一、前言
随着我国加入WTO的深入，国际间的相互合作及工业材料国际化使用日益广泛。近些年来，国内的外资项目投资增长一年比一年扩大，同时，国内资本在国外的项目投资也不断增加。在这些投标项目中，尤其在石油化工、造纸、电力、制药等领域，材料的使用日益国际化，其中碳钢材料的使用更为普通。另一方面，由于我们的国情所限，国内材料的国际化工作还较滞后，尤其在碳钢材料方面，目前市场还不能满足对其国际化的要求。具体表现在：
⑴.一些国外投资项目或由国外设计的项目，普通碳钢管件材料基本选择ASTM A234 GR.WPB（以下简称WPB）材料，符合此要求的管件材料一般使用ASTM A106 无缝钢管或ASTM A516 GR.60、ASTM A285 GR.C 碳钢板材。根据目前国内资源状况，尽管在有批量订货的情况下，国内相关钢厂可以批量订货，但在很多数情况下，比如项目投资规模不大，需求达不到批量，或在工程后期的设计变更需补订少量产品，均无法在市场上正常采购到相应的原材料；
⑵.一些采用WPB 材料的项目投产运行后,进行日常维护、维修、改造等工作中，仍需要相应的WPB 材料，并且常常是紧急需求，此时，如何及时解决原料问题显得尤为重要。
同时，在国产材料方面，碳钢材料资源却极其丰富，如20#钢的无缝管，Q235A的钢板，市场资源充足，随时可以购买。本文拟就国际上用于管道配件制造最常用碳钢材料ASTM A234 GR.WPB与国产碳钢管件材料进行初步比较，试图找出二者之间可以相互替代的条件，以解决用GB标准的材料制造符合ASTM规范的产品，探索碳钢管件国产化的路子,以解决国内对WPB 管件的需求。
二、国内管件用碳钢材料：
目前碳钢对焊管件，国内制造标准比较繁多，主要涉及国家标准GB12459、GB/T13401及行业标准，如：SH3408 、SH3409、HG/T21635 、HG/T21631以及电力、石油等行业标准，但从其使用材料的类别来分，不外乎两类，一类用于制造无缝管件的无缝钢管类，另一类用于制造焊缝管件的钢板类。最常用的这两类材料的标准见表1，其中用于碳钢对焊管件的典型材料为：GB8163-20#、GB5310-20G 及 GB3274-Q235A、Q235B，这几种材料的主要化学成份及机械性能标准要求见表2。
表1 .碳钢管件常用原材料标准
类别
标准类
内容
典型钢号
无缝管件
GB8163
输送用流体无缝钢管
20#
GB5310
高压锅炉用无缝钢管
20G
有缝管件
GB3274
碳素结构钢和低合金钢热轧厚钢板和钢带
Q235AQ235B
表2 管件常用原材料的化学成份及机械性能（标准值）
材料级别
C
(Wt%)
Si
(Wt%)
Mn
(Wt%)
P
(Wt%)
S
(Wt%)
抗拉
强度TS(Mpa)
屈服
强度
YS(Mpa)
延伸率E(%)
冲击功
AK(J)
硬度HB
GB8163-20#
0.17-0.24
0.17-0.37
0.35-*0.65
≤0.035
≤0.035
390-530
≥275
≥20
---
GB5310-20G
0.17-0.24
0.17-0.37
0.35-0.65
≤0.03
≤0.03
410-550
≥245
≥24
≥35
GB3274-Q235A
0.14-0.22
≤0.30
0.30-0.65
≤0.05
≤0.045
375-500
≥235
≥26
---
GB3274-Q235B
0.12-0.20
≤0.30
0.30-0.70
≤0.045
≤0.045
375-500
≥235
≥26
≥27
三.ASTM A234 Gr.WPB材料概况：
WPB材料是目前国际上最为常用的用于中、高温条件下的碳钢管件材料，其来源可以是钢管，如ASTM A106 Gr.C ，也可以是钢板，如ASTM A285 GR.C。其主要的化学成份及机械性能标准要求见表3。
表3 ASTM A234 GR.WPB化学成份及性能指标(标准值)
材料级别
C
(Wt%)
Si
(Wt%)
Mn
(Wt%)
P
(Wt%)
S
(Wt%)
抗拉
强度TS(Mpa)
屈服
强度
YS(Mpa)
伸长率E(%)
冲击功
AK(J)
硬度HB
ASTM
A234 WPB
≤0.30
≥0.10
0.29-1.06
≤0.05
≤0.058
415-585
≥240
20
---
≤197
四、国产碳钢材料的实际供货参数：
我们通过对目前市场上最普及的宝钢、成都无缝及包头等几大钢材生产的无缝钢管（GB8163-20#），武钢、南钢产的中厚热轧碳钢板（GB3274- Q235A/B）的实际供货数值的进行了统计，具体统计结果见表4。
表4 几种常见无缝管及钢板化学成份及性能统计表（供货值）
品种
钢号
规格范围
涉及产地
统计
炉号量
供货数值范围
C
Si
Mn
P
S
Ts
Ys
E
HB
无缝管
GB8163
20
21.3*3~
630*18
宝钢
成钢
包钢等
185
0.17
-
0.22
0.20
-
0.28
0.45
-
0.64
0.005
-
0.023
0.001-
0.019
430-
550
260
-
350
24-38
155-185
无缝管
GB5310
20G
21.3*3-
426*14
宝钢
成钢
包钢
等
63
0.18
-
0.21
0.22
-
0.26
0.45
-
0.55
0.005
-
0.019
0.001-
0.017
420-
520
250
-
330
28-38
145-165
钢板
GB3274
Q235A
δ=4-30
武钢
南钢
等
247
0.16
-
0.22
0.16
-
0.37
0.39
-
0.60
0.011
-
0.025
0.010-
0.035
405
-
495
255
-
360
25-37
140-170
钢板
GB3274
Q235B
δ=4-30
武钢
南钢
等
163
0.13
-
0.18
0.16
-
0.27
0.39
-
0.57
0.010
-
0.029
0.014
-
0.035
410
-
475
260
-
320
25-36
140-170
注: 表中符号意义及单位同表2、表3
五、国产碳钢材料与ASTM A234 GR.WPB的比较：
表2及表3列出了国产碳钢材料及WPB的主要化学成份要求及机械性能指标，这些数据包含了标准材料的主要要求，也就是说，在目前国际、国内冶金水平条件下，只要能符合表2、表3的要求，其材料性能即可认为是符合相应标准的要求（表中未列的一些辅助要求，视同认为可以100%符合）同时也可认为国内、国外材料间除表2、表3所列项目外，其余要求可以认为是一致的，在此不作比较。
1 标准值与标准值的比较：
⑴化学成份的比较：
由表2、表3看出：国产类材料含C量为0.12---0.24%,完全符合WPB C≤0.3%的要求，国产原材料Mn：0.35―0.70%, 完全符合WPB Mn:：0.29―1.06%的要求，国产原材料:P、S: ≤0.045%也完全符合 WPB P≤0.05%、S≤0.058%的要求,Si含量国产原材料20#及20G与WPB要求完全符合。
Q235A及Q235B中Si的含量要求与WPB与相互交叉部分，不是完全一致，但由表4看出，在实际上供货数值中，Q235A及Q235B的含Si量均在0.16―0.22%之间，因此，对于实际上供货的Q235A、Q235B 材料，Si的含量也是与WPB相一致的。
由上看出：就标准规范来说，国产类碳钢材料在化学成份方面20#及20G与WPB完全相一致，Q235A、Q235B 除Si以外，其余也均与WPB一致，且Si的含量实际供货数值可以有选择地保证与WPB一致。
⑵性能指标的比较：
由上看出,尽管两类材料在化学成份要求上可以保持一致, 但由于国产碳钢材料中碳含量的实际供货值( 0.13-0.22% )明显处于WPB要求的≤0.30%的下限值(尽管其处于要求范围内), 这就直接导致了在标准要求方面, 国产类材料强度要求的下限低于WPB的标准要求, 由表2、表3 可以看出, 除20G以外，国产类材料的抗拉强度下限标准值为375---410MPa, 屈服强度下限标准值为235Mpa，分别低于WPB标准规定的415MPa及240MPa的要求。但同时, 在材料塑性指标方面, 也正因为国产类材料含碳量低于WPB的要求，国产类材料延伸率（E%）的标准要求（≥20-26%）却完全高于WPB的标准指标(≥20%)
由上看出：就标准规范来说，国产类碳钢材料在性能指标方面的要求均低于WPB的要求。也正由于此，,致使国产类碳钢材料在众多的设计项目中,被判定不能替代WPB的使用。
综上,从标准规范比较得出结论:国产类碳钢材料20#、20G、 Q235A、Q235B与ASTM A234 WPB在化学成份方面是基本一致的（其中Q系列钢中Si含量需择选），而性能指标低于WPB的要求。
2 国产材料的供货指标值与WPB标准值的比较：
尽管从标准的角度来看，似乎国产材料无法替代WPB，但我们从国产材料的实际供货值来分析，仍可以寻找到一些具有实际替代价值的结论，由前分析，影响替代成立主要有两个方面：
⑴Q系列钢板中Si含量问题；
⑵所有国产材料性能标准指标低于WPB的标准要求。
通过比较表3及表4,我们可以看出：
⑴Q系列钢板中SI含量的实际供货值均在0.13―0.22%之间, 符合WPB SI≥0.1%的要求。
⑵国产类材料20#、20G钢管的性能指标实际供货值：Ts为420-550Mpa，Ys为250-350Mpa，延伸率EL为24%-38%, HB为145-185(经实际测量, 管件硬度与原料硬度基本一致), 所有被测炉号性能强度指标值均符合WPB标准的要求；
⑶国产类材料Q235A、Q235B钢板的性能指标实际供货值：Ts为405-495Mpa，其中小于410Mpa的只有两炉（低于WPB的要求），占总炉数的0.8%；Ys为255-360Mpa，符合WPB的要求；延伸率EL为25%-37%，符合WPB的要求； HB为140-170(经实际测量, 管件硬度与原料硬度基本一致)，符合WPB的要求。
六：结论：
通过对国产GB8163-20#及GB5310-20G无缝钢管及GB3274-Q235A、Q235B中厚板的化学成份及机械性指标与ASTMA234GR.WPB在标准规范及实际供值之间的比较,在受统计的炉批范围内,国产碳钢类无缝钢管100%市供产品可以符合ASTMA234Gr.WPB的要求；国产碳钢类板材中99%以上的市供产品可以符合ASTMA234Gr.WPB的要求。通过在采购原材料时,有选择地控制进货材料的成份和性能指标,用国产碳钢材料可完全满足ASTM A234Gr.WPB要求.
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