API 2Y-2006

海洋结构用淬火加回火钢板

API Spec 2Y-2006

1 范围 1.1 范围

本规范包括2个级别的高强度钢板，用于海洋结构的焊接结构件，关键部位的钢板必须抗冲击、塑性疲劳和层状撕裂。50级的最大厚度为6in.（150mm），60级的最大厚度为4in.（100mm）。 1.1.1如果按照API Spec 2Y基本要求（无补充要求）生产50级的钢，至少最低性能及使用与API Spec 2H和API Spec 2W的第5～7部分列出的相应钢种是相同的。

1.1.2 API Spec 2Y钢主要用于冷成形和焊接加工。焊接工艺十分重要，并且预定焊接工艺要适用于钢种及预定用途。因为淬火回火钢具有高YS/TS比的特点，所以，用户可以考虑焊接消耗材料，以免与熔焊金属不匹配。相反，钢应适合于在船厂和海洋条件下制造和焊接。 1.2 生产后热处理

1.2.1 由于淬火回火钢的内在特点，按本规范生产的钢板不能在高于生产中使用的回火温度的温度下进行成形或焊后热处理，否则会使其强度和韧性遭受不可回复的重大损失。如果需要热成形，应对最终部件进行拉伸和缺口韧性性能检验，其结果应符合本规范的要求。钢板可以在高于制造期间使用的温度进行焊后热处理，只要试样须经受一个热循环，以模拟这种加工操作，其要求列于补充要求S9。当加热温度不超过400℉（205℃）时，无需检验或模拟。

1.2.2 这些钢板主要用于管节点、带加筯板结构和其它交叉部位，在这些部位的部分钢板厚度方向（Z向）须承受拉伸载荷。补充要求S4提供了由钢板生产厂对钢板进行的厚度方向拉伸试验，并规定了验收标准。补充要求S1提供了由钢板生产厂对钢板进行的超声波检验，并规定了验收标准。

1.2.3对于厚度方向性能是重要，但未规定Z向拉伸试验的，补充要求S5提供了低硫化学成分，目的在于减少钢板内硫化物夹杂的尺寸和数量。补充要求S5既不代替S4厚度方向试验，也不保证厚度方向的最低延展性。

1.2.4第7部分规定的缺口韧性要求适用于气候温和地区（最低工作温度14℉（-10℃）的水上或水下使用）。冷加工成形的材料由于应变，特别是在那些由于短柱和斜撑焊接而经过时效的区域，其韧性低于原始钢板。第7部分中钢板的要求考虑到由于应变和时效导致的韧性明显降低。补充要求S7和S8讨论了应变-时效问题，当应变量超过5％或“含氮量×％应变量”超过0.040时，需考虑使用S7及（或）S8.

1.2.4.1当工作温度较低时，应考虑用较低的试验温度。补充要求S2规定了不同于第7部分或补充要求S12中规定温度的冲击试验温度。补充要求S2.1规定了-60℃下的落锤或夏比V型缺口试验，S2.2规定了在低于-40℃而不是-60℃的温度下的该项试验。 1.3 试生产鉴定

补充要求S11和API RP 2Z第3部分涉分别及了焊接热影响区的CTOD试验和抗氢裂试验，是“商品级”钢种规范中通常涉及不到的说明问题。这些问题并非淬火回火钢特有，但却存在，因为： a：用户可以期望从淬火回田钢得到比传统钢材更高的性能（如优异的缺口韧性）。

b：这是一个包括各种不同炼钢工艺的特性规范，而非完全描述所有化学、工艺和质量控制细节（主要

1

变量）的所有详细资料的一个方法。

只有当需方提前规定时，才使用补充要求S11。在许多情况下，它可能取决于钢厂预先收集的数据，只要工艺的主要变量不改变。 2 引用标准 API

RP2A－WSD 固定式海洋平台的规划、设计与建造－工作应力设计 Spec 2H 海洋平台管接点用碳锰钢板 Spec 2W 海洋结构用TMCP钢板 Spec 2Z 海洋结构用钢板的试生产鉴定 ASTM

A6/A6M 热轧结构钢钢棒、钢板、型钢和钢板桩的一般要求 A370 钢产品力学性能试验方法和定义

A578/A578M 特殊用途的普通钢板和复合钢板超声波检验 E10 金属材料布氏硬度试验方法 E23 金属材料缺口冲击试验方法

E208 确定铁素体钢零塑性转变温度的落锤试验方法 3 一般交货要求

3.1 按本规范供货的材料应符合ASTM A6.A6M的相关要求及此处所做的修改。

3.2 未按补充要求S11订购的钢板可以按ASTM A6/A6M进行焊补。应对所使用的填充金属和钢板材料的每个公称化学成分单独进行焊接工艺鉴定。应采用低氢焊条和焊接工艺。

3.3 按补充要求S11.3订货的钢板的焊补工艺，焊接热影响区的CTOD试验，应由需方认可。 4 制造 4.1 熔炼

钢应由平炉、碱性氧气转炉或电炉冶炼。 4.2 热处理

4.2.1钢板应进行淬火—回火热处理，轧后冷却到1000°F（538℃）以下，再加热到1500°F （815℃）～1700°F（925℃）之间产生奥氏体组织，保温足够时间使材料温度均匀，采用合适的液体介质淬火，并在1050°F～1300°F （565℃～705℃）温度范围内回火。 5 化学成分

5.1 钢的熔炼化学成分应符合表1及5.2～5.5要求。 5.2 钢的熔炼碳当量（CE）应采用下式计算： CE＝C＋Mn/6+(Cr+Mo+V)/5+(Ni+Cu)/15

Pcm=C+Si/30+(Mn+Cu+Cr)/20+Ni/60+Mo/15+V/10+5B 5.3 最大碳当量见表2。

5.4 任何有意加入的元素或出现在碳当量公式中的元素应在报告中注明。 5.5 未经购方的特殊认可不得加入V、Zr、Ce和其它稀有元素。 5.5.1 如果加入以上元素，必须按8.1c部分进行标志。

2

表1 化学成分要求（熔炼分析，％）a

元素 50级 60级

C，最大 0.12 0.12 Mn，b ≤1.5in.(40mm) >1.5in.(40mm)

1.15-1.60 1.15-1.60

1.15-1.60 1.15-1.60

P，最大 0.030 0.030 S，最大 0.010 0.010 Si 0.05-0.50 0.05-0.50 Ni，最大 0.75 1.0 Cr，最大 0.25 0.25 Mo，最大 0.08 0.15 Cu，最大 0.35 0.35 Ti N≤0.005 0.003-0.02 0.003-0.02 N>0.005

0.007-0.02

0.007-0.02

Nb，最大 0.03 0.03 N，最大，b,c 0.012 0.012 B，最大b 0.0005 0.0005 Al 酸溶铝 0.015-0.055 0.015-0.055 或全铝

0.02-0.06

0.02-0.06

a 见5.2、5.3、5.4、5.5。 b N和B不应有意添加。

c 如果Ti为0.010-0.02，则N最大可以为0.013。

表2 最大碳当量

钢级 厚度 CE Pcm ≤1.5in.(40mm) 0.39 0.22 50级

>1.5in.(40mm)-3.5in.(90mm) 0.41 0.23 >3.5in.(90mm)-6in.(150mm)

0.43 0.24 ≤1.5in.(40mm)

0.42 0.23 60级

>1.5in.(40mm)-4in.(100mm)

0.45

0.25

6 力学性能要求

6.1 代表材料的试样的力学性能应符合表3规定。 6.2 从每张淬火回火钢板的一角取一个拉伸试样。

表3 拉伸性能要求

性能

50级 60级 屈服强度,ksi(MPa)

t≤1in.(25mm) 50-75(345-517) 60-90(414-621) t>1in.(25mm)

50-70(345-483)

60-85(414-586)

抗拉强度, ksi(MPa)，最小 65(448) 75(517) 2in.(50mm)伸长率，最小，% 23 22 8in.(200mm)伸长率，最小，% 18

16

3

7 缺口韧性要求

7.1每张淬火回火钢板应进行一次夏比V型缺口冲击试验，包括3个横向试样。试样应取自钢板宽度1/2和厚度1/2处，按ASTM A673进行试验。试样尺寸、试验温度和最小能量要求见表4。

由于碳含量和硫含量低，全尺寸试样的能量常常超过ASTM E23的极限值。为避免这种情况，生产厂可选择小尺寸试样，其试验尺寸、试验温度和最小能量组合见表4的A－E。

表4 缺口韧性要求，夏比V型缺口试验

钢级 50级

选项 A B C D E

60级

A B C D E

试样尺寸 in. 0.394×0.394 0.295×0.394 0.197×0.394 0.295×0.394 0.197×0.394 0.394×0.394 0.295×0.394 0.197×0.394 0.295×0.394 0.197×0.394

试样尺寸 mm 10×10 7.5×10 5.0×10 7.5×10 5.0×10 10×10 7.5×10 5.0×10 7.5×10 5.0×10

最小能量平均值

ft-lb(J) 30(41) 30(41) 30(41) 23(31) 15(20) 35(48) 35(48) 35(48) 26(35) 18(24)

单个最小值 ft-lb(J) 25(34) 25(34) 25(34) 19(26) 13(18) 30(41) 30(41) 30(41) 23(31) 15(20)

试验温度 °F（℃） -40(-40) -40(-40) -40(-40) -50(-46) -80(-62) -40(-40) -40(-40) -40(-40) -50(-46) -80(-62)

7.2 如果一组3个试样的平均能量值低于规定的平均值，或1个试样的能量值低于单个试样的规定最小值，可按下面要求进行复验。

a.复验3个附加试样，每个试样的能量值必须大于或等于规定的最小能量平均值。 b.如果复验能量值未达到要求，钢板未经进一步热处理和重验不得接收。 7.3 重新热处理后，按7.1重新取样和试验。 8 标志

8.1除非需方规定采用钢印标志，否则应对每板进行模印标志。标志内容包括生产商名称或厂标、炉号、板坯（钢板）号，API 2Y及钢级，应在距钢板边部不少于12in(300mm)处标志。

厚度小于1/4in(6mm)的钢板，可用模印代替钢印。 如果适用，下列信息也应显示：

a: 按本规范要求生产的产品，可采用API标示,仅限于被授权的生产厂（见附录C (略)）。 b：Grade 50应标志API 2Y－50 Grade 60应标志API 2Y－60

c: 如果预先添加了5.5中的提及的任何元素，就应在8.1b中所列标志“Y”后紧接着标上“C”符号（如：API 2YC-50）

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附录A 补充要求

经供需双方协商同意并在订单上注明，下列补充要求才适用。 S1 超声波探伤

S1.1 按照ASTM A578/A578M特殊用途普通钢板和复合钢板直射波检验标准规范对每块钢板进行脉冲反射超声波检验，使用的验收等级为A 级。任何区域中由于一个或多个不连续性导致底面反射波连续总体衰减，并伴随在同一平面上连续显示，如果该区域不能被一个直径为3in.（75mm）的圆所包围，就不能验收。

S1.2 应提供每板的检验报告，并在简图上注明底部反射波衰减50％以上的区域。 S1.3 经事先协商同意，可采用C级标准检查。 S2 低温缺口韧性试验

S2.1缺口韧性试验应根据第7部分或补充要求S12的要求进行，结果满足表S2－1的要求（代替表4或补充要求S12.2的要求）。

S2-1 较低温度下的缺口韧性要求

－67℉（－55℃）下落锤试验“不破断”或夏比冲击试验

级别

试样尺寸

最小平均能量

ft-lb(J) 30(41) 35(48)

单个最小值 ft-lb(J) 25(34) 30(41)

in. mm ℉（℃） -76(-60) -76(-60)

50 0.394×0.394 10×10 60 0.394×0.394 10×10 S2.2 冲击试验可在低于表4或S12.2中规定，且不同于表S2－1规定的温度进行。试验温度应由需方规定并征得材料制造厂同意。

S2.3如果设计条件要求较高的能量值，经需方和钢材制造商双方同意，可规定高于表S2－1列出的能量值。

S3 附加拉伸试验

每张淬火回火钢板取两个拉伸试样，试样应从钢板两端的角部切取。 S4 厚度方向（Z向）试验

S4.1 本补充要求包括用拉伸试样测定断面收缩率的试验程序和验收标准。对于厚度等于和大于3/4in（19mm）的钢板，上述拉伸试样的轴线与其钢板表面垂直。其中的定义应符合ASTM A370和规定。 S4.2 试样的个数：每张轧制钢板（母板）应取2个试样。 S4.3 试样的方向：试样的纵轴应垂直于钢板表面。

S4.4 试样的位置：在钢锭的轴线或浇注板坯的纵向中心线与钢板每一边缘或每一端面相交处取一个试样（编者注：即板宽1/2处）。

S4.5 试样的制备：应根据下述要求制备试样：

a：夹持端与试验用的钢板试样两个相对表面连接并使其轴线对中，采用的连接方法应使试样的试验部分产生最小的热影响区。现已证明，摩擦（惯性）焊、电栓焊、电子束焊或气体保护金属电弧焊等方法都适用。选择的夹持端材料须保证断裂发生在试样的钢板部分。

b：除钢板厚度小于1.25in.(32 mm)可采用0.35in.(8.75 mm)试样外，试样应根据ASTM A370《方法和定义》 图5中尺寸用机加工法制成直径为0.500in.(12.5 mm)的圆形试样。

c：整个钢板的厚度应均匀一致，不得有坡度。试样圆柱部分的长度（ASTM A370图5中“G”所示）根据需要进行调整，使得钢板试样在整个厚度内的截面等直径。 S4.6 试验

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按照ASTM A370的规定进行拉伸试验。 S4.7 验收标准

厚度方向试验的验收标准如下：

a：每一拉伸试样的断面收缩率不应小于30%。如果取自同一板的两个试样之一的断面收缩率低于30%而不小于25%，则应在临近失败试样处，再切取两个试样进行复验，两个复验试样的断面收缩率均应等于或大于30%。

b：经材料制造者和需方双方同意，可确定大于补充要求S4.7a规定的最小断面收缩率。 S4.8 标志

按照本厚度方向试验程序验收的钢板，应在紧邻其他标志附近作出钢印或模印标志“Z”（如：API 2Y－50Z）。

S5 改善了厚度方向性能的低硫钢 S5.1 目的

本补充要求的目的在于通过化学控制的方法提供硫化物含量低的钢板，从而减少钢板在焊缝区域产生层状撕裂的可能性。 S5.2 化学成分

除熔炼分析的最大含硫量为0.006％外，钢的其它化学成分均应符合表1的规定。 S5.3 厚度方向试验

本补充要求不要求做厚度方向(Z向)拉伸试验。 S5.4 标志

按照本补充要求验收的钢板，应紧邻其他标志附近打上标志“LS”（如：API 2Y－50LS） S7 应变时效条件下改进缺口韧性的低氮含量 S7.1 熔炼分析最大氮含量为0.009%。 S8 应变时效后的夏比V型缺口冲击试验

S8.1代表每炉钢的最薄和最厚钢板的夏比V型缺口试样在加工前应均匀应变５％，如果有规定可以再大些，并进行轴向拉伸和在250℃(480°F)温度下时效1小时。试验结果应满足第7部分的要求。 S9 模拟焊后热处理

S9.1第二组测试试样应经受由需方提供的模拟焊后热处理，这个模拟焊后热处理应代表材料在加工时将要做的热处理。温度范围、保温时间、冷却速率应在订单中规定。 S10硬度试验

S10.1本补充要求包括按本规范供货钢板的表面硬度试验的程序和验收标准。

S10.2硬度试验应用ASTM E10描述的布氏硬度试验方法以3000㎏负荷进行。经协议可以采用其他硬度试验方法，测量结果转换为布氏硬度值。硬度测量应在以每张轧制钢板端部的一角处切去的试样的上下表面进行。在试验前要磨去轧制表面和任何脱炭层。每板上至少做四个硬度测量，全部测量值都必须在以下所示验收极限范围内。如果有个别测量值超出以下验收极限，可在靠近原来打硬度处再做两个硬度测量值。这两个新测量值必须符合测量极限才能废弃原来的测量。 S10.3验收极限如下

Grade50 131-207HBN Grade60 协议确定 S11试生产鉴定

S11.1本补充要求规定对来自定点生产厂的、在一定化学成分范围内的钢材，结合具体炼钢和轧制工艺，

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用专门的焊接和力学试验方法进行预鉴定。本补充要求的目的是尽量减少在加工制造现场准备和焊接工艺评定所需的时间和试验工作量。

S11.2 在API RP2Z第3章或第4章或第3章和第4章中包括所要求的专门试验。如果制造厂向需方提供了满意的资料，为实现本补充要求可接受制造者的预鉴定结果。

化学成分或工艺发生明显变化时，应按API RP2Z进行单独的全部鉴定（主要变化）或简要鉴定（次要变化）

S11.3 按API RP2Z第3部分规定进行焊接热影响区裂纹尖端张开位移（CTOD）试验。其中规定了下述条件范围。

热输入：0.8～4.5KJ/mm(20~114KJ/in) 预热： 100℃～250℃(212°F~480°F) Grade50要求的CTOD:

钢板厚度小于等于3in(75mm)时 ：

在－10℃（14°F）温度下为0.25mm(0.010in) 钢板厚度大于3in(75mm)时 ：

在－10℃（14°F）温度下为0.38mm(0.015in)

根据材料生产厂选择或需方指定，较宽的热输入和预热温度范围试验，较高的CTOD值或较低的试验温度是允许的，并认为它满足本补充条款的最低要求。

S11.4 可焊性试验应根据API RP2Z第4部分的规定，用两种试验代表不同的约束水平：中等约束水平的控制热流强度试验（CTS）和高约束水平V型坡口试验。 S12 用落锤试验测定缺口韧性

S12.1 应进行落锤试验。当同炉钢中钢板厚度≥5/8in(16mm)时，每50吨或50吨以下应取一板进行试验，试验钢板应保证是50吨(45t)一批中最厚的钢板。

S12.2 落锤试验应根据ASTM E208中的2个P-3试样进行，这两个试样应从所选的钢板中制取，试样应在靠近拉伸试样位置制取并在－30°F（－35℃）温度下进行试验，两个试样都应满足“不破断”要求，其结果应报告。

S12.3 如果一个试样破断了，则可按下列方法复验：

a：在试样断裂处另取两个附加试样进行复验。两个试样复验结果都必须合格（“不破断”）

b：如果任一个试样在复验中又断裂，在不进行重新热处理并重新进行拉伸、夏比V型缺口冲击试验及落锤试验时，则该炉次不能被接受。 S13 表面质量

在表面质量被认为是非常关键的使用场合，所供货的钢板需经喷砂处理，并经检验。压入轧制氧化铁皮和凹坑聚集处深度不超过0.015in.（0.381mm），且不应引起尺寸不足，只要板厚不低于规定最小厚度，分离的单个凹坑深度不超过0.030in.（0.762mm）可接受。其它表面裂缝、裂纹、白点、汽泡、结疤等不能接受且需进行修整，修整后的钢板厚度不低于最小厚度。只要每一修磨区域平滑且修磨区钢板厚度不低于最小厚度，表面缺陷可以修磨。 S14 厚度偏差

经供需双方协商同意，钢板厚度偏差可以为ASTM A6/A6M中规定值的一半。

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附录B-----订购API SPEC 2Y 钢板的建议

订购按照API Spec 2Y 生产的钢板时，需方应该在订单中详细说明下列内容： 规范 API Spec 2Y 数量 按照要求 等级 50或60

需方进行的轧制检查 预先通知要求声明 交货日期和发货指示 按照要求 补充要求 按照要求

需方应该在订单中说明他们对于下列补充要求的条件，补充要求任选： S1 超声波检测 S2 低温缺口韧性

S2.1 -60℃ 下的缺口韧性

S2.2 -40℃和-60℃之外温度下的缺口韧性 S2.3 较高的缺口韧性能量值 S3 附加拉伸试验 S4厚度方向(Z向)试验

S5 改善了厚度方向性能的低硫钢

S7 应变时效条件下改善缺口韧性的低氮含量 S8 应变时效后的夏比V型缺口冲击试验 S9 模拟焊后热处理 S10硬度试验 S11试生产鉴定

S11.3 焊接热影响区的CTOD试验

S11.4 在CP(传统预热)性能水平 MP(改进预热)性能水平下的可焊性(加氢裂化)试验S12 用落锤测定缺口韧性 S13 表面质量 S14 厚度偏差

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