《液氫壓力容器用不銹鋼鋼板和鋼帶》標準編制說明一、任務來源根據中國特鋼企業協會團體標準化工作委員會《2023年第四批團體標準制修訂計劃》，《液氫壓力容器用不銹鋼鋼板和鋼帶》標準由中國特鋼企業協會提出并歸口，由山西太鋼不銹鋼股份有限公司、冶金工業規劃研究院等單位共同參與起草，完成《液氫壓力容器用不銹鋼鋼板和鋼帶》標準的制定工作。二、制定本文件的目的和意義氫能作為一種零碳高效新能源，具有來源廣、燃燒值高、無污染等優點，被認為是21世紀最具發展潛力的清潔能源。氫能的使用主要包括氫的生產、儲存、運輸和應用等方面，安全高效的氫能儲存技術是決定氫能應用的關鍵之一，目前主要儲存方式為高壓氣態氫，低溫液氫等。與高壓氣態氫相比，低溫液氫具有儲氫密度大、安全性高、適合大量、長距離儲運的優勢。隨著國家碳達峰、碳中和工作的有序開展，液氫將作為一種清潔、高效的燃料材料將得到大范圍的應用，隨之液氫的儲存和運輸需求逐步旺盛。液氫壓力容器用不銹鋼是一種適用于低溫液氫儲運容器專用不銹鋼材料，具有馬氏體轉變溫度低、低溫組織穩定性好及力學性能優異等特點。液氫壓力容器用不銹鋼材料在液氫壓力容器領域得到了廣泛的使用和發展，然而在標準化領域，針對液氫壓力容器用不銹鋼鋼板和鋼帶尚未開展細分領域標準研制工作，現行標準《GB/T713.7承壓設備用鋼板和鋼帶第7部分：不銹鋼和耐熱鋼》詳細規定了不銹鋼鋼板和鋼帶產品的尺寸、外形、化學成分、力學性能等技術指標，但對該領域重點關注的馬氏體轉變溫度、奧氏體穩定系數和低溫力學性能等并未提出明確要求。為滿足細分領域產品生產銷售中的標準化需求，促進研發成果市場應用，山西太鋼不銹鋼股份有限公司向中國特鋼企業協會提出《液氫壓力容器用不銹鋼鋼板和鋼帶》標準研制計劃，以補充液氫壓力容器用不銹鋼產品牌號和完善產品技術指標，提升標準使用效果。三、標準編制過程標準牽頭單位山西太鋼不銹鋼股份有限公司是我國不銹鋼領軍企業，具有較強的細分領域鋼帶產品生產經驗，為進一步完善鋼材產品標準體系，為滿足液氫壓力容器行業對不銹鋼材料馬氏體轉變溫度、奧氏體穩定系數、第二項含量和低溫力學性能等的嚴格要求，為行業發展提供有力支撐，山西太鋼不銹鋼股份有限公司等單位積極配合起草組開展標準預研等基礎工作，標準研制過程中，編制組細致收集比對現行有效標準，著重調研下游行業重點關注的技術指標，并廣泛征求利益相關方意見，強化標準的適用性、先進性和公正性，提升標準應用實施效果。2023年3月：提出制定標準項目，并進行了標準立項征求意見和論證工作；2023年6月：中國特鋼企業協會發布項目計劃；2023年8月：進行起草標準的調研、問題分析和相關資料收集等準備工作，完成了標準制定提綱、標準草案；2024年5月：工作組內征求意見和討論；2025年×月：計劃召開標準啟動會，圍繞標準草案進行討論，按照與會意見和建議進行修改，形成征求意見稿并發出征求意見；2025年×月：計劃完成征求意見處理、形成標準送審稿；2025年×月：計劃完成該標準審定會和標準報批稿，上報中國特鋼企業協會審批；2025年×月：計劃發布、實施標準。2025年2月中旬召開標準討論會，主要意見如下：1.合金由轉爐或電爐冶煉加爐外精煉加真空脫氣處理。除非需方有特殊要求并在合同中注明，冶煉方法一般由供方選擇；2.補充附錄B熱處理制度；3.表1補充統一數字代號。全部采納。四、標準編制原則從滿足液氫壓力容器用不銹鋼的使用和銷售需求，規范不銹鋼材料使用等方面考慮，以GB/T713.7-2023為基礎，在標準研制中選取適用于液氫壓力容器領域的產品牌號，提煉尺寸外形、化學成分、力學性能等技術指標，及下游客戶重點關注的馬氏體轉變溫度、奧氏體穩定系數和低溫力學性能等指標，填補細分領域標準空白，進一步健全承壓設備用不銹鋼鋼板和鋼帶標準體系。目前太鋼產品在行業處于國內領跑地位，國內其他生產企業主要為酒鋼、東特等，太鋼工藝裝備先進、技術積淀豐厚、研發實力強，可實現該類產品全產業鏈品種和規格覆蓋，產品質量穩定、成分控制精準，可為用戶提供焊接、成型等多種應用技術服務。本文件基于GB/T713.7—2023標準的基本要求，根據CGAG-5.6-2005REAFFIRMED2013.《HYDROGENPIPELINESYSTEMS》FIRSTEDITION中相關內容，結合液氫壓力容器使用要求制定。本文件與GB/T713.7—2023標準相比，主要技術差別如下：——調整了鋼板的厚度公差控制范圍?！{整了化學成分控制范圍，增加馬氏體轉變溫度、奧氏體穩定系數的要求?！黾恿?196℃和-269℃沖擊性能試驗?！黾恿髓F素體含量分析的要求。五、標準研究思路及內容（一）本文件包含以下部分前言1范圍2規范性引用文件3術語和定義4分類及代號5訂貨內容6制造工藝7技術要求8試驗方法9檢驗規則10包裝、標志和質量證明書（二）主要技術內容1.范圍本文件規定了真空絕熱液氫壓力容器用不銹鋼鋼板的分類及代號、訂貨內容、制造工藝、技術要求、試驗方法、檢驗規則、包裝、標志和質量證明書。本文件適用真空絕熱液氫壓力容器用不銹鋼熱軋厚鋼板、熱軋鋼板和鋼帶、冷軋鋼板和鋼帶（以下簡稱鋼板和鋼帶）。2.規范性引用文件根據本文件的內容，經過查新確定了規范性引用文件。3.術語和定義GB/T713.1界定的術語和定義適用于本文件。4．分類及代號本文件對鋼板和鋼帶是否切邊進行分類，切邊以EC表示，不切邊以EM表示。5.訂貨內容a)產品名稱；b)本文件編號；c)牌號或統一數字代號；d)尺寸及精度；e)交貨的重量（數量）；f)表面加工類型；g)邊緣狀態；h)交貨狀態；i)特殊要求。6制造工藝鋼板和鋼帶經熱軋或冷軋后，可經熱處理及酸洗或類似處理后交貨。當進行光亮熱處理時，可省去酸洗等處理。必要時可進行矯直、平整或研磨。7技術要求7.1牌號及化學成分本文件根據在無磁不銹鋼應用情況共提出八個產品牌號，其中022Cr17Ni12Mo2（S31603）、06Cr17Ni12Mo2（S31608）、06Cr19Ni10（S30408）、06Cr19Ni10N（S30458）、022Cr17Ni12Mo2N（S31653）、06Cr17Ni12Mo2N（S31658）參照GB/T713.7提出，其中各牌號均收窄P含量至≤0.030，因為在低溫下應用，下游用戶希望材料中P含量處于較低控制范圍，防止低溫脆性，并且低P可有效改善焊接性能，目前國內各企業對P的控制完全能夠滿足該要求。S30453、S30458、S31653、S31658中的Si含量均較GB/T713.7中1.0%調整至0.75%，在不銹鋼中Si為鐵素體形成元素，低溫和氫環境下希望材料中鐵素體含量處于較低水平，因此希望Si含量降低，且目前國內對Si的冶煉控制水平完全能夠滿足該水平。Ni元素含量下限各收窄1%，主要考慮到該標準適用的特殊性，希望材料組織穩定并希望出現單一的奧氏體組織，以保證良好的低溫性能，而Ni是提升不銹鋼組織穩定和形成單一奧氏體最關鍵元素，因此對材料的Ni含量做出了提升調整，原計劃對部分材料的上限也提高，但考慮到與GB/T713.7沖突，影響到材料在國內的應用，因此將Ni含量的上限與其保持一致。，022Cr17Ni12Mo2等牌號N元素含量補充下限要求。主要指標變化情況如下：S30403、S30408：Ni9.00~12.00（8-10.5為GB/T713.7要求，下同）；S30453：Si0.75（1.0），Ni9.00~12.00（8-11）；S30458：Si0.75（1.0），Ni9.00~10.5（8-11）；S31603、S31608：Ni11~14（10-14）；S31653、S31658：Si0.75（1.0），Ni11~14（10-13）上述牌號產品目前已穩定生產4年以上，累計供貨3000噸以上，其中S31608、S30458牌號為主要生產產品，產量占比90%，主要應用于液氫、液氦等極低溫容器制造領域，主要代表客戶中集、空氣化工、中車、航天晨光等低溫容器制備廠家，客戶重點關注的技術指標為成分控制、奧氏體穩定性、鐵素體含量、低溫性能等指標。由于常壓下液氫的溫度為-253℃，在常溫常壓下液氫的密度為氣態氫的845倍，降溫至-253攝氏度，把氣態氫轉變成的液態氫，在保溫下運輸具有較高的效率。由于馬氏體轉變溫度愈低，析出的碳化物愈薄，將越有利于減少鋼材韌性降低，使裂紋傳播困難。因此本文件提出鋼的低溫下馬氏體自發轉變溫度應低于-254℃。經查，低溫下馬氏體自發轉變溫度Ms（℉）=75（14.6-Cr）+110(8.9-Ni)+60(1.33-Mn)+50(0.47-Si)+3000(0.068-C-N)，華氏溫度與攝氏溫度間換算按公式為：C=（F-32）×5/9，因此本文件提出馬氏體轉變溫度不大于-254，并給出計算公式如下：MS（℃）=｛75×*（14.6-Cr）+110×*（8.9-Ni）+60×*（1.33-Mn）+50×*（0.47-Si）+3000×*[0.068-（C+N）]-32｝/1.8。式中：Ms（℃）——低溫下馬氏體自發轉變溫度，單位為℃；Ni——鎳含量，質量分數(%)；Cr——鉻含量，質量分數(%)；Mn——錳含量，質量分數(%)；Si——硅含量，質量分數(%)；C——碳含量，質量分數(%)；N——氮含量，質量分數（%）。各牌號具體成分含量如下表所示。表1牌號和化學成分（熔煉分析）牌號化學成分（質量分數）/%CSiMnPSNiCrMoNΔa022Cr17Ni12Mo2≤0.030≤0.75≤2.00≤0.030≤0.01511.00~14.0016.00~18.002.00~3.000.06~0.10≥006Cr17Ni12Mo2≤0.080≤0.75≤2.00≤0.030≤0.01511.00~14.0016.00~18.002.00~3.000.06~0.10022Cr17Ni12Mo2N≤0.030≤0.75≤2.00≤0.030≤0.01511.00~14.0016.00~18.002.00~3.000.10~0.1606Cr17Ni12Mo2N≤0.080≤0.75≤2.00≤0.030≤0.01511.00~14.0016.00~18.002.00~3.000.10~0.1606Cr19Ni10≤0.080≤0.75≤2.00≤0.030≤0.0159.00~10.5016.00~18.00-0.06~0.10022Cr19Ni11≤0.030≤0.75≤2.00≤0.030≤0.0159.00~12.0016.00~18.00-0.06~0.1006Cr19Ni10N≤0.080≤0.75≤2.00≤0.030≤0.0159.00~10.5016.00~18.00-0.10~0.16022Cr19Ni11N≤0.030≤0.75≤2.00≤0.030≤0.0159.00~12.0016.00~18.00-0.10~0.16注a：奧氏體穩定系數Δ計算方法為：Δ=Ni+0.5Mn+35C-0.0833×（Cr+1.5Mo-20）2-12。該標準中鋼種牌號成分與國外相關文件中牌號接近，具體對應性如下表所示。表2本文件與其他文件的牌號對照序號本文件美國文件日本文件歐洲文件1022Cr17Ni12Mo2316LSUS316L1.4404206Cr17Ni12Mo23163161.44013022Cr17Ni12Mo2N316LNSUS316LN1.4406406Cr17Ni12Mo2N316NSUS316N-506Cr19Ni10304SUS3041.43016022Cr19Ni11304LSUS304L1.4306706Cr19Ni10N304NSUS304N11.43158022Cr19Ni11N304LNSUS304LN1.43117.2力學性能本文件參照GB/T713.7提出產品力學性能指標，詳見下表。因產品多在低溫環境下使用，用戶希望材料的韌性和延伸性較好，根據企業生產情況，多數產品的性能能夠滿足45%的斷后伸長率指標。表3力學性能統一數字代號牌號規定塑性延伸強度Rp0.2/MPa規定塑性延伸強度Rp1.0/MPa抗拉強度Rm/MPa斷后伸長率aA/%硬度bHBWHRBHV不小于不大于S30403022Cr19Ni10220250500~7004520192210S3040806Cr19Ni10230260520~7204520192210S30453022Cr19Ni10N2053105154520192220S3045806Cr19Ni10N2403105504520192220S31603022Cr17Ni12Mo2210240520~6804521795220S3160806Cr17Ni12Mo2220260520~6804521795220S31653022Cr17Ni12Mo2N2053205154021795220S3165806Cr17Ni12Mo2N240—5503521795220a厚度不大于3mm時使用A50mm試樣。b對于幾種不同硬度的試驗，可根據鋼板的不同尺寸和狀態按其中一種方法檢驗。7.4沖擊性能7.4.1對于厚度不小于6mm鋼板應進行-196℃橫向沖擊試驗，厚度小于6mm鋼板免做沖擊試驗。鋼板的沖擊性能（橫向）應符合下表的規定，與GB/T713.7相比，-196℃沖擊性能由≥60J提升至≥100J，并補充提出側向膨脹量要求。側向膨脹量是指在沖擊試驗中，沖擊試樣缺口背面的兩側由于沖擊試驗時所受的錘擊而產生的側向膨脹增量。它反映了材料在受到沖擊時的變形情況，與材料的韌性密切相關。沖擊試樣被沖斷時，沖擊功越大，側向膨脹量也越大；反之，沖擊功較小的情況下，側向膨脹量就不明顯?。近4年產品生產穩定，98%以上產量的產品能夠達到沖擊性能檢測要求；與GB/T713.7相比補充該指標要求的原因分別為該材料在低溫環境下使用，容易發生組織轉變造成設備開裂引發事故；另外使用加工過程中材料可能發生磕碰、變形等，如沖擊性能不好容易造成材料斷裂，故下游用戶在使用過程中需對低溫沖擊進行相關評價，沖擊吸收能量和側向膨脹量是評價沖擊的最基本手段。表4經固溶處理后奧氏體鋼的沖擊性能數量試驗溫度℃標準試樣夏比沖擊試驗備注沖擊吸收能量KV2/J側膨脹值LE/mm1組（3個）-196≥100≥0.76標準試樣10mm×10mm×55mm7.4.2經供需雙方協商，采用試驗溫度為-269℃的橫向沖擊試驗，其沖擊吸收能量不應小于80J。7.4.3對厚度不小于12mm的鋼材沖擊試樣尺寸應取10mm×10mm×55mm的標準試樣。當鋼板不足以制取標準試樣時，可采用7.5mm×10mm×55mm或5mm×10mm×55mm的小尺寸試樣,沖擊吸收能量應分別為不小于表4規定值的75%或50%，試樣的側向膨脹量應滿足表4的規定值。試樣尺寸應優先選擇較大的尺寸。7.4.4三個試樣的沖擊吸收能量平均值應滿足規定，允許有一個試樣的沖擊吸收能量低于規定值，但不得低于規定值的70%。7.5低溫拉伸試驗經供需雙方協商，可進行低溫拉伸試驗，試驗溫度和合格數值雙方協商。7.6鐵素體含量由于過高的鐵素體含量可能導致鋼中脆化相的形成，降低材料的韌性，因此本文件提出鋼板應按照GB/T13305進行鐵素體含量測定，鐵素體含量應不大于3%。7.7表面加工類型本文件參照GB/T713.7提出表面加工類型要求，具體見下表。表5表面加工類型簡稱加工類型表面狀態備注1E熱軋、熱處理、機械去除氧化皮無氧化皮機械去除氧化皮的方法（粗磨或噴丸）取決于產品種類，除另有規定外，由供方選擇1D熱軋、熱處理、酸洗無氧化皮適用于確保良好耐腐蝕性能的大多數鋼的標準。是進一步加工產品常用的精加工。允許有研磨痕跡2D冷軋、熱處理、酸洗或除鱗表面均勻、呈亞光狀冷軋后熱處理、酸洗或除鱗。亞光表面經酸洗產生。可用毛面輥進行平整。毛面加工便于在深沖時將潤滑劑保留在鋼板表面。這種表面適用于加工深沖部件，但這些部件成型后還需進行拋光處理2B冷軋、熱處理、酸洗或除鱗、光亮加工較2D表面光滑平直在2D表面的基礎上，對經熱處理、除鱗后的鋼板用拋光輥進行小壓下量的平整。屬最常用的表面加工。除極為復雜的深沖外，可用于任何用途。BA冷軋、光亮退火平滑、光亮、反光冷軋后在可控氣氛爐內進行光亮退火。通常采用干氫或干氫與干氮混合氣氛，以防止退火過程中的氧化現象。也是后工序再加工常用的表面加工。7.8表面質量7.8.1熱軋單軋鋼板、熱連軋鋼板及鋼帶不應存在有影響使用的缺陷。經酸洗后的鋼板及鋼帶表面不應有氧化皮及過酸洗。允許對鋼板表面局部缺陷進行修磨消理，但應保證鋼板的最小厚度。由于鋼帶一般沒有除掉缺陷的機會，允許帶有少量不正常的部分。7.8.2冷軋鋼板不允許有影響使用的缺陷。允許有個別深度小于厚度公差之半的輕微麻點、擦劃傷、壓痕、凹坑、輥印和色差等不影響使用的缺陷。允許局部修磨，但應保證鋼板最小厚度。7.8.3冷軋鋼帶不允許有影響使用的缺陷。允許有少量不正常的部分，對不經拋光的鋼帶，表面允許有個別深度小于厚度公差之半的輕微麻點、擦劃傷、壓痕、凹坑、輥印和色差。7.8.4冷軋鋼帶邊緣應平整。切邊鋼帶邊緣不允許有深度大于寬度公差之半的切割不齊和大于鋼帶厚度公差的毛刺；不切邊鋼帶不允許有大于寬度公差的裂邊。7.9尺寸、外形、重量尺寸范圍中，本文件明確了鋼板和鋼帶的公稱厚度為0.30mm~100.0mm，公稱寬度為600mm~4800mm。本文件要求鋼板和鋼帶的公稱尺寸范圍及允許偏差符合下表的規定。表6公稱尺寸范圍單位為毫米產品類別公稱厚度公稱寬度尺寸及允許偏差熱軋厚鋼板6.0~100.0600~4800滿足GB/T713.7中相關要求熱軋鋼板和鋼帶2.00~14.0600~2100冷軋鋼板和鋼帶0.30~8.00600~21007.9.1熱軋厚鋼板、熱軋鋼帶及卷切鋼板、冷軋鋼帶及卷切鋼板的鐮刀彎、切斜度和不平度符合GB/T713.7-2023的相關要求。7.9.2鋼帶塔形應符合：熱軋切邊鋼帶（EC）不大于30.0mm，冷軋切邊鋼帶的塔形應不大于20.0mm，不切邊鋼帶（EM）不大于70.0mm。7.9.3鋼板和鋼帶按實際重量交貨。按理論計重時，鋼的密度符合附錄B的規定。7.10特殊要求根據需方要求，經供需雙方協商，可對鋼板和鋼帶提出非金屬夾雜物、晶粒度等其他特殊要求。8.試驗方法8.1章節提出了如下所示的化學成分試驗方法要求：8.1鋼的化學成分試驗方法按GB/T11170、GB/T20123、GB/T20124或通用方法的規定進行，但仲裁時應按GB/T223.5、GB/T223.11、GB/T223.25、GB/T223.28、GB/T223.36、GB/T223.59、GB/T223.63、GB/T223.68、GB/T223.86的規定執行。8.2章節針對鋼板和鋼帶的檢驗項目提出檢驗數量、取樣方法和試驗方法要求，具體內容如下表所示。表7檢驗項目、檢驗數量、取樣方法和試驗方法序號檢驗項目取樣數量取樣方法試驗方法1化學成分1個/爐GB/T20066見8.12拉伸試驗1GB/T2975橫向GB/T228.13硬度試驗1GB/T2975GB/T230.1、GB/T231.1、GB/T4340.14沖擊試驗3GB/T2975橫向GB/T2295鐵素體含量1GB/T13305GB/T