20、20G、20g、20R等碳素結構鋼在適用標準、用途、化學成份區別
20、20G、20g、20R這四個鋼號均為含碳量0.20%的碳素結構鋼。但它們之間存在著較大的差別，價格相差也相當懸殊。設計與使用中若不能正確選用往往會重者發生破壞性事故，輕者也會影響使用壽命或者造成優材劣用。
現將這四個鋼號的區別以及設計與使用中應注重的地方分述如下:
1.適用的標準及用途不同
(1)20鋼用于一般鋼管，有三個標準。
標準GB8162適用于結構用無縫鋼管；
標準GB8163適用于輸送流體用一般無縫鋼管；
標準GB3087適用于低中壓鍋爐無縫鋼管，該標準適用制造各種結構低中壓鍋爐過熱蒸汽管、沸水管及機車鍋爐用過熱蒸汽管、大煙管、小煙管和拱磚管用的優質碳素結構鋼熱軋和冷撥(軋)無縫鋼管。
(2)20G是制造高壓及其以上壓力的蒸汽鍋爐、管道等用的優質碳素結構鋼。如廣泛用來制造介質溫度≤430℃ 的省煤器、過熱器、水冷壁、給水、主蒸汽管等。
標準GB5310適用于高壓鍋爐用無縫鋼管。
(3)20g用于制造各種鍋爐受壓元件用厚度為60—120ram的碳素鋼板。
標準GB713適用于鍋爐用碳索鋼和低應用合金鋼鋼也適用該標準。
(4)20R適用于中常溫壓力容器受壓元件用厚度為6—100mm的碳素鋼。標準GB6654適用于壓力容器用鋼板。
2.化學成份上的細微差別
四個鋼號的化學成份基本上是一致的。但比較其相應的適用標準后，在化學成份上還略有差別。
(1) Cu與Ni這兩種元素在碳索鋼中是作為雜質殘留鋼中，但這兩種成份對鋼的性質只會帶來好處。銅在碳素鋼中也是作為雜質殘留的。銅含量超標時使鋼的表面存在著銅的富集，熱加工時的二次加熱會使富銅層進一步增厚，并向表面區域的奧氏體晶界擴散，使奧氏體晶界嚴重脆化，導致工件在外載荷的作用下引起表面脆性斷裂。因此，在鋼材需進行鍛造及沖壓的熱加工時.過高的銅含量將引起工件的開裂。必須對鋼中銅的含量作出限定。可能是考慮到20鋼冶煉用料的復雜性及其作為工件時較多承受熱壓力加工.在適用標準GB699(GB8162、GB8163、GB3087均注明化學成份偏差應符合標準GB699)的文字說明中第3 1.1.1條規定“使用廢鋼冶煉的鋼答應古銅量不大于0.30% ”。
(2)20g鋼板在滿足性能要求的情況下，錳含量的下限可為0.40%，厚度大于25ram的鋼板碳含量最大可到0.22%。為改善20R的性能，可添加微量合金元素。
適用標準GB699中還規定“熱壓力加工用鋼的含銅量應不大于0.20% ”。
(3)煉鋼時用錳鐵脫氧使錳殘留在鋼中。一般而言，錳是有益元素。錳主要溶于鐵索體中而使鐵索體強化，另外，錳還能增加珠光體的相對量并使其細化，因而錳能提高鋼的強度。但過高的含錳量對焊接性能不利。考慮到鋼的綜合性能，錳的含量與碳的含量應適當匹配。因此.GB713標準中的20g鋼板和GB6654標準中的20R鋼板的含碳量比其它兩種鋼有所降低，規定為≤0.20— 0.22% ，而其含錳量的上限比其它兩種鋼有所提高，分別規定為0.50—0.90%、0.40— 0.90% 。
(4)硅也是一種脫氧劑.而且它的脫氧作用比錳強。硅固溶于鐵素體中，提高鋼的強度，但也降低鋼的塑性和韌性。因此，為了保證20g及20R鋼有良好的塑性和韌性，非凡是時效沖擊韌性和長期的中溫使用性能。這兩種鋼中硅含量的上限比其它兩種鋼均有所降低.規定為不超過030%。
3.機械性能上的區別
20g及20R鋼的機械性能隨鋼板的厚度不同其要求也不同，且厚度等級劃分較細，隨著厚度的增加，強度、屈服點及沖擊韌性指標均有所降低。20G則區分為縱向及橫向試樣兩種要求。
四種20號鋼的高溫規定殘余伸長應力(MPa)，不小于下表中的數值。
四個鋼號高溫規定殘余伸長應力 MPa厚度 溫度(℃鋼號 標準號
檢驗項目和試驗方法
試驗方法
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序號 |
檢驗項目 |
20 |
20G |
20g |
20R |
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1 |
化學成份 |
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2 |
拉伸試驗 |
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3 |
抗彎試驗 |
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4 |
常溫沖擊試驗 |
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5 |
低溫沖擊試驗 |
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6 |
時效沖擊試驗 |
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7 |
高溫拉伸試驗 |
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8 |
永壓試驗 |
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9 |
卷邊試驗 |
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10 |
壓扁試驗 |
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11 |
擴口試驗 |
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12 |
晶粒度檢驗 |
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13 |
雜物檢驗 |
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14 |
顯微組織檢驗 |
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15 |
低倍檢驗 |
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16 |
脫碳層檢驗 |
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17 |
超聲波檢驗 |
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18 |
渦流檢驗 |
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19 |
漏磁檢驗 |
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20 |
厚度方向試驗 |
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GB8163-87 GB3087.1999 GB5310.1995 GB713.1997 G116654.1996
GB222 GB222 GB222
1. GB223 GB22GB223 G 3B223 GB223 GB228
2 GB228 GB228 C呦 GB6397 GB228
3 GB244 GB232 CB232 GB232
4 GB／1229 GB／T229 GB2106
5. GB4159
6 GB4.160
7 GB4338 GB4338
8 GB241 GB241 GB241
9 GB245
10 GB246 GB246 GB246
11 GB242 GB242 GB242
12 YB／ 巧148
非金屬夾
13 GB10561
14 GB／T13298
GB226
15 GB226 GBl979
16 GB224
GB／ r5777
17 CB/777 GB/T5777 GB GBm 970 GB/T2970 4163
18 GB735 GB7735 GB7735
19 GB/T12606
20 GB5313
4.供貨狀態及熱處理
供貨狀態及熱處理要求不同這四種鋼中.可能是考慮到對使用壽命有直接影響的因素，僅有GB5310的20G鋼對供貨狀態及熱處理作了明確規定：應進行9OO～930-C正火 熱處理后交貨，熱軋管當終軋溫度大于等于900-C時，可以代替正火，以熱軋狀態交貨。GB713的20g鋼標準中注明鋼板以熱軋、控軋、正火及正火加回火狀態交貨；GB6654的20R鋼標準中注明以熱軋、控軋或正火狀態交貨，但均役有明確正火、熱處理的溫度或強調熱軋后的溫度。有關資料介紹其正火溫度一般為800～920℃ ，回火溫度為600～650℃ 。GB3087及GB8163之20鋼均注明熱軋以熱軋狀態或熱處理狀態交貨，冷軋以熱處理狀態交貨。
5 檢驗項目和試驗方法的差異
四個鋼號的檢驗項目和試驗方法如表4所示。隊表4看出，除了鋼管與鋼板的檢驗項目和試驗方法有明顯差異外，三個鋼管標準的檢驗項目也有明顯不同。GB5310的高壓鍋爐用無縫鋼管的檢驗項目最多，GB3087的低中壓鍋爐用無縫鋼管次之，GB8163輸送流體用無縫鋼管最少。這也在一定程度上反映不同標準對產品質量要求的嚴格程度。GB713的鍋爐用鋼板增加時效沖擊試驗，這是因為殘留在碳鋼中氮元素，在溫度300℃ 左右，與碳元素生成化合物，將大大降低鋼材的時效沖擊韌性。
6.總結
綜上所述可見四個鋼號有著較大的差別。根據使用要求必須選擇相適應的標準，即對條鋼適用GB699，一般鋼管適用GB8163，輸送流體用一般無縫鋼管適用GB8163，低中壓鍋爐用無縫鋼管適用GB3087，高壓鍋爐鋼管適用GB5310，鍋爐受壓元件鋼板適用GB713，壓力容器及其附件適用GB6654。決不能用GB3087的鋼管，更不能用GB8163 的鋼管來替代GB5310的鋼管。而更為重要的是在設計及訂貨時就要作出準確的選擇。因為這四個鋼號在成品檢驗時是很難鑒別的。另外，在到貨驗收時一定要以設計及訂貨時確定的國家標準及鋼號進行驗收，而決不能簡單地統一以20鋼來驗牧。
