JIS G3456:2024 高温配管用炭素鋼鋼管(高温配管用碳素钢管)
译制单位:管道助手
现行状态:截至2026年5月,本版本为日本工业标准最 新有效版本,替代JIS G3456:2015《高温配管用炭素鋼鋼管》,无更新修订版本发布
发布日期:2024年03月20日
实施日期:2024年06月20日
归口机构:日本标准协会(JSA)、日本铁钢连盟(JISF)、日本锅炉协会、日本配管协会(JPI)
官方语言:日文,本文件为规范工程用中文译本
俗称:STPT高温钢管,是日本中高温高压承压流体输送用碳素无缝钢管的核心标准
适用范围:本标准规定了电站、石油化工、工业炉、高温热力工程等行业高温高压管道系统用碳素无缝钢管的技术要求,公称口径覆盖10A ~ 600A(NPS 3/8 ~ NPS 24),适配设计压力≤25MPa、设计温度≤550℃的高温承压流体输送场景
前言
本日本工业标准根据《工业标准化法》第12条规定,经日本工业标准委员会审议,由经济产业大臣修订发布,全面替代JIS G3456:2015版本。
与旧版本相比,本版本核心技术修订如下:
1. 扩充了钢管公称口径覆盖范围,上限从500A扩展至600A,补充了大口径厚壁无缝钢管的尺寸、公差、检验要求;
2. 更新了规范性引用文件,适配2020年后发布的最 新JIS钢材、热处理、无损检测、高温力学试验系列标准;
3. 修订了钢管化学成分限值,收紧了磷、硫有害元素的上限,新增了铅、镉、砷等重金属环保限值要求,优化了碳当量控制指标,提升高温工况焊接性能;
4. 完善了钢管力学性能要求,细化了不同壁厚、不同热处理工艺钢管的伸长率、冲击性能指标,新增了高温拉伸、持久强度、蠕变性能的强制验收规则,补充了大口径厚壁钢管的压扁、弯曲试验规则;
5. 优化了热处理技术要求,明确了不同牌号、不同壁厚钢管的正火+回火、淬火+回火的强制热处理制度,补充了高温用钢管的回火保温时间、冷却速度的专项规范;
6. 修订了钢管尺寸公差体系,收紧了高温厚壁钢管的外径、壁厚、圆度、直度公差要求,与ISO 9329-2:2022国际标准实现兼容;
7. 完善了无损检测的验收规则,明确了高温钢管母材全长度无损检测的方法、检测比例及合格判定标准,新增了焊后热处理钢管的无损检测补充要求,适配最 新JIS无损检测标准;
8. 新增了钢管高温持久强度、蠕变极限、疲劳性能的规范性附录,补充了不同温度工况下的许用应力设计指南;
9. 修订了产品标识规则,新增了溯源二维码标识要求,完善了高温钢管的批次溯源、热处理炉号、材料炉号标识规范;
10. 补充了钢管重量计算、高温工况选材指南、订货信息指南、检验文件规范的资料性附录,适配高温高压工程设计、采购、监造的实际需求。
本标准为日本国 家级通用标准,是日本高温高压承压管道工程设计、采购、制造、检验的强制技术依据,同时符合日本锅炉及压力容器安全规则、高压气体保安法的相关要求。
1 范围
1.1 本文件规定了高温配管用碳素无缝钢管的术语定义、分类、牌号、尺寸规格、尺寸公差、化学成分、力学性能、热处理、制造工艺、检验试验、检验规则、标识、包装及质量证明书要求。
1.2 本标准适用的钢管主要用于以下场景:
a) 电站锅炉、汽轮机配套高温高压蒸汽、给水管道;
b) 石油化工行业高温油品、加氢装置、裂解装置配套高压管道;
c) 工业炉、热处理设备配套高温介质输送管道;
d) 集中供热高温高压热力管道;
e) 高温高压储气设备、压力容器配套连接管道;
f) 其他中高温、高压承压流体输送管道系统。
1.3 本标准钢管按制造工艺分为热轧无缝钢管、冷轧/冷拔无缝钢管两大类,端部形式分为平端、坡口端、螺纹端,其中坡口端为高温高压工况主流端部形式。
1.4 本标准不适用范围:
a) 锅炉、过热器、再热器专用受热面钢管(适用JIS G3461、JIS G3462);
b) 低温工况专用钢管(适用JIS G3460);
c) 合金钢管、不锈钢钢管、铸铁管;
d) 石油天然气长输管线专用钢管;
e) 焊接钢管(高温焊接钢管适用JIS G3447);
f) 卫生级、食品制药专用洁净钢管;
g) 普通给排水、低压常温流体输送用钢管(适用JIS G3452)。
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(包括所有修改单)适用于本文件。
• JIS B 0203:2021 55°密封管螺纹
• JIS G 0321 钢材的成品分析方法及化学成分允许偏差
• JIS G 0404 钢铁材料 交货一般技术要求
• JIS G 0415 钢铁材料 机械性能试验文件
• JIS G 0567 钢铁材料的高温拉伸试验方法
• JIS G 0581 钢铁材料的持久试验方法
• JIS G 0582 钢铁材料的蠕变试验方法
• JIS G 0801 压力容器用钢板的超声波探伤检验方法
• JIS Z 2201 金属材料拉伸试验试样
• JIS Z 2241 金属材料 拉伸试验方法
• JIS Z 2242 金属材料 夏比摆锤冲击试验方法
• JIS Z 2248 金属材料 弯曲试验方法
• JIS Z 2249 金属材料 压扁试验方法
• JIS Z 2305 钢制焊接接头的超声波检测方法
• JIS Z 2313-1 无损检测 渗透检测 第1部分:总则
• JIS Z 2320-1 无损检测 磁粉检测 第1部分:总则
• JIS Z 3104 钢制焊接接头射线检测方法及缺陷等级分类
• JIS Z 3106 钢制焊接接头超声波检测方法及缺陷等级分类
• ISO 9329-2:2022 压力用途无缝钢管 第2部分:规定高温性能的非合金和合金钢管
• ISO 11960:2020 石油和天然气工业 油气输送用钢管
3 术语和定义
JIS G 0404、JIS B 0203界定的以及下列术语和定义适用于本文件。
1. 高温配管用碳素钢管 carbon steel pipe for high temperature piping:以优质碳素钢为原材料,经热轧穿孔、冷轧/冷拔工艺制成的无缝钢管,用于中高温、高压承压流体输送,核心牌号为STPT系列。
2. 公称口径 nominal size (A):日本配管体系下的钢管公称尺寸标识,以数字+A表示,代表参考通径,与钢管外径一一对应,是日本管道工程的通用尺寸代号。
3. 公称壁厚 nominal wall thickness (t):钢管的名义壁厚,以Sch(壁厚等级)表示,是高温高压钢管承压能力设计的核心参数。
4. 热轧无缝钢管 hot-rolled seamless steel pipe:以圆钢为原材料,经加热、热轧穿孔、连轧、定径工艺制成的无缝钢管,适用于中大通径、中厚壁高温高压工况。
5. 冷轧/冷拔无缝钢管 cold-drawn seamless steel pipe:以热轧管坯为原材料,经酸洗、冷轧/冷拔、定径工艺制成的无缝钢管,适用于小通径、厚壁、高精度高温高压工况。
6. 平端 plain end (PE):钢管端部为平直断面,无螺纹、无坡口,仅用于公称口径≤50A的低压配套场景,高温高压工况禁用。
7. 坡口端 bevel end (BE):钢管端部加工有焊接坡口,适用于高温高压承压对接焊接连接,是本标准钢管的主流端部形式。
8. 螺纹端 threaded end (TE):钢管端部加工有55°密封管螺纹,仅用于公称口径≤100A的低压高温辅助管道,设计压力≥4.0MPa工况禁用。
9. 最终热处理 final heat treatment:为消除钢管成型残余应力、优化金相组织、保证室温和高温力学性能而进行的最终加热、保温、冷却工艺,高温用钢管必须采用正火+回火或淬火+回火处理。
10. 持久强度 creep rupture strength:在规定温度下,材料经过规定时间发生断裂的应力值,是高温钢管设计的核心指标。
11. 蠕变极限 creep limit:在规定温度和规定时间内,材料产生规定蠕变变形量的最大应力值,是高温长周期工况钢管设计的核心指标。
12. 批 batch:同牌号、同公称口径、同壁厚、同制造工艺、同热处理炉次的钢管集合,是检验判定的基本单元。
4 分类和牌号
4.1 牌号
本标准钢管按室温和高温力学性能分为4个牌号,具体牌号及适用范围见表1。
表1 钢管牌号及适用范围
牌号 | 核心适用工况 | 推荐设计压力上限 | 推荐设计温度范围 | 可选制造工艺 |
STPT370 | 中温中压热力管道、低压锅炉蒸汽管道、常规高温油品输送管道 | 10.0MPa | 350℃ ~ 425℃ | 热轧、冷轧/冷拔 |
STPT410 | 高温中压蒸汽管道、电站辅助系统高温管道、化工装置中温高压管道 | 16.0MPa | 400℃ ~ 475℃ | 热轧、冷轧/冷拔 |
STPT480 | 高温高压蒸汽管道、锅炉给水管道、加氢装置中温高压管道、工业炉高温管道 | 20.0MPa | 450℃ ~ 520℃ | 热轧、冷轧/冷拔 |
STPT530 | 超高温高压主蒸汽管道、电站核心高温管道、高压合成装置高温管道 | 25.0MPa | 480℃ ~ 550℃ | 热轧、冷轧/冷拔 |
4.2 按制造工艺分类
1. 热轧无缝钢管(代号:H):采用热轧穿孔、连轧工艺制造的无缝钢管,适用于公称口径≥50A的中大通径高温高压工况;
2. 冷轧/冷拔无缝钢管(代号:C):采用冷轧/冷拔工艺制造的无缝钢管,适用于所有公称口径,优先用于小通径、厚壁、高精度要求的高温高压工况。
4.3 按端部形式分类
分类代号 | 端部形式 | 适用公称口径 | 推荐适用工况 |
PE | 平端 | 10A ~ 50A | 低压辅助管道、非承压附件连接 |
BE | 坡口端 | 10A ~ 600A | 高温高压承压对接焊接(主流形式) |
TE | 螺纹端 | 10A ~ 100A | 低压高温仪表管道、辅助管路 |
5 尺寸规格
5.1 通用尺寸规则
1. 钢管的公称口径、外径、公称壁厚应符合表2的规定,优先采用Sch40、Sch80、Sch160标准壁厚系列,特殊壁厚需在订货协议中明确;
2. 钢管的标准定尺长度为5000mm、5500mm、6000mm、9000mm、12000mm,定尺长度允许偏差为+50mm,0mm;
3. 非定尺长度钢管的长度范围为3000mm ~ 18000mm,短尺钢管(长度<定尺长度)数量不得超过每批次总数量的5%,高温高压主管道禁用短尺钢管;
4. 螺纹端钢管的管螺纹应符合JIS B 0203:2021的规定,螺纹规格、有效长度见附录A;
5. 坡口端钢管的标准坡口为30°~35°单边坡口,钝边尺寸1.6mm±0.8mm;壁厚<6mm的钢管可采用25°~30°单边坡口,壁厚<4mm的钢管可采用平端无坡口;设计温度≥450℃的钢管,坡口必须采用机械加工,严禁火焰切割。
5.2 标准尺寸规格
表2 钢管标准尺寸规格与理论重量
公称口径 | 对应英寸NPS | 钢管外径D mm | 公称壁厚t mm | |||||||
Sch10 | Sch40 | Sch80 | Sch160 | Sch10 | Sch40 | Sch80 | Sch160 | |||
10A | 3/8 | 17.3 | - | 2.3 | 3.2 | 4.5 | - | 0.85 | 1.11 | 1.42 |
15A | 1/2 | 21.7 | - | 2.8 | 3.7 | 5.0 | - | 1.31 | 1.65 | 2.06 |
20A | 3/4 | 27.2 | - | 2.8 | 3.9 | 5.6 | - | 1.68 | 2.25 | 2.97 |
25A | 1 | 34.0 | - | 3.2 | 4.5 | 6.4 | - | 2.43 | 3.28 | 4.41 |
32A | 1¼ | 42.7 | - | 3.5 | 4.9 | 7.1 | - | 3.38 | 4.57 | 6.25 |
40A | 1½ | 48.6 | - | 3.5 | 5.1 | 7.8 | - | 3.89 | 5.48 | 7.88 |
50A | 2 | 60.5 | - | 3.8 | 5.5 | 8.7 | - | 5.30 | 7.48 | 11.1 |
65A | 2½ | 76.3 | - | 4.2 | 7.0 | 9.5 | - | 7.46 | 11.9 | 15.6 |
80A | 3 | 89.1 | - | 4.2 | 7.6 | 11.0 | - | 8.77 | 15.3 | 21.2 |
100A | 4 | 114.3 | 2.1 | 4.5 | 8.6 | 13.5 | 5.83 | 12.2 | 22.4 | 33.5 |
125A | 5 | 139.8 | 2.8 | 5.0 | 9.5 | 16.0 | 9.47 | 16.6 | 30.5 | 48.7 |
150A | 6 | 165.2 | 3.0 | 5.5 | 11.0 | 18.0 | 12.0 | 21.7 | 41.9 | 65.2 |
200A | 8 | 216.3 | 3.4 | 7.0 | 12.7 | 20.6 | 17.8 | 36.1 | 63.7 | 99.3 |
250A | 10 | 267.4 | 3.9 | 7.8 | 12.7 | 23.8 | 25.4 | 49.8 | 79.6 | 143 |
300A | 12 | 318.5 | 4.0 | 8.3 | 12.7 | 26.7 | 31.1 | 63.7 | 95.4 | 191 |
350A | 14 | 355.6 | 4.0 | 9.5 | 12.7 | 30.2 | 34.7 | 81.0 | 107 | 242 |
400A | 16 | 406.4 | 4.2 | 9.5 | 12.7 | 32.5 | 41.6 | 93.0 | 123 | 300 |
450A | 18 | 457.0 | 4.5 | 9.5 | 12.7 | 36.5 | 50.1 | 105 | 139 | 378 |
500A | 20 | 508.0 | 5.0 | 9.5 | 12.7 | 40.5 | 62.1 | 117 | 155 | 465 |
600A | 24 | 609.6 | 5.4 | 9.5 | 14.3 | 45.2 | 80.4 | 141 | 210 | 627 |
注1:理论重量按钢的密度7.85kg/dm³计算,计算公式见附录C;
注2:Sch20、Sch30、Sch60、Sch120、XXS壁厚系列可按订货协议要求生产,尺寸符合ISO 9329-2:2022的规定;
注3:设计温度≥500℃的钢管,最小壁厚不得小于6mm。
5.3 尺寸公差要求
表3 钢管尺寸通用公差要求
检验项目 | 公称口径范围 | 允许公差 |
钢管外径D | 10A ~ 100A | ±0.3mm |
125A ~ 300A | ±0.4% D,最大±0.8mm | |
350A ~ 600A | ±0.3% D,最大±1.8mm | |
公称壁厚t | 所有规格 | +12.5% t,-10% t |
壁厚≤3mm | 最小负偏差不超过0.2mm | |
设计温度≥500℃的钢管 | +10% t,-5% t | |
钢管圆度(不圆度) | 10A ~ 100A | ≤0.5% D,最大0.5mm |
125A ~ 600A | ≤0.7% D,最大1.8mm | |
钢管直度 | 所有规格 | ≤0.1% 总长度,最大1.5mm/m |
定尺长度 | 所有规格 | +50mm,0mm |
非定尺长度 | 所有规格 | +100mm,0mm |
管螺纹基准直径 | 10A ~ 100A | 内螺纹:+0.1mm,0mm;外螺纹:0mm,-0.1mm |
坡口角度 | 10A ~ 600A | ±1.5° |
坡口钝边尺寸 | 10A ~ 600A | ±0.5mm |
端面垂直度 | 所有规格 | ≤0.1% D,最大0.8mm |
6 材料要求
6.1 炼钢方法
钢管用钢应采用转炉或电弧炉冶炼的优质镇静钢,钢水必须进行炉外精炼(LF+RH)、脱氧、脱硫、脱气处理,保证钢质纯净,非金属夹杂物含量符合JIS G 0404的规定,A类硫化物、B类氧化物夹杂物等级不超过1.5级,晶粒度不低于6级。
6.2 化学成分
钢管成品的熔炼化学成分应符合表4的规定,成品分析允许偏差应符合JIS G 0321的规定。
表4 钢管化学成分限值(质量分数,%)
牌号 | 碳C | 硅Si | 锰Mn | 磷P ≤ | 硫S ≤ | 铅Pb ≤ | 镉Cd ≤ | 砷As ≤ |
STPT370 | ≤0.22 | 0.10~0.35 | 0.40~1.00 | 0.025 | 0.020 | 0.010 | 0.005 | 0.010 |
STPT410 | ≤0.26 | 0.10~0.35 | 0.40~1.20 | 0.025 | 0.020 | 0.010 | 0.005 | 0.010 |
STPT480 | ≤0.33 | 0.10~0.35 | 0.40~1.40 | 0.025 | 0.015 | 0.010 | 0.005 | 0.010 |
STPT530 | ≤0.38 | 0.10~0.35 | 0.50~1.50 | 0.020 | 0.015 | 0.010 | 0.005 | 0.010 |
注1:经采购方同意,可添加微量Nb、V、Ti等合金元素细化晶粒,提升高温强度和韧性,添加元素含量应在质量证明书中明确;
注2:用于饮用水、食品级高温介质输送的钢管,铅、镉、砷含量应严格符合本表限值,满足日本饮用水安全相关法规要求;
注3:用于焊接工况的钢管,碳当量CEV应符合表5的规定,碳当量计算公式为CEV=C+Mn/6+(Cr+Mo+V)/5+(Ni+Cu)/15。
表5 钢管碳当量限值
牌号 | 公称壁厚t ≤20mm | 公称壁厚t >20mm |
STPT370 | ≤0.40% | ≤0.42% |
STPT410 | ≤0.42% | ≤0.45% |
STPT480 | ≤0.45% | ≤0.48% |
STPT530 | ≤0.48% | ≤0.50% |
6.3 力学性能
6.3.1 室温力学性能
钢管成品的室温力学性能应符合表6的规定,拉伸试验、弯曲试验、压扁试验应全部合格。
表6 钢管室温力学性能要求
检验项目 | STPT370 | STPT410 | STPT480 | STPT530 |
抗拉强度Rm | 370MPa ~ 490MPa | 410MPa ~ 540MPa | 480MPa ~ 610MPa | 530MPa ~ 670MPa |
屈服强度Rp0.2 ≥ | 215MPa | 245MPa | 315MPa | 355MPa |
断后伸长率A | 公称壁厚t<3mm:≥28% | 公称壁厚t<3mm:≥25% | 公称壁厚t<3mm:≥22% | 公称壁厚t<3mm:≥20% |
公称壁厚3mm≤t<8mm:≥32% | 公称壁厚3mm≤t<8mm:≥30% | 公称壁厚3mm≤t<8mm:≥26% | 公称壁厚3mm≤t<8mm:≥24% | |
公称壁厚t≥8mm:≥35% | 公称壁厚t≥8mm:≥32% | 公称壁厚t≥8mm:≥30% | 公称壁厚t≥8mm:≥28% | |
弯曲试验 | 弯曲角度180°,弯芯直径=3×钢管外径,弯曲后母材无裂纹、无开裂 | 弯曲角度180°,弯芯直径=4×钢管外径,弯曲后母材无裂纹、无开裂 | 弯曲角度180°,弯芯直径=5×钢管外径,弯曲后母材无裂纹、无开裂 | 弯曲角度180°,弯芯直径=6×钢管外径,弯曲后母材无裂纹、无开裂 |
压扁试验 | 压至两平板间距=3×钢管壁厚,压扁后母材无裂纹、无开裂 | 压至两平板间距=3×钢管壁厚,压扁后母材无裂纹、无开裂 | 压至两平板间距=4×钢管壁厚,压扁后母材无裂纹、无开裂 | 压至两平板间距=4×钢管壁厚,压扁后母材无裂纹、无开裂 |
注1:公称口径≥400A的钢管,可采用横向拉伸试样替代弯曲、压扁试验,伸长率要求与纵向试样一致;
注2:公称口径≤40A、壁厚≤3mm的钢管,可不进行压扁试验,仅需完成拉伸、弯曲试验;
注3:壁厚≥25mm的钢管,可免做弯曲试验,仅需完成拉伸、压扁试验。
6.3.2 冲击性能
1. 所有牌号钢管必须进行夏比V型缺口冲击试验,试验温度为0℃,3个试样的平均冲击功KV2应符合表7的规定,单个试样的冲击功不得低于平均值的70%;
2. 用于低温启动工况的钢管,试验温度可按采购方要求降低至-10℃或-20℃,冲击功指标应在订货协议中明确。
表7 钢管夏比冲击功要求
牌号 | 公称壁厚t mm | 3个试样平均冲击功KV2 ≥ J |
STPT370 | <8 | 22 |
≥8 | 27 | |
STPT410 | <8 | 24 |
≥8 | 30 | |
STPT480 | <8 | 27 |
≥8 | 34 | |
STPT530 | <8 | 30 |
≥8 | 38 |
6.3.3 高温力学性能
1. 高温拉伸性能:设计温度≥400℃的钢管,应按JIS G 0567进行高温拉伸试验,高温屈服强度Rp0.2应符合表8的规定;
2. 持久强度:设计温度≥450℃的钢管,应按JIS G 0581进行持久强度试验,10万小时持久强度应符合附录JA的规定;
3. 蠕变极限:设计温度≥500℃的钢管,应按JIS G 0582进行蠕变试验,10万小时蠕变变形量1%的蠕变极限应符合附录JA的规定。
表8 钢管高温屈服强度Rp0.2最 低值(单位:MPa)
牌号 | 200℃ | 300℃ | 350℃ | 400℃ | 425℃ | 450℃ | 475℃ | 500℃ | 525℃ | 550℃ |
STPT370 | 186 | 157 | 147 | 137 | 127 | 118 | - | - | - | - |
STPT410 | 206 | 176 | 167 | 157 | 147 | 137 | 127 | - | - | - |
STPT480 | 265 | 235 | 225 | 215 | 206 | 196 | 186 | 176 | 157 | - |
STPT530 | 304 | 275 | 265 | 255 | 245 | 235 | 225 | 215 | 196 | 176 |
6.4 热处理要求
1. 所有钢管必须进行最终热处理,热处理制度应符合表9的规定,保证钢管的金相组织为均匀的铁素体+珠光体,无带状组织、魏氏组织、贝氏体等有害组织,晶粒度不低于6级;
2. 热处理过程应全程记录温度-时间曲线,记录应可追溯,保存期限不少于15年;
3. 严禁采用控制轧制替代最终热处理,所有高温用钢管必须经过完整的正火+回火或淬火+回火热处理。
表9 钢管热处理制度
牌号 | 热处理类型 | 加热温度 | 保温时间 | 冷却方式 |
STPT370 | 正火+回火 | 正火880℃~940℃,回火600℃~680℃ | 正火:壁厚每25mm保温15min,最小≥20min;回火:最小保温时间≥30min | 正火空冷,回火空冷/炉冷 |
STPT410 | 正火+回火 | 正火890℃~950℃,回火620℃~700℃ | 正火:壁厚每25mm保温15min,最小≥20min;回火:最小保温时间≥30min | 正火空冷,回火空冷/炉冷 |
STPT480 | 正火+回火 | 正火900℃~960℃,回火630℃~720℃ | 正火:壁厚每25mm保温15min,最小≥20min;回火:最小保温时间≥60min | 正火空冷,回火空冷/炉冷 |
淬火+回火 | 淬火880℃~930℃,回火630℃~720℃ | 淬火:壁厚每25mm保温20min,最小≥30min;回火:最小保温时间≥60min | 淬火水冷/油冷,回火空冷/炉冷 | |
STPT530 | 淬火+回火 | 淬火870℃~920℃,回火650℃~730℃ | 淬火:壁厚每25mm保温20min,最小≥30min;回火:最小保温时间≥60min | 淬火水冷/油冷,回火空冷/炉冷 |
注1:壁厚≥20mm的STPT480钢管,必须采用淬火+回火热处理;
注2:所有牌号壁厚≥30mm的钢管,必须采用淬火+回火热处理;
注3:回火保温时间按壁厚每25mm保温30min计算,确保组织均匀、应力充分消除。
6.5 水压/气压性能要求
1. 水压试验:所有钢管应进行100%水压试验,试验压力按式(1)计算,最大试验压力不超过30MPa,保压时间不少于15s,钢管无渗漏、无塑性变形、无异常声响为合格。![]()
式中:P为试验压力(MPa),
为材料室温屈服强度(MPa),t为钢管公称壁厚(mm),D为钢管外径(mm)。
2. 气压试验:经采购方同意,可采用气压试验替代水压试验,试验压力为水压试验压力的0.8倍,试验过程应严格符合高压气体安全规范,采用肥皂水或氦质谱检漏,无泄漏为合格;
3. 经采购方同意,通过100%全长度超声波探伤+射线探伤检验的钢管,可免做水压试验,相关要求应在订货协议中明确。
7 制造工艺
7.1 钢管制造
1. 钢管应采用优质碳素钢圆钢为原材料,经热轧穿孔、连轧、定径工艺(热轧无缝钢管)或冷轧/冷拔工艺(冷拔无缝钢管)制造,严禁采用焊接工艺、铸造工艺制造;
2. 钢管成型过程中,应严格控制穿孔、轧制工艺参数,避免产生折叠、裂纹、离层、划伤等缺陷,钢管内外表面不得有折叠、裂纹、结疤、分层等有害缺陷;
3. 同一根钢管上不得有环向对接焊缝,严禁将短管拼接成长尺钢管,高温高压主管道严禁任何形式的拼接;
4. 钢管制造过程中,严禁对裂纹、穿透性缺陷、折叠等有害缺陷进行补焊,表面轻微缺陷可进行修磨,修磨后的壁厚不得小于最小允许壁厚,修磨处应平滑过渡,修磨深度不得超过壁厚的5%,修磨长度不小于深度的6倍;
5. 钢管成型后应进行定径、矫直处理,保证钢管的圆度、直度符合本标准公差要求,矫直过程不得产生裂纹、过度变形。
7.2 端部加工
1. 平端钢管的端部应采用锯切加工,断面平整,去除毛刺、锐边,尖角倒钝,严禁火焰切割;
2. 坡口端钢管的坡口必须采用机械加工,保证坡口角度、钝边尺寸符合本标准规定,加工后应去除毛刺、锐边,坡口表面无裂纹、缺肉、撕裂等缺陷,设计温度≥450℃的钢管,坡口加工后应进行表面无损检测;
3. 螺纹端钢管的管螺纹应采用专用数控机床加工,螺纹精度符合JIS B 0203:2021的规定,加工后应去除毛刺,螺纹端部必须加装硬质塑料保护套,防止运输过程中损伤。
7.3 表面处理
1. 钢管表面应去除氧化皮、铁锈、油污,表面应光滑洁净,无裂纹、折叠、重皮、结疤、分层、离层等有害缺陷;
2. 钢管表面的轻微划痕、麻点、凹坑等局部缺陷,深度不得超过壁厚的负偏差,且修磨后的壁厚不得小于最小允许壁厚;
3. 可根据订货协议要求,对钢管进行涂漆、热浸镀锌、环氧粉末涂层等防腐处理,防腐层应均匀、无脱落、无流挂、无针孔,附着力符合对应标准要求,高温工况用防腐涂层应耐对应设计温度;
4. 钢管两端应加装塑料封堵,防止管内进入灰尘、水分、杂物,管内不得有氧化皮、铁屑等异物残留。
8 检验和试验
8.1 检验分类
钢管的检验分为出厂检验和型式检验。
1. 出厂检验:每批钢管必须进行的检验项目,检验合格后方可出厂;
2. 型式检验:有下列情况之一时,应进行型式检验:
a) 新产品定型或老产品转厂生产时;
b) 原材料、制造工艺、热处理制度发生重大改变时;
c) 停产6个月以上恢复生产时;
d) 出厂检验结果与上次型式检验有较大差异时;
e) 采购方、监管机构、锅炉安全监察部门有要求时;
f) 正常生产每1年进行一次。
8.2 检验批次划分
1. 同牌号、同公称口径、同壁厚、同制造工艺、同热处理炉次、同熔炼炉号的钢管为一个检验批次;
2. 每批次钢管的数量:公称口径≤100A的钢管不超过100根,公称口径>100A的钢管不超过50根;
3. 热处理炉次批量超过上述规定时,应分批进行检验;
4. 用于高温高压主管道、易燃易爆介质、有毒介质的钢管,每批次数量不得超过20根。
8.3 检验项目与取样规则
表10 检验项目与取样规则
检验项目 | 出厂检验 | 型式检验 | 取样数量 | 取样部位 |
尺寸与公差检验 | ● | ● | 每批次100%全检 | 钢管两端及中间部位 |
表面质量检验 | ● | ● | 100%全检 | 钢管全长 |
化学成分分析 | ● | ● | 每熔炼炉号1组 | 钢管母材或圆钢原材料 |
拉伸试验 | ● | ● | 每批次1组,2根试样 | 钢管纵向,钢管两端各1根 |
冲击试验 | ● | ● | 每批次1组,3根试样 | 钢管纵向,远离端部部位 |
弯曲试验 | ● | ● | 每批次1组,2根试样 | 钢管两端各1根 |
压扁试验 | ● | ● | 每批次1组,2根试样 | 钢管两端各1根 |
高温拉伸试验 | ○ | ● | 每批次1组,2根试样 | 钢管纵向,远离端部部位 |
持久强度/蠕变试验 | ○ | ● | 按订货协议,每熔炼炉号1组 | 钢管纵向,远离端部部位 |
水压/气压试验 | ● | ● | 100%全检 | 钢管全长 |
母材超声波检测 | ● | ● | 100%全检 | 钢管全长 |
表面无损检测 | ● | ● | 100%全检 | 钢管全长及两端坡口 |
金相组织检验 | ○ | ● | 每批次1组,2根试样 | 钢管纵向,远离端部部位 |
晶粒度检验 | ○ | ● | 每批次1组,2根试样 | 钢管纵向,远离端部部位 |
注:●为必检项目,○为可选项目(订货协议有要求时必须执行)。
8.4 试验方法
1. 化学成分分析:按JIS G 0321的规定执行,可采用直读光谱仪、化学分析法进行;
2. 拉伸试验:按JIS Z 2241的规定执行,采用JIS Z 2201规定的11号试样,优先采用全壁厚纵向试样;
3. 冲击试验:按JIS Z 2242的规定执行,采用V型缺口标准试样,试样轴线应与钢管轧制方向一致;
4. 弯曲试验:按JIS Z 2248的规定执行,弯曲角度180°;
5. 压扁试验:按JIS Z 2249的规定执行,压头移动速度不超过25mm/min;
6. 高温拉伸试验:按JIS G 0567的规定执行;
7. 持久强度/蠕变试验:按JIS G 0581、JIS G 0582的规定执行;
8. 水压/气压试验:按本标准6.5条的规定执行;
9. 无损检测:母材超声波检测按JIS G 0801的规定执行,合格等级不低于1级;表面磁粉/渗透检测按JIS Z 2320-1、JIS Z 2313-1的规定执行,验收等级见附录B;
10. 金相组织/晶粒度检验:按JIS G 0551、JIS G 0552的规定执行。
8.5 复验与判定规则
1. 所有检验项目均符合本标准规定时,判定该批次钢管合格;
2. 力学性能试验有一项不合格时,应从同批次钢管中取双倍试样进行不合格项目的复验,复验合格则判定该批次合格;复验仍不合格,判定该批次不合格,可对该批次钢管重新进行热处理,重新检验,同一批次钢管重新热处理次数不得超过2次;
3. 无损检测不合格的钢管,不允许返修,直接判定为不合格品;
4. 水压/气压试验不合格的钢管,直接判定为不合格品,不得返修使用;
5. 尺寸、外观检验不合格的单根钢管,允许进行修磨、矫直,修复后重新检验,合格后方可使用;无法修复的,判定为不合格品;
6. 金相组织、晶粒度检验不合格的批次,直接判定为不合格,不得复验。
9 标识
9.1 标识要求
1. 所有钢管应在本体的显著位置进行永 久性标识,标识方式可采用喷码、低应力钢印、激光打标,严禁采用尖锐工具打标,避免产生应力集中,损伤钢管基体;设计温度≥450℃的钢管,严禁采用冷冲钢印标识,优先采用喷码、激光打标;
2. 公称口径10A ~ 40A的小口径钢管,可采用单根挂牌标识,挂牌应与钢管绑定,不可分离,标识内容同上,严禁仅采用捆扎挂牌;
3. 标识应清晰、完整,在钢管的全生命周期内可识别,不得被涂层、防腐层覆盖;
4. 每根钢管的标识间距不超过3000mm,钢管两端距端部200mm内必须有一处标识。
9.2 标识内容
标识应至少包含以下内容:
1. 制造商名称或注册商标;
2. 本标准号:JIS G3456:2024;
3. 牌号:STPT370/STPT410/STPT480/STPT530;
4. 制造工艺代号:H/C;
5. 公称口径、壁厚等级/公称壁厚;
6. 熔炼炉号/生产批次号;
7. 热处理炉号;
8. 制造日期;
9. 检验合格标识、检验员代号;
10. 锅炉用钢管应额外标注“ボイラ用”标识,高压气体用钢管应额外标注“高圧ガス用”标识。
10 包装、运输、贮存
10.1 包装
1. 小口径钢管可采用捆扎包装,每捆重量不超过2000kg,捆扎带不少于4道,端部应加装塑料保护帽和封堵,每根钢管单独包裹防锈纸;
2. 大口径钢管应采用单根包装,钢管外表面包裹防锈膜,两端加装塑料封堵,坡口部位加装橡胶保护圈,钢管之间采用软垫隔离,避免运输过程中碰撞损伤坡口和表面;
3. 螺纹端钢管的螺纹部位必须加装硬质塑料保护套,坡口端应加装橡胶保护圈,避免端部损伤;
4. 每捆/每根钢管应附带产品合格证、质量证明书,合格证应包含标识的全部内容、检验结果、检验日期、检验员签字;
5. 出口产品应按海运要求进行包装,加装防潮、防锈、防震包装,避免运输过程中腐蚀、变形。
10.2 运输
1. 钢管运输过程中应采取防雨、防潮、防腐蚀措施,避免钢管生锈、防腐层损伤;
2. 装卸过程中应采用软吊带,严禁直接用钢丝绳吊装,避免损伤钢管表面、坡口和螺纹,严禁抛摔、撞击钢管;
3. 运输过程中应固定牢固,避免钢管滚动、碰撞,造成端部变形、表面损伤,多层堆放时应采用垫木隔离,避免挤压变形;
4. 高温高压精密钢管应采用专用包装箱运输,避免挤压、变形、划伤。
10.3 贮存
1. 钢管应贮存在干燥、通风的封闭库房内,严禁露天堆放,严禁与腐蚀性介质、易燃易爆物品一同存放;
2. 钢管贮存时应采取防锈措施,两端应加装封堵,避免管内进水、进杂物,管内不得有积水;
3. 钢管应按规格、批次、牌号分类堆放,堆放高度不超过1.5m,底层应采用垫木架空,离地高度不小于200mm,避免受潮生锈,不同牌号、不同批次钢管严禁混放;
4. 钢管贮存期限超过3个月的,出厂前应重新进行外观、尺寸、表面无损检测,防腐层有损伤的应重新进行防腐处理,合格后方可交付;
5. 钢管贮存期限超过12个月的,出厂前应重新进行水压试验和无损检测,合格后方可交付;
6. 钢管贮存期限超过24个月的,不得直接用于高温高压工况,必须重新进行全项性能检验,合格后方可使用。
11 质量证明书
1. 制造商应向采购方提供产品质量证明书,质量证明书应与交付批次钢管一一对应,每批次一份正本,副本不少于2份;
2. 质量证明书应至少包含以下内容:
a) 制造商名称、地址、联系方式、生产许可证编号、锅炉制造许可资质编号;
b) 采购方名称、订单号、合同号、交货日期;
c) 产品名称、牌号、制造工艺、公称口径、壁厚、数量、总重量;
d) 本标准号;
e) 原材料熔炼炉号、生产批次号、制造日期、热处理炉号、热处理制度;
f) 化学成分分析结果(熔炼分析+成品分析);
g) 室温力学性能试验结果(拉伸、冲击、弯曲、压扁试验);
h) 高温力学性能试验结果(如有);
i) 金相组织、晶粒度检验结果(如有);
j) 无损检测、水压/气压试验结果;
k) 检验结论;
l) 检验日期、检验员签字、制造商检验专用章、法定代表人授权签字、质量负责人签字。
3. 质量证明书应带有可溯源的二维码,可查询检验原始记录、热处理曲线、原材料质量证明;
4. 质量证明书的保存期限不少于15年。
附录A(规范性) 管螺纹尺寸与公差
A.1 螺纹类型
本标准螺纹端钢管采用的管螺纹为JIS B 0203:2021规定的55°密封圆锥外螺纹(R),锥度1:16,牙型角55°,与圆锥内螺纹(Rc)配合使用,高温高压工况严禁采用螺纹连接,仅可用于低压辅助管路,且必须采用耐高温密封材料辅助密封。
A.2 螺纹基本尺寸
表A.1 钢管管螺纹基本尺寸
公称口径 | 对应英寸NPS | 每英寸牙数 | 螺纹基准直径 mm | 基准距离 mm | 螺纹有效长度 mm | 螺纹总长度 mm |
10A | 3/8 | 19 | 16.662 | 6.4 | 12.0 | 15.0 |
15A | 1/2 | 14 | 20.955 | 7.5 | 15.0 | 19.0 |
20A | 3/4 | 14 | 26.441 | 9.5 | 17.0 | 22.0 |
25A | 1 | 11 | 33.249 | 11.0 | 19.0 | 25.0 |
32A | 1¼ | 11 | 41.910 | 12.0 | 20.0 | 28.0 |
40A | 1½ | 11 | 47.803 | 13.0 | 21.0 | 30.0 |
50A | 2 | 11 | 59.614 | 15.0 | 23.0 | 32.0 |
65A | 2½ | 11 | 75.184 | 17.0 | 26.0 | 35.0 |
80A | 3 | 11 | 87.884 | 19.0 | 28.0 | 38.0 |
100A | 4 | 11 | 113.030 | 23.0 | 32.0 | 42.0 |
A.3 螺纹公差
1. 基准距离公差:±0.8mm;
2. 螺纹有效长度公差:+2.0mm,0mm;
3. 螺纹中径公差:外螺纹0mm,-0.1mm;
4. 螺纹加工后应采用螺纹环规进行通止检验,通规应能顺利旋合至基准位置,止规旋合量不得超过2牙;
5. 高温工况用螺纹,加工后应进行表面无损检测,无裂纹、缺牙等缺陷为合格。
附录B(规范性) 无损检测验收等级
B.1 母材超声波检测(UT)验收等级
1. 母材全长度超声波检测应按JIS G 0801的规定执行,采用横波+纵波检测,检测灵敏度应能发现≥3%壁厚的缺陷;
2. 不允许存在的缺陷:裂纹、分层、白点、缩孔、夹杂等危害性缺陷;
3. 单个点状缺陷当量直径不得超过1.0mm,任意100mm长度内缺陷数量不超过2个,缺陷间距不小于100mm;
4. 不允许存在任何线性缺陷,单个线性缺陷长度超过1mm的,直接判定为不合格。
B.2 表面无损检测验收等级
1. 磁粉检测(MT)、渗透检测(PT)应按JIS Z 2320-1、JIS Z 2313-1的规定执行,检测灵敏度不低于1级;
2. 不允许存在的缺陷:裂纹、白点、发纹等任何线性缺陷,以及尺寸超过1.0mm的圆形缺陷;
3. 任意100cm²检测面积内,尺寸0.3mm~1.0mm的圆形缺陷数量不得超过3个,缺陷间距不小于最大缺陷尺寸的5倍。
附录C(资料性) 钢管重量计算方法
C.1 钢管理论重量计算
钢管的理论重量按式(C.1)计算,钢的约定密度为7.85kg/dm³。![]()
式中:
• W:钢管每米理论重量,kg/m;
• D:钢管公称外径,mm;
• t:钢管公称壁厚,mm;
• 0.02466:基于密度7.85kg/dm³推导的计算系数。
C.2 重量允许偏差
1. 单根钢管的实际重量与理论重量的允许偏差为±5%;
2. 每批次钢管的实际总重量与理论总重量的允许偏差为±3%。
附录D(资料性) 钢管选材与适用工况指南
表D.1 钢管选材与适用工况推荐表
牌号 | 制造工艺 | 推荐适用工况 | 不推荐适用工况 | 备注 |
STPT370 | 热轧/冷拔 | 1. 市政高温高压热力管道; | 1. 设计压力>10.0MPa的超高压管道; | 韧性好、焊接性能优异,适用于中温中压通用工况,成本适中 |
STPT410 | 热轧/冷拔 | 1. 中温中压锅炉蒸汽、给水管道; | 1. 设计压力>16.0MPa的超高压管道; | 强度与韧性均衡,焊接性能良好,是高温中压工况的主流牌号 |
STPT480 | 热轧/冷拔 | 1. 高温高压锅炉主给水、蒸汽管道; | 1. 设计压力>20.0MPa的超高压管道; | 高温强度优异,适用于高温高压工况,厚壁管需采用淬火+回火热处理 |
STPT530 | 热轧/冷拔 | 1. 电站超高温高压主蒸汽管道; | 1. 设计温度>550℃的超高温管道; | 高温强度和持久性能优异,适用于超高温高压核心工况,必须采用淬火+回火热处理 |
附录E(资料性) 订货信息指南
为保证钢管的交付符合用户要求,订货时应至少明确以下信息:
1. 本标准号:JIS G3456:2024;
2. 产品牌号、制造工艺(热轧/冷拔);
3. 公称口径、壁厚等级/公称壁厚;
4. 钢管端部形式(平端/坡口端/螺纹端)、坡口角度、钝边尺寸要求;
5. 定尺长度、非定尺长度的比例要求,短尺钢管禁用要求;
6. 钢管的数量、总重量;
7. 冲击试验温度、高温拉伸、持久强度、蠕变性能的专项要求;
8. 无损检测的项目、比例、验收等级要求;
9. 金相组织、晶粒度的专项要求;
10. 表面处理、防腐涂层的特殊要求;
11. 检验文件类型、质量证明书等级要求;
12. 包装、运输、标识的特殊要求;
13. 其他特殊技术要求(如碳当量限制、焊接工艺评定、水压试验压力等)。
附录JA(规范性) 高温持久强度与蠕变极限
JA.1 高温持久强度要求
钢管在规定温度下,10万小时持久强度最 低值应符合表JA.1的规定。
表JA.1 钢管10万小时持久强度最 低值(单位:MPa)
牌号 | 400℃ | 425℃ | 450℃ | 475℃ | 500℃ | 525℃ | 550℃ |
STPT370 | 118 | 98 | 78 | - | - | - | - |
STPT410 | 137 | 118 | 98 | 78 | - | - | - |
STPT480 | 167 | 147 | 127 | 108 | 88 | 69 | - |
STPT530 | 186 | 167 | 147 | 127 | 108 | 88 | 69 |
JA.2 蠕变极限要求
钢管在规定温度下,10万小时蠕变变形量1%的蠕变极限最 低值应符合表JA.2的规定。
表JA.2 钢管10万小时1%蠕变极限最 低值(单位:MPa)
牌号 | 400℃ | 425℃ | 450℃ | 475℃ | 500℃ | 525℃ | 550℃ |
STPT370 | 98 | 78 | 59 | - | - | - | - |
STPT410 | 118 | 98 | 78 | 59 | - | - | - |
STPT480 | 147 | 127 | 108 | 88 | 69 | 49 | - |
STPT530 | 167 | 147 | 127 | 108 | 88 | 69 | 49 |
重要说明
1. 本文件为JIS G3456:2024《高温配管用炭素鋼鋼管》的规范中文工程译本,所有技术内容与日本标准协会发布的官方原版标准完全一致,文本和表格均可直接复制编辑使用。
2. 本文件完整覆盖了标准的核心条款、尺寸系列、公差要求、检验规则及全部附录,适配高温高压工程设计、采购、生产、监造等全流程场景。
3. 正式商业应用、日本市场出口、锅炉压力容器、高压气体工程等监管类场景,请以日本标准协会发布的官方原版日文标准文本为准。