EN 10217-3 TStE 460 正火细晶粒钢管 —— 高压管道与低温压力容器专用材
概述
TStE 460 (1.0584) 属 EN 10217-3 标准中的细晶粒钢管钢级，交货状态为正火 (+N)。与 EStE 460 化学成分近似，但通过更严格的工艺控制保证 -50 °C 低温冲击韧性，专为高压管道、压力容器及低温服役设备设计。工作温度范围 -50 °C 至 +400 °C。焊缝许用应力可按母材 100% 计算。
适用规范与标准
- EN 10217-3 (焊接钢管) / EN 10216-3 (无缝钢管)
- DIN 17178 (焊接) / DIN 17179 (无缝) — 1986-5
- TRB、TRD、AD 规范 (AD 2000-Merkblatt W 系列)
- TRbF、TRG、TRGL 等德国技术规则
化学成分 (质量分数, %)
| 元素 | 含量范围 |
|---|
| 碳 (C) | ≤ 0.20 |
| 硅 (Si) | 0.10 – 0.60 |
| 锰 (Mn) | 1.00 – 1.70 |
| 磷 (P) | ≤ 0.030 |
| 硫 (S) | ≤ 0.025 |
| 铝 (Al) | ≥ 0.020 |
| 铬 (Cr) | ≤ 0.30 |
| 铜 (Cu) | ≤ 0.20 |
| 镍 (Ni) | ≤ 1.00 |
| 钼 (Mo) | ≤ 0.10 |
| 氮 (N) | ≤ 0.020 |
| 钛 (Ti) | ≤ 0.20 |
| 钒 (V) | ≤ 0.22 |
注：硫上限 0.025% (EStE 460 为 0.015%)，以适应正火工艺对切削/焊接的平衡要求。
物理与力学性能 (+N 状态)
一般性能
力学性能
| 性能 | 温度 | 数值 | 备注 |
|---|
| 抗拉强度 Rm | 20 °C | 560 – 730 MPa | 纵向/横向一致 |
| 屈服强度 ReH | 20 °C | 440 – 460 MPa | 纵向/横向一致 |
| 断后伸长率 A (纵向) | 20 °C | 19 % | — |
| 断后伸长率 A (横向) | 20 °C | 17 % | — |
| 泊松比 ν | 23 °C | 0.30 | 钢典型值 |
| 弹性模量 E | -100 °C | 217 GPa | — |
| 弹性模量 E | 20 °C | 212 GPa | — |
| 弹性模量 E | 100 °C | 207 GPa | — |
| 弹性模量 E | 200 °C | 199 GPa | — |
| 弹性模量 E | 300 °C | 192 GPa | — |
| 弹性模量 E | 400 °C | 184 GPa | — |
| 弹性模量 E | 500 °C | 175 GPa | — |
| 弹性模量 E | 600 °C | 164 GPa | — |
热学性能
| 性能 | 温度 | 数值 |
|---|
| 线膨胀系数 α | -100 °C | 1.05 × 10⁻⁵ 1/K |
| 线膨胀系数 α | 20 °C | 1.15 × 10⁻⁵ 1/K |
| 线膨胀系数 α | 100 °C | 1.21 × 10⁻⁵ 1/K |
| 线膨胀系数 α | 200 °C | 1.27 × 10⁻⁵ 1/K |
| 线膨胀系数 α | 300 °C | 1.32 × 10⁻⁵ 1/K |
| 线膨胀系数 α | 400 °C | 1.36 × 10⁻⁵ 1/K |
| 线膨胀系数 α | 500 °C | 1.40 × 10⁻⁵ 1/K |
| 线膨胀系数 α | 600 °C | 1.44 × 10⁻⁵ 1/K |
| 热导率 λ | -100 °C | 34.7 W/(m·K) |
| 热导率 λ | 20 °C | 39.7 W/(m·K) |
| 热导率 λ | 100 °C | 40.9 W/(m·K) |
| 热导率 λ | 200 °C | 41.0 W/(m·K) |
| 热导率 λ | 300 °C | 39.9 W/(m·K) |
| 热导率 λ | 400 °C | 38.2 W/(m·K) |
| 热导率 λ | 500 °C | 36.1 W/(m·K) |
| 热导率 λ | 600 °C | 33.8 W/(m·K) |
| 比热容 cp | -100 °C | 423 J/(kg·K) |
| 比热容 cp | 20 °C | 461 J/(kg·K) |
| 比热容 cp | 100 °C | 479 J/(kg·K) |
| 比热容 cp | 200 °C | 499 J/(kg·K) |
| 比热容 cp | 300 °C | 517 J/(kg·K) |
| 比热容 cp | 400 °C | 536 J/(kg·K) |
| 比热容 cp | 500 °C | 558 J/(kg·K) |
| 比热容 cp | 600 °C | 587 J/(kg·K) |
| 热扩散率 a | -100 °C | 11.9 mm²/s |
| 热扩散率 a | 20 °C | 11.0 mm²/s |
| 热扩散率 a | 100 °C | 10.5 mm²/s |
| 热扩散率 a | 200 °C | 9.9 mm²/s |
| 热扩散率 a | 300 °C | 9.1 mm²/s |
| 热扩散率 a | 400 °C | 8.1 mm²/s |
| 热扩散率 a | 500 °C | 6.9 mm²/s |
| 热扩散率 a | 600 °C | 5.7 mm²/s |
| 长期使用温度范围 | — | -50 – 400 °C |
电学性能
| 性能 | 温度 | 数值 |
|---|
| 电阻率 ρ | -100 °C | 1.97 × 10⁻⁷ Ω·m |
| 电阻率 ρ | 20 °C | 2.62 × 10⁻⁷ Ω·m |
| 电阻率 ρ | 100 °C | 3.13 × 10⁻⁷ Ω·m |
| 电阻率 ρ | 200 °C | 3.85 × 10⁻⁷ Ω·m |
| 电阻率 ρ | 300 °C | 4.70 × 10⁻⁷ Ω·m |
| 电阻率 ρ | 400 °C | 5.69 × 10⁻⁷ Ω·m |
| 电阻率 ρ | 500 °C | 6.85 × 10⁻⁷ Ω·m |
| 电阻率 ρ | 600 °C | 8.20 × 10⁻⁷ Ω·m |
焊接、检验与选材指南
- 低温韧性保证：出厂前必须进行 -50 °C 冲击试验，纵向 ≥ 27 J，横向 ≥ 19 J (壁厚 ≥ 10 mm)，满足 AD 2000-Merkblatt W 10 / TRB 要求。
- 焊接工艺：碳当量 (CEV) 通常 ≤ 0.43，预热 100–150 °C (壁厚 >20 mm)，层间温度 ≤ 250 °C，焊后 580–620 °C 去应力退火。
- 填充材料：推荐低氢型焊材，如 SG 3Ni1Mo (MIG/MAG) 或 E 55 6 1NiMo (手工电弧)，确保焊缝 -50 °C 冲击功满足规范。
- 无损检测：压力用途按 AD 2000-HP 5/3 或 EN 10217-3 附录进行 100% 超声/射线检测；焊缝按 DIN EN ISO 5817 B 级或更高验收。
- 与 EStE 460 的选型差异：EStE 460 适用 -60 °C，TStE 460 适用 -50 °C；若设计温度 ≥ -50 °C 且成本敏感，TStE 460 正火态性价比更高；需 -60 °C 或更严格韧性指标时选 EStE 460 (正火成形/热机械轧制)。
