ASTM A707 L5 CLASS 3 锻件 是低温压力设备领域中的高端材料，代表了碳锰钢在低温环境下强度和韧性的顶级水平。
以下是其详细技术解析：
一、标准与牌号身份
标准： ASTM A707 / A707M - Standard Specification for Forged Carbon and Alloy Steel Flanges for Low-Temperature Service
等级： L5
"L" 代表低温。
"5" 是该标准中的高强度等级。
类别： CLASS 3
这是该标准中要求最严格的低温韧性等级。
二、核心特性与温度等级
CLASS 3 定义了其极端的适用温度。
类别 | 最低设计金属温度 | 冲击试验温度 |
:--- | :--- | :--- |
CLASS 3 | -150°F (-101°C) | -155°F (-104°C) |
结论： A707 L5 CLASS 3 锻件专为 -101°C 的极端低温环境设计，是液化天然气（LNG）等应用的理想选择。
三、化学成分（ASTM A707 要求）
元素 | 含量 (%) | 作用 |
:--- | :--- | :--- |
碳 (C) | ≤ 0.23 | 严格控制以保证焊接性和低温韧性 |
锰 (Mn) | 0.90 - 1.60 | 关键强化元素，提高强度和淬透性 |
磷 (P) | ≤ 0.025 | 严格控制的杂质（降低韧性） |
硫 (S) | ≤ 0.025 | 严格控制的杂质（引起热脆性） |
硅 (Si) | 0.15 - 0.50 | 脱氧剂 |
钒 (V) | ≤ 0.12 | (可选) 通过析出强化进一步提高强度 |
特点： 通过 “降碳增锰” 的配方设计，在保证高强度的同时，获得了无与伦比的低温韧性。
四、力学性能（调质态）
淬火+回火（调质处理）是达到其性能要求的唯一途径。
性能指标 | L5 CLASS 3 要求值 | 说明 |
:--- | :--- | :--- |
抗拉强度 | 690 - 865 MPa (100 - 125 ksi) | 高强度级别 |
屈服强度 | ≥ 585 MPa (≥ 85 ksi) | 极高的屈服强度，是普通钢的2倍以上 |
延伸率 | ≥ 18% | 在高强度下仍保持良好的塑性 |
冲击功 | ≥ 27 J @ -104°C | 核心指标，保证极端低温下的安全 |
五、热处理与制造
1. 热处理：
工艺： 淬火 + 回火。
目的： 获得高强度的回火索氏体组织，从而实现强度与韧性的最佳配合。
2. 制造工艺：
采用锻造工艺，确保足够的锻造比以细化晶粒、致密内部组织。
六、主要应用
该材料是以下领域的首选：
液化天然气 (LNG)： LNG储罐、液化装置、输送管道及所有关键法兰、阀体和管件。
低温石化： 乙烯、液氮/液氧、液氩等介质的低温高压设备。
深海工程： 海底低温高压管道系统。
七、与相似材料对比
特性 | A707 L5 CLASS 3 | A350 LF3 | A182 F316 |
:--- | :--- | :--- | :--- |
强度级别 | ★★★★★ (≥585 MPa) | ★★☆☆☆ (≥250 MPa) | ★★★☆☆ (≥205 MPa) |
最低使用温度 | -101°C | -101°C | -196°C (但强度低) |
耐腐蚀性 | 一般 (碳钢) | 一般 (碳钢) | 优秀 (不锈钢) |
成本 | 高 | 较高 | 高 |
总结对比：
vs A350 LF3： 强度远高于LF3，同时保持同等优异的低温韧性。适用于高压+低温的工况。
vs 不锈钢： 在纯低温环境下，不锈钢韧性更好；但在需要高强度的低温场合，A707 L5是更轻量化、更经济的选择。
八、采购与质量控制要点
1. 热处理确认： 必须确认热处理状态为调质，并要求提供热处理曲线记录。
2. 关键性能验证： 材质证书中必须包含 -104°C 的冲击功实测值，且结果 ≥ 27 J。
3. 证书要求： 必须提供 EN 10204 3.1/3.2 型检验证书。
4. 无损检测： 必须进行超声波检测，以确保锻件内部质量。
ASTM A707 L5 CLASS 3 锻件是一种高性能的低温高强度锻件。其核心价值在于：
1. 极高的强度，允许设备在高压下实现轻量化设计。
2. 卓越的极端低温韧性，确保在-101°C下安全运行。
3. 专为LNG等高端低温高压工况设计，是安全性、可靠性和先进性的体现。
在选择供应商时，必须选择具备完善调质热处理能力和严格质保体系的大型锻件厂。
