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16MnDR钢板技术信息详解​​

​​16MnDR概述与定义​​


16MnDR 是一种经典的​​低温压力容器用钢板​​，其“DR”后缀明确指明了其适用于低温工况。它具有良好的低温韧性、焊接性能和工艺性能，是制造-40℃级低温压力容器的经济且可靠的材料选择。

​​16MnDR牌号释义​​：

​​16​​： 代表碳含量的万分比约数（约0.16%）

​​Mn​​： 代表主要合金元素为​​锰​​

​​D​​： 代表“低”温

​​R​​： 代表“容”器

​​标准沿革​​： 在最新标准 ​​GB/T 3531-2023​​《低温压力容器用钢板和钢带》中，其牌号表示方法已更新为​​16MnDR​​（与老标准GB 3531-2008中的16MnDR为同一材料）。这是采购和识别的关键依据。

​​16MnDR主要特点​​： 通过降低碳含量、控制硫磷等有害元素，并采用正火处理，使其在-40℃的低温下仍能保持足够的韧性，防止发生脆性断裂。

​​16MnDR执行标准​​

​​中国标准​​： ​​GB/T 3531-2023​​ 《低温压力容器用钢板和钢带》（最新版，替代GB 3531-2008）。

​​国际常用标准​​： 可对应美国ASTM标准中的​​ASME SA-516/SA-516M Gr.70​​，或欧洲标准中的​​P355GH​​等，但具体技术要求需根据项目标准进行确认。

​​16MnDR化学成分（熔炼分析）​​

化学成分是保证其低温韧性的基础，要求非常严格。

元素

规定含量（%，≤）

作用与备注

C

0.15 ~ 0.20*

低碳保证韧性和焊接性，实际控制较低

Si

0.15 ~ 0.50

脱氧和固溶强化

Mn

1.20 ~ 1.60

核心元素，提高强度和低温韧性

P

0.020

​​严格控制​​，有害元素，恶化低温韧性

S

0.010

​​严格控制​​，有害元素，导致热脆性

Ni

（可适量添加）

可改善低温韧性，通常作为残余元素控制

Cr、Cu、Mo等

作为残余元素，总量控制

​​注​*​： 碳含量通常按上限要求，实际生产中会控制在下限区域以优化性能。

​​16MnDR力学与工艺性能​​

16MnDR其力学性能是核心指标，尤其是​​-40℃的低温冲击功​​。

​​16MnDR常温力学性能​​

钢板厚度 t (mm)

屈服强度 ReL (MPa) ≥

抗拉强度 Rm (MPa)

断后伸长率 A (%) ≥

6 ≤ t ≤ 16

315

490 ~ 630

21

16 < t ≤ 36

305

490 ~ 630

21

36 < t ≤ 60

290

490 ~ 630

21

60 < t ≤ 100

280

490 ~ 630

20

100 < t ≤ 120

270

490 ~ 630

20

​​低温冲击性能（核心指标）​​

​​冲击试验温度​​： ​​-40℃​​

​​取样方向​​： ​​横向​​

​​冲击功要求 (KV2)​​： ​​≥34J​​ (根据GB/T 3531-2023)

注：在实际订货中，客户常提出更高的要求，如≥47J、≥60J甚至≥80J，以确保足够的安全裕量。

​​16MnDR其他性能​​

​​弯曲试验​​： 180°冷弯试验合格（弯心直径d=2a，a为试样厚度）。

​​Z向性能​​： 可根据需求订购​​Z向钢​​（抗层状撕裂钢），如16MnDR-Z15、Z25、Z35。

​​16MnDR交货状态​​

16MnDR钢板​​必须​​以​​正火（N）​​ 或​​正火+回火（N+T）​​ 状态交货。

​​正火处理​​是保证其晶粒细化和优良低温韧性的​​关键工艺​​。

对于较厚钢板，通常采用正火+回火工艺以确保性能均匀。

​​16MnDR主要应用领域​​

16MnDR专用于制造在低温环境下工作的压力容器和设备，典型温度范围为​​-20℃ 至 -40℃​​。

​​液化气体储运​​： 液氮、液氨、液氩、液化石油气（LPG）、液态二氧化碳等储罐和槽车。

​​空分设备​​： 空气分离塔、低温储罐等。

​​石化工程​​： 低温分离器、蒸发塔、换热器等。

​​其他​​： 任何工作温度不低于-40℃的压力容器结构。

​​16MnDR加工与焊接要点​​

​​切割与成形​​

可采用常规方法切割。冷成形性能良好，但对于厚板或复杂成形，建议预热（约50-100℃）以防止开裂。

​​焊接（关键工序）​​

焊接质量直接关系到容器在低温下的安全性。

​​焊材选择​​： ​​必须使用低氢型焊材​​。

焊条电弧焊（SMAW）： 首选 ​​J507RH​​ (E5015-G) 或 ​​W607​​ 等超低氢焊条。

埋弧焊（SAW）： 选用 ​​H10Mn2​​ 焊丝配 ​​SJ101​​ 烧结焊剂。

气体保护焊（GMAW/GTAW）： 选用 ​​ER55​​ 系列的实心或药芯焊丝。

​​16MnDR焊接工艺 (WPS) 要点​​：

​​预热​​： 必须严格执行预热。预热温度通常为​​100-150℃​​（具体取决于板厚和接头约束度）。

​​道间温度​​： 严格控制道间温度，通常建议在​​150-250℃​​之间。

​​热输入​​： 采用​​中等或偏低的热输入​​（建议15-25 kJ/cm），避免过大热输入导致焊缝和热影响区晶粒粗大，从而降低韧性。

​​焊后处理​​： 焊后应立即进行​​后热（消氢处理）​​（250-350℃，保温1-2小时）。对于重要结构，必须进行​​焊后热处理（PWHT）​​ 以消除残余应力，并恢复热影响区的性能。

​​16MnDR质量检验与订货须知​​

订货时，应明确以下技术要求：

​​执行标准​​： ​​GB/T 3531-2023​​。

​​牌号​​： ​​16MnDR​​（注意新标准写法）。

​​16MnDR交货状态​​： 正火（N）。



​​冲击功要求​​： 明确-40℃横向冲击功值（如≥47J）。

​​探伤要求​​： 按 ​​NB/T 47013.3​​ 标准进行超声波检测，并明确合格级别（如II级或I级）。

​​Z向性能​​： 如需要抗层状撕裂性能，应注明Z向等级（如Z15、Z25）。

​​总结​​： 16MnDR是低温压力容器领域应用最广泛、技术最成熟的材料之一。其核心优势在于​​优异的-40℃低温冲击韧性​​和​​良好的经济性​​。在采购和制造过程中，务必关注其​​交货状态（正火）​​、​​严格的化学成分控制​​以及​​严谨的焊接工艺​​，以确保最终产品在低温环境下的安全可靠运行。