高爐、熱風(fēng)爐等構(gòu)筑物的殼體結(jié)構(gòu)，其受力狀況和應(yīng)力特征等不同于一般鋼結(jié)構(gòu)，工作條件十分惡劣，在冶煉過(guò)程中，如：高爐殼體是在高溫、壓力作用下，爐料和煤氣相逆流動(dòng)，爐內(nèi)有高溫煤氣、固體爐料、爐料的軟熔體以及渣熔液和鐵水同時(shí)存在狀態(tài)下工作，殼體承受爐料作用力、煤氣壓力、內(nèi)襯膨脹作用力、溫度應(yīng)力、腐蝕介質(zhì)作用；又如：熱風(fēng)爐在使高爐連續(xù)不斷得到大量高溫空氣的同時(shí)，自身也承受較高的風(fēng)溫和風(fēng)壓，拱頂鋼板還受介質(zhì)腐蝕等。另外，從國(guó)內(nèi)高爐、熱風(fēng)爐等殼體結(jié)構(gòu)使用現(xiàn)狀調(diào)查資料可知，殼體開(kāi)裂十分普遍，嚴(yán)重者發(fā)生斷裂，往往導(dǎo)致高爐停產(chǎn)大修，造成巨大的經(jīng)濟(jì)損失。本條著重提出了在鋼材選用時(shí)，需要綜合考慮的因素，這對(duì)防止殼體斷裂有密切關(guān)系，對(duì)鋼材牌號(hào)的選擇有重要影響，對(duì)今后殼體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的材料選用有指導(dǎo)作用。

沖擊韌性是衡量鋼材斷裂時(shí)所做功的指標(biāo)，也是鋼材在沖擊荷載或多軸拉應(yīng)力作用下具有可靠性能的保障。沖擊韌性可以間接反映鋼材抵抗低溫、應(yīng)力集中、多軸拉應(yīng)力、沖擊和重復(fù)荷載等因素導(dǎo)致脆斷的能力。在煉鐵爐殼體結(jié)構(gòu)工程使用中亦常用來(lái)代表鋼材抗脆斷的斷裂韌性。高爐、熱風(fēng)爐的殼體結(jié)構(gòu)上開(kāi)有許多孔洞，特別是高爐殼體上開(kāi)有幾千個(gè)孔洞，在孔洞周邊存在應(yīng)力集中，處于多向應(yīng)力狀態(tài)，而且在生產(chǎn)后期爐內(nèi)襯受損，殼體不僅承受熱應(yīng)力，同時(shí)爐內(nèi)溫度的不斷變化，殼體上反復(fù)出現(xiàn)局部過(guò)熱區(qū)產(chǎn)生熱疲勞效應(yīng)。因此，在總結(jié)生產(chǎn)使用經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，對(duì)殼體結(jié)構(gòu)的鋼材提出了0℃和常溫沖擊韌性的合格保證，以達(dá)到殼體在熱沖擊荷載和多向拉應(yīng)力作用下具有可靠性能保證。

煉鐵爐的殼體結(jié)構(gòu)均為焊接結(jié)構(gòu)，在焊接接頭中，熱影響區(qū)因急冷而產(chǎn)生淬硬傾向，淬硬傾向大的鋼材易產(chǎn)生焊接裂紋，接頭的塑性降低。影響鋼材形成硬化組織的因素之一是碳及其他使鋼材具有淬硬傾向的合金元素，焊接接頭熱影響區(qū)淬硬性傾向用碳當(dāng)量來(lái)衡量，通過(guò)估算碳當(dāng)量的方法，對(duì)鋼材可焊性進(jìn)行評(píng)價(jià)。附錄B中碳當(dāng)量的計(jì)算式是采用現(xiàn)行國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)《建筑結(jié)構(gòu)用鋼板》GB/T 19879標(biāo)準(zhǔn)中的計(jì)算式，碳當(dāng)量的0.42%是參考國(guó)外的有關(guān)資料和我國(guó)大型高爐殼體采用的新鋼種焊接性能研究總結(jié)。決定鋼材可焊性通常控制低合金鋼的碳當(dāng)量，當(dāng)?shù)秃辖鸶邚?qiáng)度結(jié)構(gòu)鋼的碳當(dāng)量等于或小于0.42%時(shí)，鋼材的淬硬傾向不十分明顯，屬可焊性鋼材。但由于殼體結(jié)構(gòu)鋼板較厚，施焊時(shí)應(yīng)采用預(yù)熱和后熱措施防止冷裂紋產(chǎn)生。在評(píng)價(jià)BB503等殼體結(jié)構(gòu)用鋼板的焊接冷裂紋敏感性時(shí)，也可采用附錄B中焊接裂紋敏感性指數(shù)，其值應(yīng)等于或小于0.26%。

高爐、熱風(fēng)爐、除塵器、五通球及煤氣上升下降管殼體的荷載工況、受力狀態(tài)、應(yīng)力特征、腐蝕介質(zhì)、溫度作用及工作條件等均不一樣，因此，對(duì)鋼材的化學(xué)成分、力學(xué)性能及工藝性能的要求亦不相同。對(duì)于高爐殼體結(jié)構(gòu)的鋼材，其強(qiáng)度、韌性、耐急冷急熱性能、加工性能及焊接性能應(yīng)適應(yīng)高爐強(qiáng)化冶煉的特殊需要。現(xiàn)行國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)《高爐煉鐵工藝設(shè)計(jì)規(guī)范》GB 50427要求高爐一代爐役的工作年限達(dá)到15年以上，熱風(fēng)爐的壽命應(yīng)滿足高爐二代爐役的要求，達(dá)到30年，因此，殼體結(jié)構(gòu)工作年限應(yīng)滿足上述要求。在20世紀(jì)80年代以前高爐建設(shè)中殼體結(jié)構(gòu)曾采用碳素結(jié)構(gòu)鋼制作，平均壽命僅為2年～4年，不能用于高爐殼體結(jié)構(gòu)。規(guī)范在編制過(guò)程中，為擴(kuò)大鋼材在殼體中的應(yīng)用范圍，中冶賽迪工程技術(shù)股份有限公司與中冶集團(tuán)建筑研究院共同開(kāi)展了Q345B鋼、Q345C鋼，Q390C鋼、Q390D鋼綜合性能的試驗(yàn)驗(yàn)證。結(jié)果表明Q345C鋼、Q390C鋼、Q390D鋼除具有強(qiáng)度高、塑性和韌性好外，熱疲勞性能、應(yīng)變時(shí)效性能以及焊接性能表現(xiàn)優(yōu)異。但鑒于試件的最大厚度為50mm，其綜合性能尚不能代表大于50mm厚鋼板的力學(xué)性能和工藝性能。因此，條文中規(guī)定僅用于1000m3～2000m3爐容級(jí)別高爐的殼體結(jié)構(gòu)。近20年來(lái)經(jīng)廣大科技人員的不懈努力，寶鋼、鞍鋼、武鋼等鋼鐵企業(yè)先后研制開(kāi)發(fā)了BB503鋼、ALK490鋼、WSM50C鋼，這些低合金高強(qiáng)度的新牌號(hào)鋼，經(jīng)生產(chǎn)實(shí)踐證明，具有強(qiáng)度、塑性、韌性、防裂性和抗脆性斷裂等綜合最佳性能，滿足了高爐強(qiáng)化冶煉的需要。對(duì)于熱風(fēng)爐拱頂采用BB41BF鋼、ALK420鋼、WSM41C鋼，主要是這些鋼種具有防腐蝕性介質(zhì)侵蝕和抗脆性斷裂的性能。Q345B鋼可用于高爐底板。

高爐、熱風(fēng)爐、除塵器、五通球及煤氣上升下降管殼體的荷載工況、受力狀態(tài)、應(yīng)力特征、腐蝕介質(zhì)、溫度作用及工作條件等均不一樣，因此，對(duì)鋼材的化學(xué)成分、力學(xué)性能及工藝性能的要求亦不相同。對(duì)于高爐殼體結(jié)構(gòu)的鋼材，其強(qiáng)度、韌性、耐急冷急熱性能、加工性能及焊接性能應(yīng)適應(yīng)高爐強(qiáng)化冶煉的特殊需要。現(xiàn)行國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)《高爐煉鐵工藝設(shè)計(jì)規(guī)范》GB 50427要求高爐一代爐役的工作年限達(dá)到15年以上，熱風(fēng)爐的壽命應(yīng)滿足高爐二代爐役的要求，達(dá)到30年，因此，殼體結(jié)構(gòu)工作年限應(yīng)滿足上述要求。在20世紀(jì)80年代以前高爐建設(shè)中殼體結(jié)構(gòu)曾采用碳素結(jié)構(gòu)鋼制作，平均壽命僅為2年～4年，不能用于高爐殼體結(jié)構(gòu)。規(guī)范在編制過(guò)程中，為擴(kuò)大鋼材在殼體中的應(yīng)用范圍，中冶賽迪工程技術(shù)股份有限公司與中冶集團(tuán)建筑研究院共同開(kāi)展了Q345B鋼、Q345C鋼，Q390C鋼、Q390D鋼綜合性能的試驗(yàn)驗(yàn)證。結(jié)果表明Q345C鋼、Q390C鋼、Q390D鋼除具有強(qiáng)度高、塑性和韌性好外，熱疲勞性能、應(yīng)變時(shí)效性能以及焊接性能表現(xiàn)優(yōu)異。但鑒于試件的最大厚度為50mm，其綜合性能尚不能代表大于50mm厚鋼板的力學(xué)性能和工藝性能。因此，條文中規(guī)定僅用于1000m3～2000m3爐容級(jí)別高爐的殼體結(jié)構(gòu)。近20年來(lái)經(jīng)廣大科技人員的不懈努力，寶鋼、鞍鋼、武鋼等鋼鐵企業(yè)先后研制開(kāi)發(fā)了BB503鋼、ALK490鋼、WSM50C鋼，這些低合金高強(qiáng)度的新牌號(hào)鋼，經(jīng)生產(chǎn)實(shí)踐證明，具有強(qiáng)度、塑性、韌性、防裂性和抗脆性斷裂等綜合最佳性能，滿足了高爐強(qiáng)化冶煉的需要。對(duì)于熱風(fēng)爐拱頂采用BB41BF鋼、ALK420鋼、WSM41C鋼，主要是這些鋼種具有防腐蝕性介質(zhì)侵蝕和抗脆性斷裂的性能。Q345B鋼可用于高爐底板。

結(jié)構(gòu)用鋼在國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定鋼板以熱軋、控軋、正火及正火加回火狀態(tài)交貨。本條提出除Q 235B、Q345B鋼為熱軋供貨外，其他牌號(hào)鋼板交貨狀態(tài)均為正火，主要是針對(duì)各殼體結(jié)構(gòu)的受力狀態(tài)、應(yīng)力特征、腐蝕介質(zhì)等的不同，對(duì)鋼板力學(xué)性能和工藝性能提出了不同的要求。鋼板熱軋后正火是熱處理工藝中的一種，通過(guò)正火可以細(xì)化金相組織，提高強(qiáng)度和改善韌性。根據(jù)理論計(jì)算分析和試驗(yàn)研究以及殼體結(jié)構(gòu)的使用實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，并參考國(guó)外的有關(guān)資料，BB503鋼、ALK490鋼、WSM50C鋼、BB41BF鋼、ALK420鋼、WSM41C鋼、Q235C鋼、Q345C鋼、Q390C鋼、Q 390D鋼和Q 345R鋼板正火狀態(tài)交貨可滿足高爐、熱風(fēng)爐、五通球生產(chǎn)使用爐役（高爐15年、熱風(fēng)爐30年）的要求。

關(guān)于超聲波檢測(cè)質(zhì)量等級(jí)的劃分，主要是根據(jù)現(xiàn)行國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)《鋼制壓力容器》GB 150和現(xiàn)行行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《承壓設(shè)備無(wú)損檢測(cè)第3部分 超聲檢測(cè)》JB/T 4730.3的規(guī)定和高爐出鐵口、風(fēng)口部位殼體結(jié)構(gòu)的應(yīng)力分布狀況以及熱風(fēng)爐拱頂殼體結(jié)構(gòu)存在晶界應(yīng)力腐蝕，提出了不同質(zhì)量等級(jí)的要求。本條在設(shè)計(jì)和施工中必須嚴(yán)格執(zhí)行。

本條提出鋼板厚度等于或大于40m m時(shí)，宜選用Z向性能鋼，主要從兩個(gè)方面考慮：其一，鋼板在軋制過(guò)程中，隨著板厚的增加，厚度方向的壓縮比減小，鋼板在三個(gè)方向的力學(xué)性能差別甚大，其中沿厚度方向性能最差。另外，鋼中的硫、磷偏析和非金屬夾雜等缺陷也影響鋼材厚度方向的性能；其二，殼體結(jié)構(gòu)的鋼板雖然沿厚度方向不受拉力，但鋼板在孔洞邊緣存在多向拉應(yīng)力；另外，在制作焊接過(guò)程中厚度方向可能出現(xiàn)層狀撕裂。這些對(duì)殼體結(jié)構(gòu)的壽命是很不利的。厚度方向性能鋼板的Z向性能級(jí)別可選用Z15。