LNG全容儲(chǔ)罐罐內(nèi)鋁板材料標(biāo)準(zhǔn)分析

常城，楊濤，張森，趙一培，劉永騰(海洋石油工程股份有限公司，天津 300461)

0 引言

鋁板的金屬特性一般包括材料化學(xué)成分、機(jī)械性能、尺寸公差、超聲波探傷等方面。隨著國(guó)內(nèi)一些LNG企業(yè)的逐步發(fā)展及綜合國(guó)力的提升，罐內(nèi)金屬材料均逐步采用國(guó)內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)，本文經(jīng)過(guò)將國(guó)標(biāo)與美標(biāo)的對(duì)比分析，淺析國(guó)標(biāo)替代美標(biāo)的可行性。

下面依次按照這幾方面金屬特性分析鋁板材質(zhì)美標(biāo)與國(guó)標(biāo)的對(duì)比情況。

1 化學(xué)成分

目前參考的美標(biāo)為ASTM B209M 5083-O，國(guó)標(biāo)為GB 3190—2008變形鋁及鋁合金化學(xué)成分5083-O。國(guó)標(biāo)與美標(biāo)的化學(xué)成分對(duì)比如表1所示。

表1 化學(xué)成分對(duì)比表

對(duì)比發(fā)現(xiàn)，對(duì)于除鋁之外的其他元素，國(guó)標(biāo)及美標(biāo)均對(duì)各元素給出了一個(gè)范圍標(biāo)準(zhǔn)，且兩套標(biāo)準(zhǔn)對(duì)雜質(zhì)元素含量要求均一致。

2 機(jī)械性能

參考的美標(biāo)為ASTM B209M，國(guó)標(biāo)為GB 3880.2—2012一般工業(yè)用鋁及鋁合金板、帶材第2部分：力學(xué)性能)。機(jī)械性能對(duì)比表如表2所示。

表2 機(jī)械性能對(duì)比表

對(duì)于美標(biāo)，厚度為1.20～40.00 mm的鋁板均采用同一機(jī)械性能標(biāo)準(zhǔn)，其中屈服強(qiáng)度和抗拉強(qiáng)度分別給定了一個(gè)范圍。表中“斷后伸長(zhǎng)率”一列中，50 mm表示表示試樣原始標(biāo)距為50 mm，A表示試樣原始標(biāo)距為5倍直徑。而國(guó)標(biāo)分別就三種厚度范圍給出了不同的機(jī)械性能標(biāo)準(zhǔn)。

對(duì)比情況：兩者規(guī)定的板厚范圍略有差別，板厚3.0～6.3 mm時(shí)兩規(guī)范屈服強(qiáng)度與抗拉強(qiáng)度均一致；板厚大于6.3 mm小于等于40.0 mm時(shí)，國(guó)標(biāo)屈服強(qiáng)度與抗拉強(qiáng)度要求略低。斷后伸長(zhǎng)率有略微差別。

3 公差

美標(biāo)ASTM B209M第16節(jié)提到，尺寸公差按照ANSI H35.2M執(zhí)行。國(guó)標(biāo)采用3880.3—2012一般工業(yè)用鋁及鋁合金板、帶材第3部分：尺寸偏差)，熱軋板材普通級(jí)不要求對(duì)角線偏差，不要求側(cè)邊彎曲度。板尺信息基于某項(xiàng)目料表。

對(duì)比情況：各公差參數(shù)對(duì)比表如表3所示；方正度公差對(duì)比表如表4所示；側(cè)邊彎曲度對(duì)比表如表5所示；不平整度公差對(duì)比表如表6所示。

表3 公差參數(shù)對(duì)比表

表4 方正度公差

表5 側(cè)邊彎曲度(美標(biāo)長(zhǎng)度超6 m的按任意6 m測(cè)量)

表6 不平整度公差對(duì)比表

厚度公差方面，除在板寬為2 000～2 500 mm，板厚5 mm時(shí)，國(guó)標(biāo)允許的公差略大，在其他寬度和厚度上國(guó)標(biāo)允許的公差均小于美標(biāo)。剪切板寬度公差方面，板厚為18 mm及30 mm時(shí)，美標(biāo)的相關(guān)公差，另外在各板寬及板厚中，國(guó)標(biāo)允許的剪切板寬度公差僅為正值。剪切板長(zhǎng)度公差方面，美標(biāo)剪切板厚度只到12.5 mm，超過(guò)此厚度預(yù)計(jì)采用鋸切方式，因此板厚為18 mm及30 mm時(shí)美標(biāo)公差數(shù)據(jù)缺失，而國(guó)標(biāo)彌補(bǔ)了相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)。

鋸切板寬度公差方面，美標(biāo)允許正負(fù)公差，而國(guó)標(biāo)僅允許正公差。對(duì)比二者公差范圍發(fā)現(xiàn)，除標(biāo)定板寬為2 000～2 500 mm外，板寬為其余標(biāo)定尺寸時(shí)，國(guó)標(biāo)允許的公差范圍約為美標(biāo)的一半。長(zhǎng)度公差方面與剪切板長(zhǎng)度公差類似，但對(duì)于鋸切版，對(duì)于板廠的劃分更細(xì)致。在剪切板長(zhǎng)度公差的標(biāo)準(zhǔn)里，對(duì)3 500～6 000 mm的板寬使用同一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)，而在鋸切版的標(biāo)準(zhǔn)中，將這一范圍內(nèi)的長(zhǎng)度分成了三個(gè)范圍。美標(biāo)公差仍為正負(fù)值，而國(guó)標(biāo)仍然僅允許正公差，其范圍約為美標(biāo)的一半。方正度公差方面，對(duì)于各板厚及板寬的鋁板，美標(biāo)要求方正度公差控制在20～30 mm，即寬度的百分之一，而國(guó)標(biāo)要求的公差為小于等于15 mm，可見在方正度公差方面，國(guó)標(biāo)允許的公差較美標(biāo)更小，要求也更加嚴(yán)格。

側(cè)邊彎曲度方面，美標(biāo)對(duì)側(cè)邊彎曲度的上限設(shè)為了定值，而國(guó)標(biāo)要求側(cè)邊彎曲度小于等于長(zhǎng)度的0.2%。計(jì)算發(fā)現(xiàn)，對(duì)于各板厚及板寬，國(guó)標(biāo)要求的公差均小于美標(biāo)。不平整度公差方面，美標(biāo)無(wú)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，而國(guó)標(biāo)分別就不同的厚度范圍，分別對(duì)縱向不平度、橫向不平度、局部不平度以及縱向或橫向上的最大不平度或端頭部位的翹曲高度均作了詳細(xì)要求。

綜合來(lái)看，國(guó)標(biāo)相對(duì)于美標(biāo)，補(bǔ)充了對(duì)于大板厚(≥18 mm)時(shí)的公差要求，補(bǔ)充了不平整度公差的要求；剪切板、鋸切版的長(zhǎng)度、寬度公差方面，國(guó)標(biāo)允許的公差范圍約為美標(biāo)的一半，因此在公差方面，國(guó)標(biāo)對(duì)公差的要求大多比美標(biāo)嚴(yán)格。

4 探傷

美標(biāo)ASTM B209M第17.2節(jié)提到，5083超聲檢驗(yàn)應(yīng)按ASTM B548進(jìn)行。國(guó)標(biāo)GB 3880.1—2012《一般工業(yè)用鋁及鋁合金板、帶材》第4.10節(jié)提到，超聲波探傷應(yīng)按GB/T 6519—2013《變形鋁、鎂合金產(chǎn)品超聲波檢驗(yàn)方法》執(zhí)行，適用于厚度不小于10 mm的板材。

5 結(jié)語(yǔ)

通過(guò)化學(xué)成分、機(jī)械性能、公差、探傷等方面進(jìn)行對(duì)比分析，九鎳全容儲(chǔ)罐罐內(nèi)美標(biāo)的鋁板材料采用國(guó)標(biāo)替代，還是有可行性的，需要設(shè)計(jì)人員與項(xiàng)目業(yè)主就屈服強(qiáng)度、抗拉強(qiáng)度、斷后伸長(zhǎng)率、各項(xiàng)公差深入討論，以達(dá)成共識(shí)。