SA-105怎么从B曲线沦落到A曲线
1. SA-105冲击豁免SA-105的碳钢材料在ASME设计中是非常常见的材料，一般用在小锻件和管法兰上。在ASME VIII I-2017版本及之前，SA-105在UCS-66的曲线上归类于曲线B。根据UG-20（f）或者UCS-66（C）一般SA-105的法兰是豁免-29°C的冲击试验的。而根据SA-105的规范，对比国内的对标材料，其化学成分和供货状态如下表。化学成分%SA-1052016Mn
C<=0.350.17~0.230.13~0.20
Si0.1-0.350.15~0.470.20~0.60
Mn0.6-1.050.60~1.001.20~1.60
P<=0.035<=0.025<=0.025
S<=0.040<=0.010<=0.010
供货状态
不要求，300磅以上的管法兰正火
正火，正火+回火
正火，正火+回火
以前对国标和ASME材料有个疑惑：国产的碳钢材料要求低碳、高锰、正火，低温要尽可能的硫磷含量低，然而低温只能用到0°C。而SA-105从化学成分来说，高碳、低锰、高硫磷含量，不正火，却可以冲击豁免用到-29°C。https://mmbiz.qpic.cn/sz_mmbiz_png/DVnwQibl2L2nuDuRt81JBIsAibw0uMMXljDQDlMV8IH3tB9AbsDa3l54DRTWt7ezJ4lHknkKbRhkbaU9LricuE8cA/640?wx_fmt=png&from=appmsg从化学成分上看，何德何能，能够免检，能够豁免？硫磷含量，这些杂质不是越少，越有优异的低温性能吗？而ASME规范简直像违背了物理定律。
对此，有人的解释是：
ASME规范是最低要求，虽然要求低，但是钢厂执行标准高，实际硫磷含量远低于规范的要求。
另外一个原因是，ASME协会修改碳含量和硫磷含量需要和钢铁协会协商，因为钢厂面对的不仅仅是压力容器行业，别的行业对这些化学元素、性能没有这个要求，钢厂没有动力去专门为压力容器开条专线生产，ASME协会的话语权没有那么大。但是这终究是一个隐患，如果真有钢材制造商按照规范擦边走，这种法兰锻件，还真有那么好的韧性吗？另外，如果钢厂超出规范一大截的质量和低质量的材料竞争，都符合规范，明显低质量的更有价格优势，那市场上就会形成劣币驱逐良币，材料质量会逐步下降，趋向于规范的底线。
而且A国的规范定制标准低，别国生产的低成本产品，定向倾销到A国，到时候又该怎么办呢？
法无禁止即可行，A国甚至都不能说，别人的低成本产品不合格，因为真的符合：规范！
2. 一份信息公告，20162016年11月25号，加拿大阿尔伯塔省压力设备安全监督机构发布了一则编号为IB16-018的信息公告，标题为《对低韧性碳钢的担忧》https://mmbiz.qpic.cn/sz_mmbiz_png/DVnwQibl2L2ksUDpEA3QrxC9xFKFo7d0mjfSlDZtuE6BpdBbR9bCIpTic2QtzH3Rtn6xUictkpIFyqibx1x7eBvN3A/640?wx_fmt=png&from=appmsg
信息公告的目的是让人们了解，最近发现的普通碳钢材料的行业经验报告。
这些材料（例如SA-105，SA-106，SA-234）具有意想不到的低韧性值。低韧性会导致材料在水压试验、冷启动或导致低温操作的条件下发生脆性断裂。一些由SA-105材料制成的法兰，可能韧性非常低，不适合在-29°C的低温下使用。
但是根据ASME VIII I的UG-20（f）， UCS-66或者ASME B31.3第323节，SA-105的法兰会被豁免-29°C或者更高温度下的冲击试验。在低韧性问题调查过程中，对一些SA105的法兰材料做了冲击试验。结果表明，很多法兰未通过-29°C下的冲击试验，值得注意的是，相同的法兰在其他方面都满足材料规范的化学和机械性能要求。在进一步的测试中发现，有一些法兰甚至在-18°C和更高温度下，其冲击试验值极低。
当然，也有也A-105的法兰，冲击试验结果令人满意，远低于-29°C的豁免要求。ASME规范委员会已经意识到这个问题，正在考虑在未来的规范升版中进行考虑，以解决有关低韧性的问题。
https://mmbiz.qpic.cn/sz_mmbiz_png/DVnwQibl2L2ksUDpEA3QrxC9xFKFo7d0mgZAPIsnXBgpib6Fgbcibu1Ueia9ysQ2HNPXD5r1sjEoewozsichSaP69lA/640?wx_fmt=png&from=appmsg3.法兰的反倾销,2017
2017年，美国碳钢法兰制造商 Weldbend 和 Boltex 对西班牙公司 Ulma Forja及其美国子公司 Ulma Piping 提起的诉讼。该诉讼指控Ulma声称它根据美国材料与试验协会（ASTM）A105制造标准法兰，用于美国管道、炼油厂和化工厂。Ulma在这些法兰上盖了“A105N”的印章，并在每个法兰上签发了合格证书，说明它们已经通过了ASTM规定的正火，并在检测时显示法兰没有正火后，继续将法兰运往美国。几年前，总部位于芝加哥休斯顿的Ulma公司开始以低价向美国客户提供所谓的热处理（“正火”）法兰时，原告公司开始怀疑。原告于2017年起诉Ulma，此前冶金测试表明Ulma的法兰没有经过正火，也不符合Ulma广告所声称的行业标准。ASTM A105允许的热处理措施之一是“正火”。ASTM 标准 A961 和 A941 将“正火”定义为在锻造后但在加工之前进行的单独热处理过程，其材料被放置在炉中并均匀地重新加热到高于转化范围的温度，然后在室温下空气中冷却以实现晶粒细化和改善均质化。对碳钢法兰进行正火可改善法兰的物理性能。正火通常会在钢中产生更细化的晶粒结构。通过正火改善法兰的物理性能很重要，因为法兰可用于极端高温、高压、腐蚀性环境。Ulma公司向法官承认了它使用了两种正火工艺，一种是ASTM的正火，一种是“在线正火”。
而美国法兰公司认为Ulma的“在线正火”不符合ASTM规范，属于不正当竞争。
美国法兰公司还诉讼了来自印度、意大利和西班牙的法兰生产商。在美国以大幅倾销的价格销售其产品，以及印度政府非法补贴其法兰工业。最终在2020年，法院判Ulma公司赔偿了几百万美元。看完官司，觉得很玩味的是，倾销的公司把柄是此正火非彼正火。Ulma官司失败技术原因：不是质量不行，不是通不过冲击试验，不是锰含量太低，不是硫磷含量过高。因为这些都符合规范，仅仅被抓住一个正火。
可以想象，即使按照ASTM的正火，美国法兰公司比印度、意大利和西班牙生产的法兰更有竞争力吗？只要印度贴着A105的底线走，少加点Mn，少点去除杂质工艺，能省下多少材料工艺成本？况且人工还比你便宜。
下次按照ASTM规范正火，还不是照样能把你的市场抢没了？
本质上，就是规范定的标准太低了，高端货和低端货，没法区分，形成了一个劣币驱逐良币的市场。4. ASME 规范出手,2019在ASME VIII I 2019版本中，对类似SA-105的材料做出了重大调整。
[*]将SA-105材质由UCS-66的B曲线，分配到A曲线（基础温度从-29°C到了-8°C）。
https://mmbiz.qpic.cn/sz_mmbiz_png/DVnwQibl2L2nuDuRt81JBIsAibw0uMMXljpRkQTDSpteEXM03IVHu5Js4EianTvf9V5CuA7B2oJTX8xYFZQDpMoHA/640?wx_fmt=png&from=appmsg2. 如果需要用B曲线，则需要细化晶粒和正火处理。
https://mmbiz.qpic.cn/sz_mmbiz_png/DVnwQibl2L2nuDuRt81JBIsAibw0uMMXljVfFTnEvCCJiabBdxH69Pd3TS35DEjhFcv2ObOxPIK7XGX4XtuibYQ1TA/640?wx_fmt=png&from=appmsg根据上文法院判决，正火应该是ASTM 标准 A961 和 A941的正火。细化晶粒要量化的，还需要提供SA-20，8.3的晶粒度测量报告，要求5级或者以上。（专家建议最好晶粒度7级以上）
https://mmbiz.qpic.cn/sz_mmbiz_png/DVnwQibl2L2nuDuRt81JBIsAibw0uMMXljYGVqHbGwETczsdZKUl9hicyKYKJ2ibJJZO7iaoaRNuoh7yFLy7icdzJgcA/640?wx_fmt=png&from=appmsg规范完全解决问题了吗？
5. 远未结束规范的更新，并不是结束，一些材料学专家对此并不满意。试验显示，脆性裂纹是由两种失效机制引起的-化学成分和不良的热处理（正火）。这两种做法可能源于: 一些钢铁制造商努力削减成本，导致了钢铁化学成分和大型粗晶粒铁素体珠光体微观结构的改变。无论是轧制还是正火，锰促进更细的晶粒尺寸。随着晶粒尺寸的减小（无论是铁素体、贝氏体还是珠光体），屈服强度增加，冲击性能得到改善。另一个好处是增加了珠光体含量。为了抵消钢铁制造过程中所需的低碳锰铁的高成本，一些钢铁生产商故意降低锰含量，以满足ASTM规定的绝对最低百分比要求。这些钢材还是符合规范的，但它会破坏锰和碳之间的平衡。如果将锰和碳同时减少到最低限度，锰与碳的比率将2.1比1; 如果它们都处于最大值,则比率将为3.1比1。通过将锰含量降低到允许的最小百分比，碳含量为最高百分比，有可能得出锰/碳的比率为1.1比1。当锰/碳的比率小于5:1时，材料具有较差的低温冲击性能。一些失效钢的锰/碳比率低至1.8：1，韧性差，进而导致水压试验期间失效或操作条件下的不稳定。微量添加合金元素的做法已被广泛用于低碳钢的制造中，以提高钢的强度，而晶粒尺寸细化技术已被用于提高冲击韧性。添加到碳钢中以微合金化为目的的元素包括钛、钒、铌和硼。硼，与其它昂贵的专有合金混合物相比，是一种低成本的合金剂;它能提高钢材的强度。当硼含量超过0.007%时，会形成低熔点的B-C-Fe共晶(Fe2B / Fe3C / Fe),导致钢的室温韧性较差。美国国家腐蚀工程师协会标准SP0472，防止腐蚀性石油精炼环境中碳钢焊件在役环境开裂的方法和控制，警告说，P1材料（碳钢）的焊缝，故意添加微合金元素（如钛、钒、铌和硼）可能需要额外的预热和更高的焊后热处理温度，以获得热影响下的规定硬度区。然而，热处理可能会对韧性值产生不利影响。材料专家对采购提出了如下建议：
1.为了解决虚假检验认证的可能性，采购方应坚持对原始钢厂的热处理和冲击测试结果进行完全的制造可追溯性。2. 锰与碳的比例超过 5 比 1。3. 硼含量从0.001%到0.004%（换句话说，最高为百万分之四）4. 尽量减少夹杂物的存在。5. ASTM E112晶粒尺寸为7或更细，用于碳钢；8或更细，适用于低温碳钢，例如 A350 Gr.LF2。6. 正火热处理。7. 真空脱气，确保游离氮的去除。8. 将钒、钛和铌含量限制在最大0.02%，并将钒和铌的总和限制在0.03%以下（或至少限制在ASTM A20中规定的限值）。9.无损检测，以排除可检测裂纹的存在。在ASME 2019发布后，美国的业内人士发表了感叹：钢材制造商无所不用其极的降低成本：碳含量走上限，降低Mn含量，采用擦边的方式生产满足规范的产品，故意添加微合金元素来降低热处理温度和时间，等等。这些做法广泛而持续非常长时间了。这不是一个新问题，也不是一个遥不可及的问题。很难说它是什么时候开始的，或者问题有多深和多广，但2019年 ASME VIII I的UCS-66更新并不是它的结束，如果有的话，这只是结束的开始。除了ASME的更新之外，分析已经完成，论文已经撰写，诉讼已经提起，并且 - 正如2019年10月9日Pipeline & Gas Journal网站报道的那样 - ASME 2019的更新，已经解决了有利于原告的诉讼（“Weldbend，Boltex赢得对Ulma Forja的诉讼”）。从事这种做法的钢厂的数量和规模，将决定工业走向何方。可能会发生更多的失效，可能会提起更多的诉讼，可能会获得更多的损害赔偿，但只有当钢厂放弃这些做法时，最终结局才会出现。从美国专家的感叹，可以看出，仅仅依靠规范的这个补丁，是无法解决问题的，而且对于未来，他也是相当的悲观。
从这个案例，也值得我们深思：规范的定制和市场的关系，规范的编制需要找到合适的平衡点，匹配自身的发展，形成良性循环，引导走向更好的未来。
往期精彩：SA-105为啥老是要正火
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这个帖子不回对不起自己！我想我是一天也不能离开马后炮化工。 {:1110_553:}
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