jí)標(biāo)識(shí)來識(shí)別材料的，現(xiàn)在既然材料標(biāo)準(zhǔn)編號(hào)和等級(jí)標(biāo)識(shí)都改變了，因此從ASME規(guī)范的角度看，GB 6654中的16MnR和GB 713中的Q345R就應(yīng)該是兩種不同的材料。盡管GB 713附錄A中列有一份對(duì)照表，明確指出其中的Q345R就是GB 6654—1996中的16MnR的對(duì)等物，但ASME也絕對(duì)不會(huì)把它們當(dāng)作同一種材料看待。這樣ASME 2506-1號(hào)案例也好，2008年以后ASME規(guī)范關(guān)于16MnR鋼板的規(guī)定也好，似乎都失去了實(shí)際意義。我國有關(guān)部門以前所做的努力好像也等于付之東流了。這是目前國內(nèi)絕大多數(shù)人對(duì)此問題的看法。筆者也曾一度持這種消極觀點(diǎn)。

但經(jīng)過對(duì)規(guī)范的仔細(xì)研究，發(fā)現(xiàn)前途并不像開始想象的那樣悲觀。出路還是有的，而且還不止一條。這就是本文將要介紹的內(nèi)容。

1 ASME規(guī)范中與我國16MnR鋼板有關(guān)的規(guī)定

1.1 第2506-1號(hào)案例

該規(guī)范案例允許使用16MnR鋼板制造規(guī)范產(chǎn)品，但有若干條限制，即允許有條件地使用。其中主要限制條件是：

（1）只能用于制造按ASME規(guī)范第Ⅷ卷第1分冊(cè)設(shè)計(jì)的、承受內(nèi)壓的壓力容器或容器部件。

（2）最高設(shè)計(jì)溫度不能超過260℃。

（3）需要單獨(dú)使用16MnR鋼板進(jìn)行焊接工藝評(píng)定和焊工技能評(píng)定，以評(píng)定產(chǎn)品焊接使用的焊接工藝規(guī)程（WPS）和焊工技能（WPQ和WOPQ）。也就是說不能用同P-號(hào)，或同P-號(hào)和同組號(hào)其他規(guī)范材料評(píng)定的WPS焊接16MnR產(chǎn)品。反之，用16MnR鋼板評(píng)定的WPS也不能用于同P-號(hào)，或同P-號(hào)和同組號(hào)其他材料產(chǎn)品的焊接。

（4）產(chǎn)品的“制造廠數(shù)據(jù)報(bào)告”（manufacturer's data report）上必須加注“2506-1”規(guī)范案例編號(hào)。

該案例還給出了設(shè)計(jì)計(jì)算需要的最大許用應(yīng)力（maximum allowable stress），但不是按不同溫度給出的。關(guān)于焊后熱處理，也只說按P-號(hào)1材料考慮?？傊€顯得比較粗糙，不夠精細(xì)。

1.2 規(guī)范規(guī)定

自2008年起ASME規(guī)范關(guān)于16MnR鋼板的規(guī)定已經(jīng)走出了“案例”階段，踏上了規(guī)范正規(guī)途徑。具體表現(xiàn)為：

（1）規(guī)范第Ⅱ卷A篇（Part A）正式引入了一項(xiàng)獨(dú)立的材料標(biāo)準(zhǔn)SA/GB 6654[4];

（2）規(guī)范第Ⅷ卷UCS篇正式把SA/GB-6654,16MnR鋼板當(dāng)作準(zhǔn)許使用的材料，列進(jìn)了允許使用的材料匯總表UCS-23中[5]；

（3）規(guī)范第Ⅸ卷QW-422正式給SA/GB 6654，16MnR鋼板分配了P-號(hào)和組號(hào)。由于16MnR鋼板的強(qiáng)度隨鋼板厚度增大而降低，所以規(guī)范分配給它們的P-號(hào)都為1，但組號(hào)隨強(qiáng)度不同分別為1或2[6]，見表1;

表1 ASME分配給16MnR鋼板的P-號(hào)和組號(hào)

（4）規(guī)范第Ⅱ卷D篇相關(guān)數(shù)據(jù)表給出了SA/GB 6654，16MnR鋼板設(shè)計(jì)計(jì)算需要的各種數(shù)據(jù)，如按P-號(hào)和組號(hào)給出的力學(xué)性能和許用應(yīng)力等，而且許用應(yīng)力是按不同溫度分別給出的，與案例相比，就顯得精細(xì)多了[7]。

隨著正式進(jìn)入規(guī)范，案例中那些限制也就解除了。具體說就是：

（1）不得制造承受外壓容器的限制沒有了。也就是說，既可以制造內(nèi)壓設(shè)備，也可以制造外壓設(shè)備。例如文獻(xiàn)[7]中的表1A就明確指出，設(shè)計(jì)承受外壓的容器時(shí)，使用SC-2號(hào)“外壓曲線圖”（external pressure chart）。

（2）既然分配了P-號(hào)和組號(hào)，必須使用16MnR鋼板評(píng)定焊接工藝規(guī)程和焊工技能的限制自然也就不復(fù)存在了。也就是說，焊接16MnR產(chǎn)品需要的焊接工藝規(guī)程（WPS）和焊工技能（WPQ和WOPQ）完全可以不用另行評(píng)定。因?yàn)槊總€(gè)持證單位都積累了很多用P-號(hào)1，或P-號(hào)1、組號(hào)1，或P-號(hào)1、組號(hào)2的其他規(guī)范材料評(píng)定過的WPS、WPQ和WOPQ，直接選用就是了。即使沒有適合的，需要現(xiàn)編制和評(píng)定，也不一定非使用16MnR鋼板做評(píng)定試板（test coupon）不可。當(dāng)然使用也可以。如果使用了，這樣評(píng)定的WPS、WPQ和WOPQ不僅可以用于16MnR產(chǎn)品的焊接，也可以用于其他同P-號(hào)，或同P-號(hào)和同組號(hào)材料產(chǎn)品的焊接。這就寬松得多了。

（3）設(shè)計(jì)計(jì)算需要的數(shù)據(jù)，如許用應(yīng)力也可以像其他規(guī)范材料一樣，從規(guī)范第Ⅱ卷D篇中去查找。

（4）制造廠數(shù)據(jù)報(bào)告不再需要加注案例編號(hào)。

2 使用國產(chǎn)16MnR和Q345R鋼板制造規(guī)范產(chǎn)品的四條途徑

2.1 規(guī)范正常途徑

既然目前國產(chǎn)鋼板16MnR已被ASME接受，上升為ASME正式規(guī)范材料了，所以也就可以走和其他規(guī)范材料相同的途徑。即根據(jù)每項(xiàng)具體產(chǎn)品的設(shè)計(jì)要求，走按ASME允許的材料標(biāo)準(zhǔn)采購材料的正常途徑。為此思想上先要明確幾個(gè)問題。

ASME并不親自制定材料標(biāo)準(zhǔn)，它只接受美國和其他國家以及國際知名組織的材料標(biāo)準(zhǔn)。經(jīng)審查，如果認(rèn)為適合，或經(jīng)稍微修改，認(rèn)為適合制造規(guī)范產(chǎn)品，就把它收錄在ASME規(guī)范材料卷中，算作ASME自己的材料標(biāo)準(zhǔn)。例如收錄在ASME規(guī)范最新版中的材料標(biāo)準(zhǔn)SA-516/SA-516M就是一份ASME材料標(biāo)準(zhǔn)，它的版次是2010年版加2010年和2011年增補(bǔ)。按此標(biāo)準(zhǔn)采購到的材料，標(biāo)識(shí)是SA-516或SA-516M，Gr.XX。該標(biāo)準(zhǔn)的原始編制單位是美國實(shí)驗(yàn)材料學(xué)會(huì)ASTM，對(duì)應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)編號(hào)是A 516/A 516M，版次是2006年版[8]。按后者采購到的材料標(biāo)識(shí)是A-516或A-516M,Gr.XX。所以SA 516/SA 516M和A 516/A 516M盡管內(nèi)容一字不差，完全相同（identical），但它們確實(shí)不是同一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)，而是雖有緊密關(guān)聯(lián)但卻不同的兩個(gè)標(biāo)準(zhǔn)。

同樣道理，收錄在ASME規(guī)范第Ⅱ卷A篇中的材料標(biāo)準(zhǔn)SA/GB 6654和我國的GB 6654—1996也不是同一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)。GB 6654—1996是中國標(biāo)準(zhǔn)，現(xiàn)在已經(jīng)宣布作廢了。GB/SA 6654是ASME材料標(biāo)準(zhǔn)，現(xiàn)在還生效，該標(biāo)準(zhǔn)的最新版次是2010年加2010年和2011年增補(bǔ)[8]。

既然16MnR是ASME材料標(biāo)準(zhǔn)SA/GB 6654中的材料，所以用它制造規(guī)范產(chǎn)品，應(yīng)該完全沒有問題。但是要記住，必須按SA/GB 6654采購材料，而不能直接按中國標(biāo)準(zhǔn)GB 6654采購材料。

另外，SA/GB 6654[8]和GB 6654[2]還是有一些微小差別的。具體有下述兩點(diǎn)：

（1）鋼板的化學(xué)成分除符合GB 6654的規(guī)定外，還要求滿足SA-20/SA-20M對(duì)非規(guī)定元素含量的限制[8]。SA-20/SA-20M要求限制的非規(guī)定元素共7種，見表2。與GB 6654對(duì)照發(fā)現(xiàn)，GB 6654對(duì)其中的3種元素也有限制，而且允許的極限含量完全在SA-20/SA-20M的控制界限之內(nèi)，只是對(duì)另外4種元素沒有限制。但GB 6654第5.1.1.2條還說，如供方能夠保證，那3種有限制的元素含量可以不分析。

表2 要求限制的非規(guī)定元素種類及允許的極限含量

（2）鋼板上的標(biāo)記系統(tǒng)中，材料標(biāo)準(zhǔn)編號(hào)和材料等級(jí)標(biāo)識(shí)必須是“SA/GB 6654，16MnR”，而不能是“GB 6654，16MnR”。當(dāng)然材料合格證也同樣如此。

只要走規(guī)范正常途徑，按SA/GB 6654采購材料，這些差別自然不是問題。如果按GB 6654采購材料，這些方面就是或可能成為問題，并因而構(gòu)成“不符合”（nonconformance），這是需要提出注意的。

該途徑是今后使用國產(chǎn)16MnR鋼板制造規(guī)范產(chǎn)品的主要途徑。只要SA/GB 6654不從ASME規(guī)范中刪除，這條路就一直能夠走下去。

2.2 案例途徑

ASME規(guī)范包括規(guī)范正文、每年的增補(bǔ)（addenda）、案例（cases）和解釋（interpretation）幾部分。它們都具有同等效力。規(guī)范每卷前言部分（foreword）都有明確說明：從批準(zhǔn)之日起，規(guī)范案例可以用做建造打規(guī)范鋼印產(chǎn)品的依據(jù)。自2008年始16MnR鋼板被正式接受為ASME規(guī)范材料這一事實(shí)，并不構(gòu)成對(duì)第2506-1號(hào)案例的否決。所以該案例現(xiàn)在仍然有效，可以用做建造規(guī)范產(chǎn)品的依據(jù)。

按該規(guī)范案例雖然要受前面1.1節(jié)中提到的那些限制，但也有好處。即可以直接按中國標(biāo)準(zhǔn)GB 6654—1996采購鋼板，或使用按該標(biāo)準(zhǔn)采購的庫存材料。材料按GB 6654，16MnR出證和標(biāo)記就行。另外SA 20/SA 20M中對(duì)那7種非規(guī)定元素的限制也可以不用特別考慮。在GB 6654—1996中的這7種元素都不是煉鋼時(shí)有意添加的，而是通過爐料或爐襯材料混入鋼中去的，含量都極低，SA 20/SA 20M的限制一般都能滿足。但按SA/GB 6654就得分析，結(jié)果還須顯示在質(zhì)量證明書中。如果走案例途徑，不分析、不顯示也無妨，因?yàn)榈?506-1號(hào)案例中并沒有這方面的特別要求。

2.3 重新出證和重新標(biāo)記

2.3.1 ASME規(guī)范選材基本原則

在選材方面，ASME規(guī)范的基本原則是，除個(gè)別條款特別允許者外，建造規(guī)范產(chǎn)品使用的材料必須符合ASME規(guī)范第Ⅱ卷中包含的某一材料標(biāo)準(zhǔn)，而且該材料標(biāo)準(zhǔn)還必須是規(guī)范產(chǎn)品建造所依據(jù)的規(guī)范建造卷所允許的。例如，SA/GB 6654既是規(guī)范第Ⅱ卷包含的材料標(biāo)準(zhǔn)之一，SA/GB 6654中的16MnR也是USC-23中包含和允許使用的材料之一[4，8]，因此可以用來建造按ASME規(guī)范第Ⅷ卷第1分冊(cè)建造的壓力容器。反之，GB 713既不是規(guī)范第Ⅱ卷包含的材料標(biāo)準(zhǔn)，GB 713中的Q345R也不是規(guī)范任何卷或篇中允許使用的材料，因此不能直接用來建造任何規(guī)范產(chǎn)品。

但是在ASME規(guī)范第Ⅰ卷中有一條PG-10[9]，第Ⅷ卷第1分冊(cè)中有一條UG-10[5，10]，允許把不是按規(guī)范允許標(biāo)準(zhǔn)生產(chǎn)和標(biāo)識(shí)的材料，通過重新出證（recertification）或重新標(biāo)記（remarking）轉(zhuǎn)化為符合規(guī)范允許標(biāo)準(zhǔn)的材料。也就是說，通過這套程序可以把GB 713中的Q345R[3]轉(zhuǎn)變成SA/GB 6654中的16MnR[8]。這樣原來不能用來建造規(guī)范產(chǎn)品的材料，就變成了可以用來建造ASME規(guī)范第Ⅷ卷第1分冊(cè)的壓力容器[10]的材料了。

應(yīng)該說，雖然規(guī)范有這樣兩條規(guī)定，但是還沒有聽說有哪家公司實(shí)際應(yīng)用過。至少在國內(nèi)沒有人用過。程序復(fù)雜是一個(gè)原因。更主要的是因?yàn)椋C明一種按某材料標(biāo)準(zhǔn)生產(chǎn)的材料符合另一標(biāo)準(zhǔn)，不是說只要它們的化學(xué)成分、力學(xué)性能符合就行，而是還得整個(gè)冶煉和生產(chǎn)過程，因而決定材料組織和其他一些不能直接測量控制的屬性也相符才行。既然某材料不是按規(guī)范允許標(biāo)準(zhǔn)生產(chǎn)的，或證明文件不全，或標(biāo)記不全，那就很難找到證據(jù)，證明它在這諸多方面都符合規(guī)范允許標(biāo)準(zhǔn)的要求。但是本文要討論的情況不同。因?yàn)镾A/GB 6654與GB 6654除了在那7種非規(guī)定元素控制方面的規(guī)定稍許有差別外，其他方面都相同，而GB 713又是GB 6654的替代標(biāo)準(zhǔn)。也就是說，這3個(gè)標(biāo)準(zhǔn)間的關(guān)系是十分清楚的，它們之間的相符性也是顯而易見的，因而按UG-10操作起來，除手續(xù)繁雜外，并不存在技術(shù)障礙，是完全行得通的。

2.3.2 UG-10簡介

PG-10和UG-10規(guī)定相同，但由于SA/GB 6654,16MnR只允許用于制造按規(guī)范第Ⅷ卷第1分冊(cè)建造的壓力容器及其部件，所以對(duì)于GB 713，Q345R向SA/GB 6654,16MnR的轉(zhuǎn)換，只能依照UG-10進(jìn)行。

UG-10涉及3種情況：

（1）證明文件齊全，但材料不是按規(guī)范允許的材料標(biāo)準(zhǔn)生產(chǎn)和標(biāo)記的，這就是UG-10(a)說的情況。

（2）證明文件不齊全，因而不能按UG-10(a)的辦法處理，這就是UG-10(b)說的情況。

（3）不能識(shí)別或完全不能識(shí)別。既不能按UG-10(a)處理，也不能按UG-10(b)處理的材料。UG-10(c)說的就是這種情況。

現(xiàn)在面臨的任務(wù)是要把按GB 713生產(chǎn)的Q345R鋼板，通過重新出證或重新標(biāo)記的辦法轉(zhuǎn)變成符合SA/GB 6654生產(chǎn)的16MnR鋼板，使它能夠用于制造按ASME規(guī)范第Ⅷ卷第1分冊(cè)設(shè)計(jì)的壓力容器。顯然，當(dāng)前問題的條件是，具備全套質(zhì)量證明文件，否則連按國內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)制造壓力容器都不行。因而與上面的情況（1），即UG-10(a)的情況符合。

2.3.3 按UG-10(a)實(shí)施重出證或重標(biāo)記

按UG-10(a)分重新出證和重新標(biāo)記兩種辦法，都可以使用。

2.3.3.1 辦法1，重出證

UG-10規(guī)定，重出證應(yīng)由容器制造廠以外的其他機(jī)構(gòu)來完成。當(dāng)然容器制造廠需提出要求。

但是考慮到材料合格證是由材料生產(chǎn)廠簽發(fā)的，材料生產(chǎn)過程形成的文件也只有材料生產(chǎn)廠才有，所以重出證由材料生產(chǎn)廠來完成應(yīng)該說最合適。具體執(zhí)行過程如下。

（a）需要證明GB 713，Q345R在冶煉方法、冶煉技術(shù)、脫氧方法、質(zhì)量和熱處理狀態(tài)等各個(gè)方面完全符合SA/GB 6654對(duì)16MnR的要求。

從SA/GB 6654、GB 6654和GB 713三項(xiàng)標(biāo)準(zhǔn)之間的關(guān)系看，這一點(diǎn)不存在問題。雖然目前GB 713還不是ASME承認(rèn)和接受的材料標(biāo)準(zhǔn)，但就其中包含的鋼板品種Q345R而言，它與GB 6654中的16MnR完全是對(duì)等物這一事實(shí)是沒有問題的，因?yàn)榻窈笤谖覈鸵肣345R取代16MnR制造壓力容器了。這樣GB 713中的Q345R就通過GB 6654中的16MnR與SA/GB 6654中的16MnR之間畫上了等號(hào)。

(b)提供一份鋼廠向容器制造廠提供過的、包含有化學(xué)成分分析結(jié)果的合格證復(fù)印件，合格證上分析的元素種類要與SA/GB 6654的要求一致，每種元素的分析結(jié)果都得在SA/GB 6654對(duì)16MnR的規(guī)定范圍內(nèi)。再提供一份GB 713，Q345R鋼板的采購文件，其中應(yīng)包含鋼板的采購和制造要求，并證明這些要求與SA/GB 6654對(duì)16MnR的要求沒有沖突。

在這一點(diǎn)上，應(yīng)該說也沒有太大問題，只是在SA-20/SA-20M要求的對(duì)非規(guī)定元素含量限制方面需要注意一些問題。首先，GB 713對(duì)Cr、Ni和Cu三種元素也有限制，而且設(shè)定的控制極限符合SA-20/SA-20M的要求。但和GB 6654一樣，都說如能保證可以不做分析。如果要按SA/GB 6654,16MnR重出證就不能不分析。其次，GB 713中的第6.1.1.3條規(guī)定，在包括Q345R在內(nèi)的三種鋼板中可添加少量Nb、V和Ti，而且設(shè)定的允許含量上限超過了SA-20/SA-20M的規(guī)定，見表2序號(hào)3一行。“可添加”，不是“必須添加”。所以實(shí)際情況可能是添加了，也可能沒有添加。即使添加了，也不一定三種元素都添加，添加的量也不一定超過SA-20/SA-20M允許的上限。第三，無論GB 6654還是GB 713對(duì)Mo含量控制都沒有明確規(guī)定，但肯定Mo不是規(guī)定元素，而是非規(guī)定元素，是由爐料和爐襯材料帶進(jìn)鋼中去的，含量一定屬于“微量”級(jí)?？傊还茉鯓?，如果要想把按GB 713生產(chǎn)和標(biāo)識(shí)的Q345R鋼板通過重出證程序變成符合SA/GB 6654中16MnR鋼板，SA-20/SA-20M中限制的那7種元素都必須分析，分析結(jié)果還都必須在SA-20/SA-20M規(guī)定允許的極限之內(nèi)。否則不行。

滿足這一要求的可能性應(yīng)該說是非常大的。首先GB 6654沒有規(guī)定可以添加Nb、V和Ti，長期使用16MnR鋼板也沒有出過問題，為什么到了GB 713中就一定要添加呢？所以實(shí)際不添加的可能性應(yīng)該遠(yuǎn)大于添加的可能性。ASME材料規(guī)范中大多數(shù)碳鋼和低合金鋼材料標(biāo)準(zhǔn)，并沒有明確條文限制那7種元素，但都能符合SA-20/SA-20M要求。

(c)有了上面的相符性證據(jù)后，就可以由材料生產(chǎn)廠另出具一份合格證，證明材料除了標(biāo)記外(因?yàn)闃?biāo)記已經(jīng)打在鋼板上了，鋼板也可能已經(jīng)發(fā)運(yùn)到容器制造廠了)都是按SA/GB 6654,16MnR生產(chǎn)和試驗(yàn)的。同時(shí)附上全部試驗(yàn)分析報(bào)告復(fù)印件，表明與SA/GB 6654，16MnR的符合性，以支持新合格證。

(d)新合格證上依據(jù)的標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)該是SA/GB 6654,材料等級(jí)標(biāo)識(shí)應(yīng)該是16MnR。另外，還需要在新合格證上加注“按UB-10出證”這樣一句話。

鋼板上原有的標(biāo)記不用修改。因?yàn)楦鶕?jù)新合格證上“除標(biāo)記外……”和“按UG-10重出證”等語句完全可以清楚表明鋼板的來歷。

2.3.3.2 辦法2，重標(biāo)記

重標(biāo)記由容器制造廠自己完成。但每一步都需要得到授權(quán)檢驗(yàn)師（AI）的認(rèn)可。具體步驟如下。

(a)向AI提交鋼廠出具的鋼板合格證，其中化學(xué)成分分析結(jié)果要符合SA/GB 6654對(duì)16MnR的要求。尤其要注意，合格證上必須有SA-20/SA-20M限制的那7種元素的分析結(jié)果，而且必須符合SA-20/SA-20M的限制規(guī)定。向AI提供鋼板GB 713，Q345R的采購要求，以證明采購要求與SA/GB 6654對(duì)16MnR的規(guī)定沒有沖突。這一點(diǎn)相當(dāng)于辦法1中的(b)。

(b)向AI提交文件，說明鋼冶煉過程中的脫氧方法，證明脫氧程度滿足鋼板應(yīng)用條件需要，以及對(duì)選用許用應(yīng)力是否有影響。

無論GB 6654還是GB 713都是細(xì)晶粒鋼，細(xì)晶粒鋼就是鎮(zhèn)靜鋼，脫氧程度都是徹底的（見SA-941[8]關(guān)于細(xì)晶粒鋼和粗晶粒鋼冶煉技術(shù)的定義）。

文獻(xiàn)[7]的非強(qiáng)制性附錄A說，脫氧方法對(duì)碳鋼和部分低合金鋼性能的影響與高溫下（425℃以上，即800℉以上）發(fā)生的石墨化過程有關(guān)。規(guī)范允許SA/GB 6654，16MnR的使用溫度上限只有260℃（500℉），低于425℃（800℉）。因而無須考慮脫氧方法的影響，直接使用規(guī)范對(duì)SA/GB 6654,16MnR規(guī)定的許用應(yīng)力即可[7]。

(c)向AI提交包括對(duì)冶金組織（metallurgical structure）、力學(xué)性能和硬度要求的文件，表明這些要求都滿足SA/GB 6654對(duì)16MnR的規(guī)定。

GB 713標(biāo)準(zhǔn)本身就可以是這樣的文件，其中就有與這里涉及的各項(xiàng)要求有關(guān)的條款，可以拿來與SA/GB 6654比較，可以發(fā)現(xiàn)，二者的規(guī)定是一致的。

(d)向AI提交文件，表明GB 713，Q345R鋼板是細(xì)晶粒鋼，冶煉過程中采用了細(xì)化晶粒的技術(shù)。再提供一份文件，證明GB 713，Q345R鋼板的熱處理狀態(tài)符合SA/GB 6654對(duì)16MnR的要求。

熱處理狀態(tài)相同好證明，對(duì)比GB 713和SA/GB 6654中關(guān)于熱處理狀態(tài)的條文就行。

為證明GB 713，Q345R是細(xì)晶粒鋼和冶煉過程中采用了細(xì)化晶粒技術(shù)，可以按規(guī)定測量晶粒尺寸數(shù)（carbonized austenitic grain size number），如果測得的晶粒尺寸數(shù)等于或小于5，就是細(xì)晶粒鋼，見SA-20/SA-20M[8]關(guān)于細(xì)晶粒鋼的定義。也可以通過分析鋼中晶粒細(xì)化元素含量間接證明。SA-941說，冶煉過程中加入奧氏體晶粒細(xì)化元素，就是采用了細(xì)晶粒冶煉技術(shù)。晶粒細(xì)化元素主要是鋁（Al），另外還有鈮(Nb)、鈦(Ti)和釩(V)。SA-20/SA-20M還說，鋼中全鋁含量不低于0.020%或酸溶解鋁含量不低于0.015%，都是細(xì)晶粒鋼的證明。GB 713中的表1有鋁（Al）含量≥0.020%的規(guī)定。所以它是細(xì)晶粒鋼。生產(chǎn)中加元素鋁，就是采用了細(xì)化晶粒技術(shù)。

(e)讓AI查看鋼板上的實(shí)際標(biāo)識(shí)，以便確認(rèn)前面提供的那些證明文件與實(shí)物鋼板的對(duì)應(yīng)關(guān)系。

(f)上述文件和實(shí)物都得到AI確認(rèn)后，容器制造廠就可以給鋼板重新標(biāo)記，即把原來的GB 713，Q345R的標(biāo)識(shí)去掉，重新打上SA/GB 6654,16MnR的新標(biāo)識(shí)。

按辦法2只修改鋼板上的標(biāo)記，合格證還是原來的。

2.4 多重標(biāo)識(shí)法

只要同時(shí)滿足兩個(gè)或多個(gè)材料標(biāo)準(zhǔn)和（或）材料等級(jí)的要求，ASME規(guī)范允許同一材料可以有兩個(gè)或多個(gè)材料標(biāo)準(zhǔn)標(biāo)識(shí)和（或）等級(jí)標(biāo)識(shí)（dual or multiple specification or grade marking），這就是材料的多重標(biāo)記。

GB 713，Q345R與SA/GB 6654,16MnR，除了SA-20/SA-20M要求控制的7種元素外，其余方面完全一致，不管是在測量控制屬性（measured and controller attributes），還是在非測量屬性(unmeasured attributes)方面，都完全一致，即完全重疊（overlap）。

GB 713和SA/GB 6654之間不存在相互排斥的條款(have no mutually exclusive requirements)；在SA/GB 6654中只有16MnR一個(gè)材料等級(jí)；在GB 713中雖然存在多個(gè)材料等級(jí)，但與SA/GB 6654中16MnR對(duì)應(yīng)的也只有一個(gè)，即Q345R，所以也不會(huì)發(fā)生等級(jí)替代（grade substitution）現(xiàn)象。

這樣，文獻(xiàn)[4]和[8]中“材料多重標(biāo)識(shí)則導(dǎo)”部分，多重標(biāo)識(shí)需具備的3個(gè)條件就全滿足了。所以在按GB 713采購Q345R鋼板時(shí)，只要在采購合同中注明，必須按SA-20/SA-20M要求控制前面提到的那7種微量元素，就可以要求鋼板同時(shí)打GB 716，Q345R和SA/GB 6654,16MnR兩種標(biāo)識(shí)（dual marking），鋼板合格證也按雙標(biāo)準(zhǔn)、雙等級(jí)簽發(fā)。這樣采購到的鋼板既可以制造ASME規(guī)范容器，也可以按國內(nèi)規(guī)范制造鍋爐和壓力容器。

筆者所在公司在焊接材料方面已經(jīng)這樣做了。例如采購碳鋼焊條E5016時(shí)，要求焊條廠同時(shí)按GB/T 5117，E5016和SFA-5.1M(或AWS A5.1M)，E4916做雙重標(biāo)記，并按雙標(biāo)準(zhǔn)、雙分類號(hào)出具合格證。再例如，國產(chǎn)埋弧焊絲H10Mn2和美國的EH14屬于同類焊絲，但標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的化學(xué)成分范圍并不完全重合，而是有相當(dāng)大的重合區(qū)段。采購時(shí)特別注明，提供的焊絲成分必須落在重合段內(nèi)，并按GB/T 5293，H10Mn2和SFA-5.17M（或AWS A5.17M），EH14雙重標(biāo)記。合格證也按雙標(biāo)準(zhǔn)、雙分類號(hào)簽發(fā)。這樣采購到的焊材，既可以焊接ASME規(guī)范產(chǎn)品，也可以焊接按國內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)建造的設(shè)備。

2.5 四種途徑比較

四種途徑各有特點(diǎn)，適合于不同情況。

如果能做到根據(jù)每臺(tái)壓力容器的實(shí)際需要，由設(shè)計(jì)工程師根據(jù)設(shè)計(jì)圖樣編制材料申請(qǐng)單，按實(shí)際需要精確采購材料，不采購多余材料，不留庫存，采用規(guī)范正常途徑最合適。這也是應(yīng)該力求做到的。

如果倉庫中有以前存留的按GB 6654采購的16MnR鋼板，或?yàn)榱丝旖?，直接從鋼廠采購鋼廠庫存16MnR鋼板，只要不是制造承受外壓的容器，走案例途徑最方便。

現(xiàn)在GB 6654已經(jīng)宣布作廢了，除了鋼廠庫存，過不了幾年，就只能采購到按GB 713生產(chǎn)的Q345R鋼板了。這種鋼板盡管和16MnR一模一樣，但只要鋼板上的標(biāo)記是GB 713，Q345R，合格證是按GB 713，Q345R簽發(fā)的，就不能拿來制造規(guī)范產(chǎn)品，必須通過重出證或重標(biāo)記途徑，把合格證或鋼板上的標(biāo)記改成SA/GB 6654,16MnR才行。因?yàn)樵贏SME規(guī)范中材料就是靠標(biāo)識(shí)來確認(rèn)的，在容器最終報(bào)廢前，隨時(shí)都有檢查材料標(biāo)記的可能。當(dāng)然，如果國內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)更替通知了ASME，新標(biāo)準(zhǔn)GB 713和其中的Q345R被ASME接受，代替SA/GB 6654,16MnR寫進(jìn)了規(guī)范中，到那時(shí)就可以按規(guī)范正常途徑走了。

如果管理水平做不到按實(shí)際需要精確采購材料、不留庫存的程度，那就走多重標(biāo)記的路子。反正這樣采購的材料，制造規(guī)范產(chǎn)品和制造國內(nèi)產(chǎn)品都行，有剩余也無妨，以后還可以用。

2.6 沖擊韌性試驗(yàn)

無論GB 6654—1996對(duì)16MnR，還是GB 713—2008對(duì)Q345R的沖擊韌性試驗(yàn)，規(guī)定的試驗(yàn)溫度都是固定的，為0℃。合格標(biāo)準(zhǔn)前者為不低于32 J，后者為不低于34 J。ASME規(guī)范則不同，試驗(yàn)溫度和應(yīng)達(dá)到的合格標(biāo)準(zhǔn)都不是由材料標(biāo)準(zhǔn)決定的，因而也就不是固定的。它需要由容器的使用條件通過設(shè)計(jì)來確定。首先需要根據(jù)容器上每個(gè)受壓元件和受壓接頭的公稱厚度和最低設(shè)計(jì)金屬溫度（minimum design metal temperature），利用圖UCS-66M中的曲線A確定是否能夠豁免沖擊韌性試驗(yàn)（UCS-66）[4，8，10]。如果能夠豁免，按SA/GB 6654采購16MnR或按GB 713采購Q345R都沒有問題。如果不能豁免沖擊試驗(yàn)，那就要根據(jù)UG-48，并利用圖UG-48.1-M中的曲線，確定應(yīng)該達(dá)到的合格標(biāo)準(zhǔn)[10]。這個(gè)合格標(biāo)準(zhǔn)與材料的屈服強(qiáng)度和公稱厚度有關(guān)。屈服強(qiáng)度越高，應(yīng)該達(dá)到的合格標(biāo)準(zhǔn)也越高。公稱厚度越大，應(yīng)該達(dá)到的合格標(biāo)準(zhǔn)同樣也越高。這和我們熟悉的某些材料標(biāo)準(zhǔn)的情況正好相反，在那些材料標(biāo)準(zhǔn)中，隨著厚度增加，沖擊韌性的合格標(biāo)準(zhǔn)是降低的，這一點(diǎn)需要特別加以注意。16MnR和Q345R的最高屈服強(qiáng)度都是345 MPa（N/mm2）[2-3]，根據(jù)這樣的屈強(qiáng)度限水平，GB 713對(duì)Q345R規(guī)定的34 J的合格標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)厚度不超過75 mm的鋼板足夠了，但對(duì)厚度再大的鋼板，還稍差約1 J。再說沖擊試驗(yàn)溫度。ASME壓力容器建造規(guī)范[10]規(guī)定的沖擊試驗(yàn)溫度為不高于容器的最低設(shè)計(jì)金屬溫度。對(duì)于以16MnR和Q345R制造的容器，這個(gè)溫度可能低于0℃，甚至低到接近-20℃的低溫。在這樣的低溫下，合格標(biāo)準(zhǔn)仍然不變，仍為從圖UG-84.1M中確定的值。遇到這種情況，采購鋼板時(shí)，合同中就要注明對(duì)沖擊韌性試驗(yàn)溫度和合格指標(biāo)的要求。

關(guān)于沖擊韌性試驗(yàn)方面的問題，對(duì)上述四種應(yīng)用途徑都適用。

3 結(jié)束語

（1）本文建議的四種途徑都是根據(jù)規(guī)范條文提出來的，都有規(guī)范依據(jù)。

（2）本文提出的四條途徑，都具有現(xiàn)實(shí)可操作性。尤其重出證重標(biāo)記法，一般情況下很難執(zhí)行，但在本文的具體情況下卻非常容易。本文給出了詳細(xì)執(zhí)行過程。

（3）本次“危機(jī)”顯然是由于標(biāo)準(zhǔn)和材料等級(jí)標(biāo)識(shí)更替引起的。GB 713參照歐盟標(biāo)準(zhǔn)EN 10028-2[11]把過去認(rèn)為是低合金鋼的16MnR劃歸到碳鋼類別里去了[3]。這一點(diǎn)倒是與國際接上了軌[11-12]，但顯然沒有顧及上下左右關(guān)系。不但差一點(diǎn)使ASME對(duì)我國16MnR鋼板的接受和承認(rèn)失效，好像也沒有注意上位標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定。例如，國外[11-12]把含Mn量不超過1.65%的C-Mn鋼都算作碳素鋼，而我國在GB/T 13304—1991“鋼鐵材料分類”[13]中，確定的分界線卻是含Mn 1.0%。上位標(biāo)準(zhǔn)還沒有動(dòng)，下位標(biāo)準(zhǔn)就改了，是不是有點(diǎn)“越位”。

（4）說“危機(jī)”其實(shí)是言重了，因?yàn)楦嗟娜烁緵]在乎這件事。不管ASME的批準(zhǔn)還有沒有效，反正不用它制造規(guī)范產(chǎn)品不就得了。沒錯(cuò)。但是有沒有考慮一下向ASME提出申請(qǐng)接納的理由呢？

2011年是ASME鍋爐壓力容器委員會(huì)成立100周年，ASME規(guī)范問世也應(yīng)該接近100年了。它是目前世界上內(nèi)容最豐富，水平和認(rèn)知度最高的規(guī)范，代表了當(dāng)前鍋爐、壓力容器和核設(shè)備建造標(biāo)準(zhǔn)的最高水平。這樣說應(yīng)該不過分。能被ASME接受也應(yīng)該是一種水平的體現(xiàn)。近100年來，大約有90多年ASME規(guī)范根本不接受其他國家的材料，應(yīng)該說是很保守的?？赡苁钦J(rèn)識(shí)到了經(jīng)濟(jì)全球化的趨勢，本世紀(jì)初ASME才開始敞開大門，接受其他國家和知名國際組織的材料標(biāo)準(zhǔn)。最先被接受的是一項(xiàng)英國標(biāo)準(zhǔn)。到現(xiàn)在被ASME接受的非美國標(biāo)準(zhǔn)共8項(xiàng)，其中澳大利亞1項(xiàng)，英國3項(xiàng)，日本2項(xiàng)，加拿大1項(xiàng)，中國1項(xiàng)。另外，在歐洲承壓設(shè)備指令（pressure equipment directive）實(shí)施前的準(zhǔn)備階段，ASME就成立了專門的工作組，負(fù)責(zé)與歐洲協(xié)調(diào)，使ASME材料能為歐洲接受。如果把前者稱做“拿進(jìn)來”，那么后者就應(yīng)算做“送出去”。我國“拿進(jìn)來”的應(yīng)該是很多了，但都不是“規(guī)范”層次上的?！八统鋈ァ?，尤其“規(guī)范”層次上的才開了個(gè)頭，應(yīng)該繼續(xù)走下去。

(5)盡管英國已經(jīng)有3項(xiàng)標(biāo)準(zhǔn)被ASME接受，但除了英國人，大概別人不回去選它們，除非出口英國的設(shè)備。同樣，如果我們不用，別國人也不會(huì)選我們的16MnR。這樣下去，有再多的材料被ASME接受又有什么意義呢。過上幾年，因?yàn)闆]有人用或不再生產(chǎn)，很可能被ASME從規(guī)范中刪除，見文獻(xiàn)[4]、[8]“標(biāo)準(zhǔn)刪除”一節(jié)（specification removal）。所以，我們還是應(yīng)該利用一切機(jī)會(huì)，盡量多用國產(chǎn)材料制造規(guī)范產(chǎn)品?，F(xiàn)在每年都有些進(jìn)口項(xiàng)目，能否讓外國工程公司盡量使用中國的標(biāo)準(zhǔn)材料。出口設(shè)備更是逐年增多，國內(nèi)工程公司更應(yīng)該考慮選用國產(chǎn)材料。

(6)標(biāo)準(zhǔn)更替也是ASME刪除材料標(biāo)準(zhǔn)的原因之一?，F(xiàn)在GB 6654已經(jīng)被GB 713所取代了。要不要通知ASME，有關(guān)部門應(yīng)該考慮。原則是要保證SA/GB 6654刪除的同時(shí)，能被新標(biāo)準(zhǔn)SA/GB 713立即頂替上。在ASME規(guī)范中不要留下時(shí)間空白。

[1] ASME Code,Code Cases:BPV[S].2007 Edition.ASME,New York.

[2] GB 6654—1996.壓力容器用鋼板[A].見：壓力容器相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)匯編[M].第3版.北京：中國標(biāo)準(zhǔn)出版社，1998.

[3] GB 713—2008.鍋爐和壓力容器用鋼板[S].

[4] ASMECode,SectionII,PartA,FerrousMaterial Specifications[S].2007 Edition with 2007 and 2008 Addenda.ASME,New York.

[5] ASMECode,SectionVIII,Division1,Rulesfor Construction of Pressure Vessels[S].2007 Edition with 2007 and 2008 Addenda.ASME,New York.

[6] ASMECode,SectionIX,WeldingandBrazing Qualifications[S].2007 Edition with 2007 and 2008 Addenda.ASME,New York.

[7] ASME Code,Section II,Part D,Properties,Metals[S].2007 Edition with 2007 and 2008 Addenda.ASME,New York.

[8] ASMECode,SectionII,PartA,FerrousMaterial Specifications[S].2010 Edition with 2010 and 2011 Addenda.ASME,New York.

[9] ASME Code,Section I,Rules for Construction of Power Boilers[S].2010 Edition with 2010 and 2011 Addenda.ASME,New York.

[10] ASMECode,SectionVIII,Division1,Rulesfor Construction of Pressure Vessels[S].2010 Edition with 2010 and 2011 Addenda.ASME,New York.

[11] BS EN 10028-2:2003.Flat Products Made of Steels for Pressure Purposes-Part 2:Non-alloy and Alloy Steels with Specified Elevated Temperature Properties[S].BSI，2006.

[12] ASTM A 941-06a,Standard Terminology Relating to Steel,Stainless Steel,Related Alloys,and Ferroalloys[S].ASTM.

[13] GB/T 13304—1991.鋼分類[S].

Four Ways in Production of ASME Products by Domestic Steel Plates 16MnR and Q345R

Xiao Yu Wang PinganDou XinghuaGuo Jing

As the specification GB 6654-1996 and the material grade 16MnR in it have been replaced by their counterparts GB 713-2008 and Q345R respectively,it seems that ASME's approval and acceptance for the domestic 16MnR may lose its practical importance.But in accordance with the code provisions,there are still four ways by which the domestic steel plate 16MnR,even Q345R could be further used for production of ASME code products,and the situation isn't as pessimistic as imagined.

ASME code;Pressure vessel;Domestic steel plates;Standardizing route;Case route;Recertification;Remarking;Multiple marking

TQ 050.1

*肖羽，女，1982年生，工程師。大連市，116032。

2011-12-27）