ASME SA/SB XYZ 和ASTM A/B XYZ 同數字編號不銹鋼鋼管標準的差異分析及啟示

何德孚，王晶瀅，2

（1. 上海久立工貿發展有限公司，上海 200135；2. 浙江德傳管業有限公司，浙江 湖州 313103）

美國材料試驗學會（ASTM）是制訂美國不銹鋼及鋼管產品及材質標準的主導學術團體，其所編制的不銹鋼鋼管標準均冠有ASTM A XYZ 或ASTM B XYZ 編號。前者包含w（Ni）在25%以下的普通奧氏體及所有鐵素體、雙相等不銹鋼種，后者則包含了w（Ni）在25%～35%的所謂超級奧氏體不銹鋼種。在鋼管流通中，用戶經常是按美國機械工程師協會（ASME）ASME SA XYZ 或ASME SB XYZ 標準訂購不銹鋼鋼管。那么，這兩種標準是一樣的嗎？二者有何區別？本文索源了這兩種標準的原始文本［1-2］，認為兩者是基本或完全相同的，但也確有一些不可忽視的差異。本文將探討造成這兩種標準存在差異的背景或緣由及由此可得到的啟示，以期能對我國蓬勃發展的不銹鋼鋼管制造及標準化水平提高添磚加瓦。文中如有不當之處，敬請批評指正。

1 內容差異

1.1 美國鍋爐和壓力容器規范中相關內容

ASME SA/SB XYZ 不銹鋼鋼管標準是美國鍋爐與壓力容器規范（ASME B&PVC）材料篇中所編入的設計選材標準。由于ASME B&PVC 在電站和化工壓力容器設計領域有著廣泛的影響，許多用戶就會因此而按這些標準定購不銹鋼鋼管。查閱ASME B&PVC 最新版本［1］可知：

（1） ASME B&PVC 所編ASME SA/SB XYZ 標準只是ASTM A/B XYZ 部分適用標準。ASME B&PVC 中所列不銹鋼鋼管標準與對應ASTM 標準的差異見表1。

表1 ASME B&PVC 中所列不銹鋼鋼管標準與對應ASTM①標準的差異②

續表1

（2） 每一項ASME SA/SB XYZ 標準都在其標準名稱下注明與ASTM A/B XYZ-MN 完全等同或除……外等同（表1）。

（3） 由于ASME B&PVC 基本每3 年修改一次，因此與ASME SA/SB YXZ 等同的ASTM A/B XYZ 同數字編號標準都不是后者的最新版本，而是其若干年前的版本，時距一般在5～10 年；有時甚至名稱也不同。例如，ASTM A 312/A 312M 大約在2002 年修改時就在名稱中加入了“深冷加工”，但ASME SA 312/SA 312M 目前名稱中仍無此添加，其原因值得研究。又如，ASTM A 688/A 688M和ASTM A 803/A 803M 均于2012 年在名稱中添加了“無縫鋼管”，但ASME SA 688/SA 688M 及ASME SA 803/SA 803M 亦尚未認可。

（4） ASME SA/SB XYZ 標準不帶年號標注，但ASME B&PVC 是有版本年號的。

1.2 ASME 與ASTM 標準相互依存

美國標準中不銹鋼鋼管的尺度標準是由ASME制訂的。每一項ASTM A/B XYZ 標準都是以ASME B 32.5（T）或ASME B 36.19M 及ASME B 36.10M為鋼管規格依據的。這說明ASME 與ASTM 標準是相互依存的。

1.3 ASTM A/B 為美國管道材料選用標準

美國管道標準，例如ASME B&PVC 中的ASME B 31.1（動力管道）［3］及ASME B 31.3（化工處理管道）［4］，都在其附錄中直接列出ASTM A/B 為管道材料選用標準。但還要注意的是：

（1） 管道設計選材未必依據ASME SA/SB 標準。

（2） ASME B&PVC、ASME B 31.1、ASME B 31.3 當前版本中所列ASTM A/B 標準不盡相同，但大部分所列ASTM A/B 標準是相同的。

（3） ASME B&PVC、ASME B 31.1、ASME B 31.3 所列同數碼ASTM A/B 標準的年號也是可能不相同的，ASME B&PVC 滯后時距最長，ASME B 31.3 則最短。

2 差異的實質

表1 說明只有奧氏體不銹鋼無縫及焊接鋼管標準ASME SA/SB 略有別于ASTM A/B 對應標準，奧氏體不銹鋼離心鑄管，鐵素體、雙相不銹鋼（管）標準兩者都是完全一致的。表2 是ASME 與ASTM對應不銹鋼鋼管標準有差異條款（譯文）細節?？梢娖洳町愔饕憩F在以下兩方面。

表2 ASME 與ASTM 對應不銹鋼鋼管標準有差異條款（譯文）細節

續表2

續表2

2.1 普通奧氏體不銹鋼無縫及焊接鋼管

對普通奧氏體不銹鋼無縫及焊接鋼管標準，ASME SA 標準特別強調以下幾點。

（1） 所有H 級鋼種及w（C）≥0.04%的S30815、S30942、S31272、S33228 鋼種無縫鋼管不能在熱成形后隨即進行水淬或采用其他方式速冷的在線固溶退火處理，必須重新加熱到最低固溶退火溫度并達到要求時間，然后再水淬或用其他方法速冷的固溶退火處理；而在ASTM A 對應標準中卻規定只要熱成形后鋼管溫度不低于鋼種所對應的最低固溶退火溫度，允許進行在線固溶退火處理。ASME SA 213/SA 213M、ASME SA 376/SA 376M、ASME SA 312/SA 312M 標準雖然文字上略有不同，但實質是完全一致的。

（2） 對不加填充金屬的奧氏體不銹鋼焊接鋼管，即ASME SA 249/SA 249M、ASME SA 312/SA 312M、ASME SA 409/SA 409M（部分）、ASME SA 813/SA 813M、ASME SA 814/SA 814M 所指焊接鋼管，只因僅在ASTM A 813/A 813M 中包含有“允許公稱尺寸NPS∧6 的焊管以非熱處理狀態交貨”，ASME SA 813/SA 813M 則指明這也是不允許的，并刪除了相關條款。

（3） 對添加填充金屬的奧氏體不銹鋼焊接鋼管，即ASME SA 358/SA 358M 全部和ASME SA 409/A 409M 所指一部分焊接鋼管，其與ASTM A 358/A 358M、ASTM A 409/A 409M 的差異是：①不允許采用在線連續爐的固溶熱處理即感應加熱方法；②不允許以非最終熱處理狀態交貨。雖然后者在ASTM A 358/A 358M 和ASTM A 409/A 409M 中也只是購置方同意由購方按標準再進行最終固溶熱處理為前提的。

（4） 幾個未指明的細節差異。

①在ASME SA 358/SA 358M 和ASME SA 409/SA 409M 標準題名下都有下述ASTM A 358/A 358M 和ASME A 409/A 409M 中沒有的兩段文字（譯文）：

“本標準所制成所有產品是打算用于ASME B&PVC Ⅲ（在ASME SA 409/SA 409M 注明為3 級管道）或Ⅷ-1 篇規定的管道，其制造商必須獲得ASME 認可并擁有規范標志印記資質。除符合本標準要求外，制造商還必須滿足ASME B&PVC Ⅲ或Ⅷ-1 篇中所有適用的要求。制造鋼管的板材必須符合ASTM A 240/A 240M 標準。用雙面焊或其他熔敷方法的內外對接焊縫金屬必須是完全焊透的。采用背襯并保留金屬襯條的焊縫是不允許的。鋼管要滿足ASME B&PVC Ⅲ或Ⅷ-1 篇中所有有關焊接、熱處理、無損檢驗和制造點的認可檢驗并在鋼管打上規范標志印記。

每一‘批’交貨鋼管必須有經認可檢驗員簽名的ASME 專用局部數據型式報告和制造商合格試驗報告。所指的‘批’是指同爐號軋制材料，在同一批裝爐中熱處理的同壁厚鋼管；對未熱處理或在連續爐中熱處理的焊接鋼管，同一‘批’應指最多為61 m或不足61 m 的余數并為同爐號軋制材料、同壁厚焊接鋼管。批裝爐必須有30 ℃（50 ℉）范圍的自動控溫記錄，連續爐也應有類似要求。每支鋼管應以恰當方式標注其與制造商合格證相對的‘批’號?！?/p>

以上說明ASME 對添加填充焊絲的不銹鋼焊接鋼管質量的監管遠嚴于不加填充焊絲的不銹鋼焊接鋼管。但其中對熱處理爐溫控制精度范圍的要求是ASTM A 312/A 312M 等標準中都已有的。

②ASTM A 249/A 249M 中選擇性附加要求S9在ASME SA 249/SA 249M 中注明為強制要求，即此類不加填充金屬小直徑連續單面焊一次成形的不銹鋼焊接鋼管必須采用ASTM E 213（金屬管全周體積型UT）或ASTM E 273（焊縫區UT）方法按ASME SA 1016/SA 1016M（ASTM A 1016/A 1016M）規定的合格標準作無損（電）檢驗；若采用ASTM E 273，還必須同時采用ASTM E 309 或ASTM E 426（皆為ET 檢驗法）作全周體積型無損檢驗。這是因為ASME 認為這樣的無損（電）檢驗（即UT 和ET）才是確保此類焊接鋼管密實性質量的有效方法，而RT 檢測則可能是無效的。無縫鋼管從來就不用RT 檢測，焊接鋼管經過壓力加工后就更無法用RT檢測出細微的不連續性。

③ASME B 31.1—2012 中對焊接鋼管縱向和螺旋焊縫質量系數E 的修正表明：以往（2007 年以前）規定只有經100%RT 的電熔化焊縫，現已修改為只要經100%RT 或UT，則單面或雙面不加填充金屬的焊縫，即autogenous 焊縫，都可以取E=1.0。這主要針對不銹鋼鋼管，特別是奧氏體不銹鋼焊接鋼管。這值得引起關注。

還要注意的是，ASME B 31.1—2012 中新添加了有關焊縫強度折減因子的102.4.7 條款：“高溫條件下縱向或螺旋縫焊管的焊縫蠕變強度會比母材低，確定縱向或螺旋縫焊管最小壁厚時要根據這些鋼管是按照材料制造的還是按照本規范規則制造的來決定一個折減因子。表102.4.7 給出了這一焊縫強度折減因子W。評估除縱縫或螺旋縫以外的焊縫，即環接焊縫的焊縫強度折減因子數值是設計師的責任?！盇SME B 31.1—2012 中的表102.4.7 及所附加的注解指明，對奧氏體不銹鋼焊接鋼管，只有采用不加填充金屬的焊縫并經ET+UT 檢驗才能取W=1。ASME B 31.3—2012 并未對其（表302.3.4）縱向焊縫質量系數作像ASME B 31.1—2012 一樣的修改；但已在341.4.4 條款中確認了高溫流體用奧氏體不銹鋼和奧氏體高Ni 合金autogenously 焊管必須按材料作無損（電）檢驗。ASME B 31.3—2012 中新添同一焊縫強度折減因子W 取值表，且在文字中明確指明SEW 乘積（其中，S 為許用應力，E 為焊縫質量系數，W 為焊縫強度折減因子）是計算焊接鋼管壁厚的應力值。由此可見，ASME B 31.3—2012 比ASME B 31.1—2012 更明確地指出了添加焊絲對高溫工作奧氏體不銹鋼焊接鋼管的不利影響。

2.2 高Ni 含量的超級奧氏體不銹鋼鋼管

對高Ni 含量的超級奧氏體不銹鋼鋼管，ASME SB 標準與ASTM B 的差異如下。

（1） 除ASME SB 673、ASME SB 674 兩項標準外，絕大多數ASME SB 標準均強制要求提供產品質保書，有時還包括試驗報告；而對應的ASTM B 標準則只在用戶訂單中指明時才提供。

（2） 有兩項ASME SB 含有此類高Ni 奧氏體不銹鋼鋼管的標準刪去了對應ASTM B 標準中小直徑薄壁軍用管相關的內容。這似乎說明這類鋼管是從軍工應用開始的，但目前已不重要。

（3） ASME SB 804 是唯一的一項添加填充金屬的高Ni 合金不銹鋼焊接鋼管標準（所涉鋼種僅為N08367、N08925 兩種高Ni、Mo 超級奧氏體不銹鋼），其與ASTM B 804 的差別除添加晶間腐蝕試驗（ASTM A 262 標準E 法、試樣677 ℃敏化1 h）外，另外一處是跟ASME SA 358/SA 358 M、ASME SA 409/SA 409M 一樣在標準名稱下附加并明確指出（即前文2.1 節（4）①中已指明的文字）。

3 討 論

上述差異反映了鋼管使用設計者和制造商對鋼管性能要求某些認識或學術觀點上的分歧。這首先是各自不同的立足點或利益觀差異所決定的：作為以鋼管最重要的或主要的設計使用者為代表的學術團體，ASME 審定的ASME SA/SB 標準比ASTM A/B 標準要求顯然要更嚴格些；而作為以制造商代表為主的學術團體ASTM 則可能更多地顧及制造成本及更廣泛而不同的使用要求。因此，ASTM A/B 標準的寬容度必然要大一些。

3.1 關于熱成形和冷成形定義

在ASTM A 941［2］（該標準是所有ASTM鋼管標準的參照標準）鋼的術語中：熱成形（Hot Working）是指再結晶溫度以上的塑性變形加工；冷成形（Cold Working）則是再結晶溫度以下的塑性變形加工。這里所指的再結晶是指鋼在加熱或冷卻過程中發生晶體組織改變（即相變）的臨界溫度。該臨界溫度通常是冷加工成形過程中伴隨加熱所產生的一種新的無應變晶體組織時的溫度。

但在ASME B 31.1—2012 中，熱成形則是指某一臨界溫度（Tcrit）減去56 ℃以上進行的成形加工；（Tcrit-56 ℃）溫度以下則為冷成形。此外，還明確指出鐵素體碳鋼、C-Mo 鋼的Tcrit 分別為725℃、730 ℃；Cr-Mo 鋼（如9Cr-1Mo 鋼）的Tcrit 隨Cr 含量增加為735～800 ℃。這里的臨界溫度顯然也應該是跟相變有關的某一溫度。由此可見，ASME所指熱成形溫度下限與ASTM 的定義是有差別的。

文獻［5］則認為：伴隨重結晶溫度和形變速率/程度（strain rate）并可防止形變硬化的塑性變形稱為熱鍛或熱成形，或重結晶溫度以上進行的有控制產品成形加工；變形硬化溫度和形變速率/程度以下的金屬塑性成形加工為冷成形，冷成形通常但未必都在室溫下進行?？梢?，區分冷、熱成形不僅只是一個溫度，還有一個形變速率/程度。

以上說明美國金屬學會國際部——材料信息學會（ASM International）早已注意到這里存在的分歧。其根源在于相變動力學或熱力學的研究至今仍然無法說清楚這些問題，文獻中涉及應力作用下奧氏體鋼相變的試驗研究也很罕見［6］。

3.2 關于熱成形溫度范圍

ASME 和ASTM 鋼管標準均未給出熱成形溫度范圍。ASTM B 31.1—2012 雖給出了鐵素體鋼熱成形的最低溫度，但對不銹鋼卻只字未談。原因是：不銹鋼（特別是奧氏體不銹鋼）的熱成形溫度范圍影響因素較多，不僅與鋼種的C 含量和化學成分有關，還與形變方法所決定的形變速度/比率有關；因此熱成形溫度是決定鋼管制造質量、能耗狀況的重要技術參數。但除了經驗或認識水平不足以外，也不排除基于商業利益而故意保密。由文獻［5，7］中給出的普通不銹鋼熱成形溫度范圍可知：①絕大多數18-8 型普通奧氏體不銹鋼（包括304、316、321、347、348）的熱鍛溫度范圍均為950～1 230/1 250 ℃［5］。但文獻［7］給出的數據則有不少差異；②Cr、Ni 含量較高的309、310 鋼，熱成形溫度上限下降而下限提高，熱鍛溫度范圍很窄。這或許是ASME SA 376/SA 376M（ASTM A 376/A 376M）中不見其影蹤的一個重要原因。③馬氏體、鐵素體不銹鋼的熱鍛溫度范圍均取決于Cr 含量，Cr 含量提高時，熱成形溫度下限提高而上限降低。

值得注意的是：

（1） 固溶或退火熱處理溫度是指使M23C6等晶間析出或偏析相重新進入固溶體的合適溫度。奧氏體不銹鋼固溶或退火溫度表明其數值總是處于熱成形溫度區間之內的某一點。但鐵素體和馬氏體不銹鋼的退火溫度卻在其熱成形溫度范圍以下。

（2） 歐洲標準對奧氏體鋼熱成形溫度范圍和固溶退火溫度均明顯有別于ASME SA 或ASTM A 標準。在EN 13480-4 ∶2012 標準［8］中，普通奧氏體鋼熱成形起始溫度為1 000～1 150 ℃，終止溫度≥750℃或≥875 ℃。

（3） 國內對這一問題的認識亦不盡一致。文獻［9］中指出奧氏體不銹鋼始終鍛溫度為 ∧1 200 ℃和（825～850 ℃）。文獻［10］針對大直徑奧氏體鋼管研發指明的始終鍛溫度為1 200～1 250 ℃和950 ℃，并指明壓下量（應變）為20%。兩者均未區分鋼種?？梢娺@是一個已經或正在受到密切關注的重要參數。

3.3 關于H 級鋼種

為什么ASME SA 標準特別關注H 級鋼種？從表1～2 可見：ASME SA 刪改的內容都是針對H 級鋼種，即w（C）≥0.04%、w（Ni）∧20%的奧氏體鋼種。原因是C、Ni 含量對奧氏體鋼管加工和使用性能起著決定性的作用。

（1） w（C）=0.03%是室溫下奧氏體中C 的極限固溶度。文獻［11］在18-8 型奧氏體不銹鋼偽二元相圖（圖1）的研究中指明：即使w（C）∧0.03%，在緩慢冷卻的平衡狀態下，奧氏體鋼在室溫下也會發生相變而成為α+M23C6；但在快速冷卻（即固溶熱處理）狀態下卻可使其保持在C 過飽和的奧氏體狀態（圖2）。若w（C）∧0.03%，即使固溶處理也可能不能完全避免M23C6晶間析出；C 含量愈高，M23C6析出傾向越大。但是加熱到足夠高溫度，析出的M23C6則可完全固溶進入奧氏體。由圖2 可見，對w（C）為0.03%、0.05%的奧氏體鋼，M23C6完全進入固溶體時的溫度分別為750 ℃和950 ℃，顯然在這一溫度以上進行熱成形是最合適的。熱成形溫度上限既要考慮節能，也受高溫δ 鐵素體相變線（即圖1 中黑色區域上限）限制，高溫δ 鐵素體的出現會因其脆性使成形阻力加大。需要注意的是：①950℃或750 ℃以下不是絕對不能進行塑性成形，只是M23C6的存在會使成形阻力加大，出現成形缺陷或瑕疵的概率增加；②圖1 僅是18-8 型奧氏體不銹鋼的偽二元相圖，Cr-Ni 含量有較大變動時，圖1~2 中所指相變曲線位置都會有變動，因此不僅是C含量，不銹鋼中的其他合金元素都可能對熱成形溫度區范圍有影響；③Nb、Ti 具有穩定碳化物的作用，因為C 優先與Nb、Ti 形成較為穩定的NbC、TiC（或TiC、N），故能抑制M23C6析出；④熱成形應變速率或程度也可能影響實際相變溫度。

圖1 18-8 型奧氏體不銹鋼的偽二元平衡相圖［11］

圖2 18-8 型奧氏體不銹鋼的固溶相圖［11］

（2） C 含量又是決定奧氏體鋼強度，特別是高溫屈服強度和蠕變斷裂強度［12-13］的關鍵因素。

①所有鋼種的鋼管其高溫設計強度均隨溫度升高而迅速降低。304H、304L 鋼管在38 ℃、427 ℃、649 ℃時的許用應力分別僅為室溫屈服強度的67%、37%～51%、13%～20%。

②在ASME B 31.1—2014 表A-3 中對每一個鋼種的鋼管均列出了兩行（種）最高許用應力，并注明較高的一行數據僅適用于允許有較大變形的應用條件，其所設計構件因永久變形而有尺度上的變化。ASME B 31.3—2012 中給出的數據實際是與ASME B 31.1—2014 中較高一行數據相似或相近，但也不完全相同的。這可能反映出動力管道的設計條件是以高溫強度優先，而化工處理管道的設計條件則是以腐蝕條件優先的；因此ASME B 31.1—2014 表A-1M 中只列出304L 鋼管在427 ℃以下的許用應力，而ASME B 31.3—2012 則一直列到815℃，只是其許用應力已十分微小。ASME B 31.1—2014 對其余大多數鋼種的許用應力也只列到649℃，對于649 ℃以上的高溫工作，ASME B 31.1—2014 則在表A-8 中專門列出了304H、321H、316H、347H、348H、310H 及S30815 等7 個H 級鋼種和316L 鋼管的許用應力。

③ASME B 31.1—2014 及ASME B 31.3—2012均明確指出對于538 ℃以上高溫應用，304 及304N 等鋼種所列數據僅適用于w（C）≥0.04%的實際產品。這是因為對TP304、TP304N 等鋼種，標準規定的w（C）≤0.07%或0.08%，實際上這些產品有可能w（C）∧0.04%。由此可見，關注H 級鋼種的實質是區分L 級鋼種的使用和加工特點：w（C）∧0.03%的L 型鋼種具有優良的塑性、韌性和加工性能，焊接熱影響區一般不會有M23C6析出，熱成形溫度下限也很低；但其強度較低，特別不適合高溫應用（316L 是唯一的例外）。而H 級及所有實際w（C）高于0.04%的奧氏體鋼則相反。這是ASME B 31.1—2014 和ASME B 31.3—2012 都聲明這一條件的背景。說明奧氏體不銹鋼C 含量高低的區分不僅是對焊接或焊接鋼管十分重要，對成形和無縫鋼管也是同樣重要的。

④ASME B 31.1—2014 及ASME B 31.3—2012所列不銹鋼鋼管高溫許用應力數值均有印刷字體上的差異。ASME B 31.1—2014 的表A-3 注明用斜體字印出的數據是指該溫度范圍內所列應力將控制蠕變和斷裂強度。例如，ASME B 31.3—2012 中的表A-3 所列304H、304N 和304 鋼管若取表A-3中的低檔值，593 ℃以上許用應力數值是斜體字；而若取表A-3 中的高檔值，則566 ℃時許用應力數值就為斜體字。這是因為溫度和應力數值都是控制蠕變的要素。金屬材料應變（蠕變）-時間特性如圖3 所示，當應力和溫度增加時，材料的應變或蠕變速率迅速加快［14］。但在ASME B 31.3—2012 表A-1 中則注明其中的斜體字為該溫度下期望屈服強度值的2/3，而粗體字則為該溫度下期望屈服強度值的90%。這對于同樣實測數據的不同取舍和描述究竟反映著何種設計理念（假定）或另有隱情，值得管道設計及業主考量。

⑤在ASME B 31.1—2014 表A-8 中無縫鋼管和不加填充金屬的焊管都列有7 個H 級鋼管，但加填充金屬的焊接鋼管卻只列有S30815 一個鋼種鋼管。同時低C 級的316L 鋼管卻也列在其中，說明316L 鋼管可以在677～816 ℃高溫區工作，且其許 用 應 力 并 不 亞 于 304H、 321H 及 310H、S30815，與347H、348H 也差別不大。這些都是特別值得關注的，但實際不論采用何種鋼種，H 級鋼管的設計應用壁厚都將較大。

（3） H 級奧氏體不銹鋼無縫及焊接鋼管都不可以在線固溶退火熱處理，其原因可能有以下幾點。

①熱成形H 級奧氏體無縫鋼管一般都是大直徑、厚壁鋼管，其熱成形后的溫度可能很不均勻，內外及長度方向都會有差異，且又難以精確測量，一般只能用光測高溫計進行測量，甚至憑經驗目測，其測量誤差可能很大（采用熱電偶的爐溫測量一般也只能達到±15 ℃），再加上對熱成形溫度下限的認知分歧；因此，ASME SA 標準H 級不銹鋼無縫鋼管都要求熱成形后重新進爐加熱并強調保持足夠長的時間。后者是ASTM A 不銹鋼鋼管標準中均未指明的。ASME B 31.1—2014 中129.3.4 節指出：“奧氏體材料管道構件應按表129.3.4.1 所規定的溫度保持足夠長時間，最少為10 min 或20 min/25 mm 壁厚兩者中的較大值?！币簿褪钦f，奧氏體不銹鋼鋼管的保溫時間至少是10 min，顯然這對熱成形H 級奧氏體無縫鋼管是特別重要的。

②禁止H 級奧氏體不銹鋼添加或不添加填充金屬的焊接鋼管作在線固溶退火，即禁止采用連續滾軋成形焊管機組中在線感應加熱的固溶退火方法。原因是：這種始于小直徑薄壁（2 mm 左右或更?。W氏體連續焊接鋼管的固溶退火方法用在大直徑、厚壁H 級不銹鋼焊接鋼管時難于保證內壁溫度及足夠的保持時間。值得注意的是，所有ASTM不銹鋼焊接鋼管標準也從未提及過固溶退火時高溫保持時間。美國焊接學會（AWS）焊接手冊早在1998年版就提出1.2 min/mm（壁厚）應該理解為達到所指固溶處理溫度后的持續時間。壁厚較大時雖然可以通過降低頻率增加感應加熱穿透深度，但是也同時降低了趨表效應及加熱的快速性，這意味內壁的升溫將依賴熱傳導，奧氏體的不良導熱性將延緩這一升溫過程。因此，除非能提供足夠的實測數據，其中包括所達到實測退火溫度、保持時間及固溶處理后的金相分析，否則H 級大直徑厚壁奧氏體不銹鋼焊接鋼管不可以采用在線固溶退火熱處理。

圖3 金屬材料應變（蠕變）-時間特性

（4） 添加或不添加填充焊絲的H 級奧氏體大直徑或厚壁不銹鋼焊接鋼管為什么都必須以焊后固溶熱處理狀態供貨？ASTM A 358/A 358M（厚壁添加填充金屬）和ASTM A 409/A 409M（大直徑添加或不添加填充金屬）都允許在用戶要求或同意的前提下可以不經最終熱處理狀態供貨。ASME SA 358/SA 358M 及ASME SA 409/SA 409M 均不允許H級鋼種的這種“退讓”。原因是H 級鋼種焊接鋼管熱影響區敏化嚴重，焊態供貨必存在嚴重晶間腐蝕、應力腐蝕開裂等潛在危險；焊管制造廠如果不解決焊接鋼管的焊后熱處理，用戶實際上就會更難以實施這種熱處理。因此，ASME 從設計選材角度就禁止這一原本就不合理的“選項”。

3.4 ASME SB 特別關注合格證及試驗報告的原因

列在ASME SB 標準中的都是w（Ni）∧25%或35%的所謂超級奧氏體不銹鋼，其生產和應用經驗都很少，其中有些只是試制品；但原料和制造成本卻很高，制造商總是試圖盡可能減少技術數據的外泄和測試材料的消耗，既保護自己的市場優勢又盡可能降低或控制生產成本；而設計者或用戶則從材料使用及再加工角度出發要求充分了解其性能參數?？梢?，這是各自不同立足點和利益觀的又一明確表露。

值得注意的是，ASME SB 673、ASME SB 674兩項標準中涉及的N08904、N08925、N08926 鋼種都已演變成w（Ni）為25%左右的鋼種，近些年已先后列入ASME SA 312/SA 312M、ASME SA 213/SA 213M 等標準。因此，ASME SB 系列標準中只有這兩項標準是完全等同ASTM B 標準的。說明隨著生產、應用及認識程度的擴大和普及，這類差異終將自然消失。

4 啟示和疑惑

標準化是現代社會提高簡約化商品生產效能的一種重要保障制度，但是它也可能成為標準制訂者通過標準壟斷市場，從而阻礙競爭和技術進步的工具［15-16］。以上所揭示的美國鋼管鋼材標準中的“雙軌”制（實際上，ASME B&PVC 中不僅對ASTM 的相關材料及NDT 標準，還包含了對AWS 的焊材標準的這種“雙軌”制），是美國商品生產高度市場化和多樣性一個縮影，它顯然有助于打破通過標準達到壟斷市場的弊端，同時也將有利促進技術競爭和進步。

由于歷史的原因，我國的不銹鋼鋼管在21 世紀初以后才得到快速發展的。我國目前的不銹鋼鋼管產品標準基本上是由少數代表性制造廠制訂的，我國鍋爐壓力容器及管道的設計者和用戶對不銹鋼鋼管的認識和經驗尚在積累之中。因此，學習并充分認識ASME、ASTM 同數字編號不銹鋼鋼管標準的差異，對進一步完善我國不銹鋼鋼管標準是十分有益的。近日，筆者讀到NB/T 47019—2011，表明我國鋼管標準已朝此目標前進。

值得指出的是：

（1） 作為確定不銹鋼鋼管壁厚的許用應力是設計和使用時的關鍵數據。ASME B 31.1—2014 標準中的表A-3、表A-8 及ASME B 31.3—2012 標準中的表A-1M 都是在少量實測數據的基礎加上經驗評估編制的。使用時必須注意每個表格前后的注解說明。例如：①上述表格中的高檔值不能用在含有法蘭接頭的管道，以免因高溫變形而泄漏；②每個表格中數據值有正、斜、粗體的變化及說明，但或有漏缺；③新添加的W 因子可能未及反映在其中；④表A-3、A-8 及A-1M 對同鋼種、同標準、同溫度的數據大多數是相同或十分接近的，但在某些特定溫度或溫度段有明顯區別，應特別關注并探查原因。

（2） ASME B 31.1—2014 標準中的表A-8 有條件地新添加了316L 無縫鋼管、鍛件、管件及型材，這是否說明低碳型奧氏體不銹鋼不得用于高溫的傳統觀點已被突破？或應修改限定條件。

5 結 論

（1） 除了奧氏體不銹鋼無縫鋼管及焊接鋼管，所有ASME SA 序列不銹鋼鋼管標準都是與ASTM A 序列同數字編號標準完全相同的。

（2） 除了對H 級鋼種，即w（C）≥0.04%的奧氏體不銹鋼鋼管的熱處理操作細節有刪改以外，所有ASME SA 不銹鋼無縫鋼管及焊接鋼管也是與ASTM A 同數字編號標準基本相同的。

（3） 對H 級奧氏體不銹鋼無縫鋼管，所有相關ASME SA 標準刪改的要點是：H 級熱成形管必須在熱成形后重新加熱并保持足夠時間，然后再快速冷卻完成固溶處理。也就是說只有L 級奧氏體不銹鋼無縫鋼管熱成形后，只要溫度足夠高，可以依據ASTM A 相關條款隨即快速冷卻固溶處理。這是因為H 級鋼種M23C6析出隨溫度下降極為敏感，H級鋼管往往壁厚較大，采用熱成形的又大多是大直徑鋼管，鋼管溫度不均且難以精確測定，再加上對熱成形溫度下限的認識并不統一。

（4） 奧氏體不銹鋼的熱成形溫度范圍是有關大直徑無縫鋼管制造質量和節能環保減排的重要工藝參數，它既跟鋼管的化學成分有關，也與熱成形方法所決定的變形速率/程度有關。國際上對熱成形的定義及具體數值范圍至今尚有爭議；歐洲管道標準中最近指明的數據可能是有價值的，但要產生實際意義顯然還有賴于實際測溫方法的控制精度［17］。

（5） 對于H 級奧氏體不銹鋼焊接鋼管，所有相關ASME SA 標準的刪改要點是：無論是否添加填充金屬，所有H 級奧氏體不銹鋼焊接鋼管均必須以焊后固溶熱處理狀態供貨，且不得采用在線感應加熱固溶退火熱處理方法。原因是H 級奧氏體鋼熱影響區敏化嚴重（即M23C6析出嚴重），鋼管直徑和厚度較大時采用中頻感應加熱方法恐難達到所要求的加熱溫度及保溫時間。

（6） ASME SB 所列高鎳含量奧氏體不銹鋼鋼管品種繁多，應用和產量有限，原材料及制造成本高。除個別標準外，所有ASTM B 標準均從制造商的市場利益考慮，注明僅在用戶有要求時提供質保書及試驗報告；而ASME SB 同數字編碼標準則從設計及業主利益考慮全都修改為必須提供。這充分反映出兩者各自的立足點和利益觀。近年來此類鋼管亦已見有少量引進，這一差別值得有關方面關注。

（7） 壁厚8 mm 以下的不銹鋼焊接鋼管應采用不加填充金屬的焊接方法，8 mm 以上高溫應用的H 級奧氏體不銹鋼焊接鋼管常不得不采用添加填充金屬的焊接方法。ASME B 31.1—2012 和ASME B 31.3—2012 對焊接鋼管質量因子取值條件的修正及新引入的焊縫強度折減因子糾正了長期流行的添加填充焊接鋼管始終優于不加填充金屬焊接鋼管的不恰當認識，同時也更正了100%RT 是焊縫質量系數E=1.0 的唯一必要條件。

（8） 不加填充金屬的奧氏體不銹鋼焊接鋼管宜采用UT 或UT+ET 作為焊縫質量系數E=1.0 的取值保障?，F在美國管道標準與所涉ASME SA/SB 及ASTM A/B 所有不銹鋼焊接鋼管產品標準已完全一致。但歐洲管道標準引述的檢驗標準仍未完全認同，其原因值得進一步探查。

（9） 產品標準既是指導商品高效生產的方向標，也是國際貿易競爭的必要工具；不斷修正并提高標準是提高產品檔次的前提，更是提升競爭力的重要立足點。因此必須盡快跟進美國與歐洲相關標準不斷更新的理念，也要分辨其中可能存在的“迷魂陣”，還要盡力參與并破解其中的爭議。

［1］ ASME International. ASME boiler & pressure vessel code section 11 part A，and part B［S］. 2010.

［2］ ASTM International. ASTM standards DVD-ROM［S］.2014.

［3］ ASME B 31.1—2012（2014） Power piping［S］. 2014.

［4］ ASME B 31.3—2012（2013） Process piping［S］. 2013.

［5］ Daris O R. Metals handbook：desk edition［M］. 2nd ed.USA：ASM inter.，1998.

［6］ 徐祖耀.材料相變［M］.北京：高等教育出版社，2013.

［7］ Davis J R. Stainless steels［M］. USA：ASM inter.，1994.［8］ EN 13480-4 ∶2012 Metallic industrial piping. Part 4：Fabrication & installation； Part 5： Examination &inspection［S］. 2012.

［9］ 賈風翔. 不銹鋼加工技術［M］. 北京：化學工業出版社，2013.

［10］ 陳香. 大直徑奧氏體不銹鋼無縫鋼管的研究與實踐［J］.鋼管，2014，43（5）： 33-35.

［11］ John Senriks A.Corrosion of stainless steels［M］.2nd ed.USA：A Wiley-interscience publication John wiley &sons.，1996.

［12］ Schaefer A O. Symposium on elevated temperature properies of austenitic stainless steels［M］. USA：ASME，1974.

［13］ 何德孚，王晶瀅. C+N 共控時代普通奧氏體不銹鋼管性能控制——中外不銹鋼管標準細節比較研究之五［J］. 焊管，2014，37（3）：44-54.

［14］ William F Smith，Javad Hachemi. Foundations of materials science and engineering［M］.影印版.北京：化學工業出版社，2011.

［15］ 何德孚. 從歐洲新頒不銹鋼管標準看不銹鋼管制造技術發展［J］. 管道技術與設備，2008（1）：1-4；2008（2）：1-3.

［16］ 何德孚，王晶瀅. 射線照相及其在不銹鋼焊管質量檢測中的應用——中外不銹鋼管標準細節比較研究之六［J］. 焊管，2014，37（10）：42-49；2014，37（11）：40-46.

［17］ 何德孚，王晶瀅. 冷加工對不銹鋼鋼管耐蝕性的損害及其控制［J］. 鋼管，2015，44（1）：1-9.