JIS G3115 SPV235 压力容器钢：详细规格与性能参数
JIS G3115 SPV235 中低温压力容器钢概述
SPV235 是 JIS G3115 标准规定的中低温压力容器用碳钢钢板，最小屈服强度 235MPa（厚度 ≤ 16mm），对应最小抗拉强度 400MPa。以优异的焊接性、成形性和一定的低温韧性（0°C/27J），广泛用于常温及中低温（-20°C 以上）压力容器、储罐、换热器筒体及管道制造。
化学成分（质量分数%，典型值）
- 碳 (C)：≤ 0.15%（超低碳，保证焊接性）
- 硅 (Si)：≤ 0.35%
- 锰 (Mn)：≤ 1.20%
- 磷 (P)：≤ 0.030%
- 硫 (S)：≤ 0.015%
- 铝 (Al)：≥ 0.015%（细晶粒钢标识）
碳当量 CEV ≤ 0.38%，Pcm ≤ 0.22%，焊接性极佳，一般无需预热。
力学性能（室温 23°C）
| 性能项目 | 标准值 | 备注 |
|---|---|---|
| 抗拉强度 | 400 – 510 MPa | 厚度 ≤ 50mm |
| 屈服强度 | ≥ 235 MPa (≤ 16mm) ≥ 225 MPa (16–40mm) ≥ 215 MPa (40–50mm) | 厚度依赖 |
| 伸长率 (A5) | ≥ 17% (≤ 16mm) ≥ 20% (16–40mm) ≥ 24% (40–50mm) | 纵向试样 |
| 夏比缺口冲击功 (0°C) | ≥ 27 J | 纵向，全尺寸 10×10mm |
| 弹性模量 | 200 – 215 GPa | 典型值 |
| 泊松比 | 0.29 | 典型值 |
| 剪切模量 | 82 GPa | 典型值 |
物理与热学性能
| 性能项目 | 数值 | 条件/备注 |
|---|---|---|
| 密度 | 7.8 – 7.9 g/cm³ | 23°C |
| 热膨胀系数 | 13.2 – 13.8 × 10⁻⁶ /K | 23°C |
| 热导率 | 25 – 93 W/(m·K) | 23°C |
| 比热容 | 465 J/(kg·K) | 23°C |
| 熔点范围 | 1480 – 1526 °C | 典型低碳钢 |
| 最高使用温度 | 500 °C | 碳钢长期使用上限（蠕变考量） |
| 电阻率 | 1.43 – 1.74 × 10⁻⁷ Ω·m | 23°C |
| 居里温度 | 770 °C | 磁性转变 |
供货状态与热处理
- 供货状态：正火 (N)、正火轧制 (NR)、控轧 (TMCP)
- 热处理制度：正火 900–950°C 空冷；应力消除退火 580–620°C 保温 1h/25mm 厚度
- 冲击测试：按厚度分组，每组至少 3 个试样，单值 ≥ 19J，平均 ≥ 27J
主要应用范围
- 常温/低温储罐：LNG 二次阻隔、LPG 球罐、液氨储罐（-20°C 以上）
- 换热器筒体、管板、法兰
- 反应器、分离塔、吸收塔筒体（石油化工、化肥装置）
- 锅炉汽包、集箱、过热器/再热器集箱（中低压）
- 核电常规岛压力容器、管道（配合 RCC-M/ASME III）
焊接与制造要点
- 焊接工艺：手工电弧焊 (SMAW)、埋弧焊 (SAW)、气保焊 (GMAW/FCAW) 均适用
- 焊材选择：匹配 420/490MPa 级焊材（E43/E49/E50 系列），优选低氢型
- 预热/层间温：≤ 25mm 一般免预热；> 25mm 建议 50–80°C 预热，层间温 ≤ 200°C
- 焊后热处理 (PWHT)：厚度 > 38mm 或规范要求时实施，580–620°C × (1h/25mm)
- 成形：冷卷圆、压制封头性能优异，最小卷圆半径 ≥ 1.5D（D 为直径）
对比与替代参考
| 钢种 | 标准 | σs (MPa) | σb (MPa) | 冲击 | 适用温度 |
|---|---|---|---|---|---|
| SPV235 | JIS G3115 | 235 | 400-510 | 27J/0°C | > -20°C |
| SPV315 | JIS G3115 | 315 | 490-610 | 27J/0°C | > -20°C |
| SPV355 | JIS G3115 | 355 | 520-640 | 27J/0°C | > -20°C |
| SPV410 | JIS G3115 | 410 | 550-670 | 27J/-10°C | > -40°C |
| SA516 Gr.70 | ASTM | 260 | 485-620 | 27J/-29°C | > -46°C |
| 16MnR / Q345R | GB 713 | 345/345 | 510-640 | 27J/0°C | > -20°C |
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