ASTM A333/A333M-24 (ASME SA-333/SA-333M-24)

低温用无缝和焊接钢管的标准规范

译制单位：管道助手

美国材料与试验协会标准
美国机械工程师协会锅炉及压力容器规范第 II 卷 A 篇
代替 ASTM A333/A333M-21
2024 年 3 月 1 日发布
2024 年 4 月 1 日实施
ASTM International 发布

前言

本标准按照 ASTM 国际标准制定规则起草。
本标准代替 ASTM A333/A333M-21《低温用无缝和焊接钢管的标准规范》，与旧版本相比，主要技术变化如下：

• 更新了部分规范性引用文件

• 调整了 Grade 6 和 Grade 8 钢级的化学成分要求

• 完善了夏比 V 型缺口冲击试验的取样和验收标准

• 补充了焊接钢管焊缝的冲击试验要求

• 修订了无损检验方法和验收标准

• 增加了大直径厚壁钢管的相关要求

• 明确了不同交货状态的热处理工艺细节

本标准已被美国国防部批准使用。
本标准由 ASTM A01 钢、不锈钢及相关合金委员会管辖，由 A01.09 碳素钢管产品分委员会直接负责。
本标准同时被美国机械工程师协会 (ASME) 采纳为 SA-333/SA-333M-24，适用于锅炉及压力容器规范应用。

1 范围

1.1 本规范涵盖无缝和焊接钢管，用于低温服务，其公称 (平均) 壁厚符合 ASME B36.10M 的规定。
1.2 本规范适用于公称管径 (NPS) 1/8 至 NPS 48 [DN 6 至 DN 1200] 的钢管。
注 1：外径小于本规范规定或壁厚小于 0.020 英寸 [0.5 毫米] 的钢管也可供应，但力学性能要求不适用于此类钢管。
1.3 本规范涵盖以下钢级：

• Grade 1

• Grade 3

• Grade 4

• Grade 6

• Grade 7

• Grade 8

• Grade 9

• Grade 10

• Grade 11
1.4 以英寸 - 磅单位或 SI 单位表示的值应单独视为标准。每个系统中规定的值可能并不完全相同；因此，每个系统应独立使用。组合两个系统的值可能会导致不符合标准。除非订单中指定了本规范的 "M" 代号，否则应使用英寸 - 磅单位。
1.5 以下预防性警告仅适用于本规范的试验方法部分：本标准并不旨在解决与其使用相关的所有安全问题 (如果有)。本标准的使用者有责任在使用前建立适当的安全、健康和环境实践，并确定监管要求的适用性。
1.6 本国际标准是根据世界贸易组织技术性贸易壁垒 (TBT) 委员会发布的《关于制定国际标准、指南和建议的原则的决定》中确立的国际公认的标准化原则制定的。

2 规范性引用文件

下列文件对于本文件的应用是必不可少的。凡是注日期的引用文件，仅注日期的版本适用于本文件。凡是不注日期的引用文件，其最 新版本 (包括所有的修改单) 适用于本文件。

2.1 ASTM 标准

• A450/A450M 碳素钢、铁素体合金钢和奥氏体合金钢管的通用要求规范

• A1016/A1016M 铁素体合金钢、奥氏体合金钢和碳素钢管的通用要求规范

• E23 金属材料缺口冲击试验的标准试验方法

• E213 金属管材的超声波检测实践

• E309 使用磁饱和法对钢管产品进行涡流检测的实践

• E570 铁磁钢管产品的漏磁检测实践

2.2 ASME 标准

• ASME B36.10M 焊接和无缝锻钢管

2.3 军用标准

• MIL-STD-129 装运和储存标记

• MIL-STD-163 钢铁厂产品装运和储存准备

2.4 联邦标准

• Fed. Std. No. 123 装运标记 (民用机构)

• Fed. Std. No. 183 钢铁产品的连续识别标记

3 订购信息

3.1 采购订单中应包括 (如适用) 以下信息项目，以充分说明所需材料：

• 3.1.1 数量 (总长度或钢管根数)

• 3.1.2 材料名称 (低温用无缝或焊接钢管)

• 3.1.3 钢级 (Grade 1 至 Grade 11)

• 3.1.4 制造工艺 (无缝或焊接)

• 3.1.5 尺寸 (外径和壁厚，英寸 [A333] 或毫米 [A333M])

• 3.1.6 长度 (定尺长度或随机长度)

• 3.1.7 规范编号 (A333 或 A333M，包括年份)

• 3.1.8 冲击试验温度 (如与标准规定不同)

• 3.1.9 试验要求 (静水压试验、无损电气试验或其他)

• 3.1.10 认证 (如需要)

• 3.1.11 特殊要求 (特殊表面处理、标记等)

• 3.1.12 材料的最终用途

4 材料和制造

4.1 钢应采用平炉、电炉或碱性氧气转炉工艺冶炼，并应为镇静钢。
4.2 钢管应采用无缝工艺或焊接工艺制造。焊接钢管应采用高频电阻焊 (ERW) 或埋弧焊 (SAW) 工艺。
4.3 钢管应在最终成型后进行热处理，以确保材料具有良好的低温韧性。热处理工艺应符合表 1 的要求。

表 1 各钢级的热处理要求

4.4 正火温度应为 1550°F 至 1700°F [845°C 至 925°C]，随后在空气中冷却。回火温度不应低于 1100°F [595°C]，保温时间不应少于 30 分钟。
4.5 淬火温度应为 1550°F 至 1700°F [845°C 至 925°C]，随后在水或油中冷却。回火温度不应低于 1100°F [595°C]，保温时间不应少于 30 分钟。

5 化学成分

5.1 钢的熔炼分析化学成分应符合表 2 的要求。

表 2 熔炼分析化学成分要求
单位为百分比 (%)

5.2 产品分析允许偏差应符合 A450/A450M 规范的规定。

6 力学性能

6.1 钢管的纵向拉伸试验结果应符合表 3 的要求。

表 3 纵向拉伸性能要求

6.2 对于壁厚小于 0.020 英寸 [0.5 毫米] 的钢管，伸长率要求可由供需双方协商确定。
6.3 所有钢管应进行夏比 V 型缺口冲击试验，试验温度和冲击功要求应符合表 4 的规定。

表 4 夏比 V 型缺口冲击试验要求

6.4 对于焊接钢管，焊缝处也应进行夏比 V 型缺口冲击试验，试验温度和冲击功要求应与母材相同。

7 工艺性能

7.1 压扁试验

7.1.1 每批应从两根钢管上各取一个试样进行压扁试验。
7.1.2 试样长度应为 4 英寸 [100 毫米]。将试样在平行板之间冷压，直至相对管壁接触。压扁过程中不得出现裂纹或分层。
7.1.3 对于焊接钢管，焊缝应分别置于与施力方向成 0° 和 90° 两个位置进行压扁试验。

7.2 弯曲试验

7.2.1 对于公称外径 D≤114.3 毫米的钢管，每批应从两根钢管上各取一个试样进行弯曲试验。
7.2.2 弯曲试验时，试样应在室温下弯曲 180°，弯曲半径为钢管公称外径的 4 倍，焊缝位于弯曲外侧面，弯曲后不得出现裂纹。

7.3 扩口试验

7.3.1 每批应从两根钢管上各取一个试样进行扩口试验。
7.3.2 扩口试验应使用 60° 顶角的顶锥，将试样端部扩口至外径增加 12%。扩口后试样不得出现裂纹或裂口。

7.4 卷边试验

7.4.1 当作为扩口试验的替代方案指定时，对于壁厚 (实际平均壁厚) 小于外径 10% 的钢管，每批应从两根钢管上各取一个试样进行卷边试验。
7.4.2 卷边试验应将试样端部向外翻边 90°，翻边半径为钢管壁厚的 1.5 倍。卷边后试样不得出现裂纹或裂口。

7.5 硬度试验

7.5.1 每批应从两根钢管上各取一个试样进行硬度试验。
7.5.2 钢管的布氏硬度不应超过 156 HB，或洛氏硬度不应超过 83 HRB。

8 尺寸、外形及质量

8.1 外径和壁厚

8.1.1 钢管的公称外径和公称壁厚应符合 ASME B36.10M 的规定。
8.1.2 钢管外径偏差应符合 A450/A450M 规范的要求。
8.1.3 钢管壁厚偏差应符合 A450/A450M 规范的要求，任何点的最小壁厚不应小于规定公称壁厚的 87.5%。

8.2 长度

8.2.1 钢管的通常长度为 16 英尺至 24 英尺 [4.9 米至 7.3 米]。允许供应长度不短于 3 英尺 [0.9 米] 的短尺钢管，但其数量不应超过每批总数量的 5%。
8.2.2 定尺长度钢管的长度偏差应为 ±1/4 英寸 [±6 毫米]。
8.2.3 倍尺长度钢管的每个单倍长度偏差应为 ±1/4 英寸 [±6 毫米]，总长度偏差应为 ±1 英寸 [±25 毫米]。每个切口应留有 5 毫米至 10 毫米的加工余量。

8.3 不圆度

在管端 100 毫米长度范围内，钢管的不圆度 (最大外径与最小外径之差) 不应超过规定外径的 1%。

8.4 直度

钢管的全长相对于直线的总偏差不应超过钢管长度的 0.15%。

8.5 焊缝余高

8.5.1 外焊缝余高不应超过 1.6 毫米，内焊缝余高不应超过 2.0 毫米。
8.5.2 经供需双方协商，可对焊缝余高进行修磨，修磨后焊缝表面应与母材表面平齐。

8.6 质量

8.6.1 钢管单位长度理论质量应按以下公式计算：

式中：

•  = 钢管单位长度质量，千克 / 米 (kg/m)

•  = 钢管公称外径，毫米 (mm)

•  = 钢管公称壁厚，毫米 (mm)

• 钢的密度取为 7.85kg/dm³

8.6.2 钢管可按理论质量或实际质量交货，交货方式应在订单中注明。

9 表面质量

9.1 钢管表面应光滑，无裂缝、结疤、折叠、分层和其他有害缺陷。
9.2 允许存在深度不超过公称壁厚 12.5% 的轻微表面缺陷。
9.3 对于深度超过公称壁厚 12.5% 的表面缺陷，应通过打磨去除，打磨后的壁厚不应小于规定的最小壁厚。
9.4 不允许通过焊接或填塞来修复表面缺陷。
9.5 钢管内外表面应无氧化皮和油污，表面粗糙度 Ra 不应超过 1.6μm。
9.6 焊缝表面应光滑，无裂纹、未焊透、焊瘤和飞溅。

10 检验和试验

10.1 一般要求

10.1.1 制造商应进行本规范规定的所有检验和试验，以确保供应的材料符合本规范的要求。
10.1.2 所有检验和试验应在装运前在制造商的工厂进行，除非另有规定。

10.2 检验批

10.2.1 对于化学成分分析，检验批为同一炉号的所有钢管。
10.2.2 对于力学性能试验、工艺性能试验、硬度试验和冲击试验，检验批为同一炉号、同一规格、同一热处理制度的不超过 200 根钢管。
10.2.3 当最终热处理在间歇式炉中进行时，检验批应仅包括同一炉号、同一规格且在同一炉次中热处理的钢管。
10.2.4 当最终热处理在连续式炉中进行时，检验批应包括同一炉号、同一规格且在同一温度、同一保温时间和同一炉速下热处理的所有钢管。

10.3 试验项目和频次

10.3.1 每炉钢应进行一次熔炼分析。
10.3.2 每批钢管应进行一次拉伸试验。
10.3.3 每批钢管应进行一次压扁试验。
10.3.4 每批钢管应进行一次扩口试验或卷边试验 (如适用)。
10.3.5 每批钢管应进行一次硬度试验。
10.3.6 每批钢管应进行一次夏比 V 型缺口冲击试验 (包括母材和焊缝，如适用)。
10.3.7 每根钢管应进行静水压试验或无损检验。
10.3.8 每根焊接钢管的焊缝应进行 100% 无损检验。

10.4 静水压试验

10.4.1 每根钢管应进行静水压试验，试验压力应按以下公式计算：

式中：

•  = 静水压试验压力，兆帕 (MPa)

•  = 环向应力，取钢级规定最小屈服强度的 70%

•  = 钢管公称壁厚，毫米 (mm)

•  = 钢管公称外径，毫米 (mm)

10.4.2 试验压力保持时间不应少于 5 秒，试验过程中不得有渗漏现象。

10.5 无损检验

10.5.1 作为静水压试验的替代方案，每根钢管可进行无损检验。无损检验方法可采用涡流检验、超声波检验或漏磁检验。
10.5.2 焊缝无损检验应采用超声波检验方法，按照 E213 实践进行。
10.5.3 无损检验的验收标准应符合相关 ASTM 标准的规定。

10.6 复验

10.6.1 如果任何一项试验结果不符合本规范的要求，应从同一批中另取两个试样进行复验。
10.6.2 如果两个复验试样的结果都符合要求，则该批材料可以验收。如果任何一个复验试样的结果不符合要求，则该批材料应拒收。

11 标志

11.1 每根钢管应在距管端不大于 500 毫米处清晰地标记以下内容：

• 制造商名称或商标

• 规范编号 (ASTM A333/A333M-24 或 ASME SA-333/SA-333M-24)

• 钢级

• 炉号或批号

• 规格 (公称外径和公称壁厚)

• 热处理状态

• 冲击试验温度

• 检验标记

11.2 标志应采用不褪色的涂料喷涂或钢印。钢印深度不应超过 0.5 毫米，且不应导致钢管产生裂纹。
11.3 成捆交货的钢管，每捆应挂有不少于两个标牌，标牌上应标明 11.1 节规定的内容。

12 质量证明书

12.1 制造商应向采购商提供质量证明书，证明所供应的材料符合本规范的要求。
12.2 质量证明书应符合 A1016/A1016M 规范的规定，并应包括以下内容：

• 制造商名称和地址

• 采购订单号

• 规范编号和年份

• 钢级

• 炉号或批号

• 规格和数量

• 热处理状态

• 冲击试验温度

• 化学成分分析结果

• 力学性能试验结果

• 工艺性能试验结果

• 硬度试验结果

• 冲击试验结果 (包括母材和焊缝，如适用)

• 静水压试验或无损检验结果

• 制造商授权代表的签字和日期