锅炉用钢.doc

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1、重要、常用的锅炉管材。1）20G：是GB5310-95的纳标钢号（国外对应牌号：德国的st45.8、日本的STB42、美国的SA106B），为最常用的锅炉钢管用钢，化学成分和力学性能与20板材基本相同。该钢有一定的常温和中高温强度，含碳量较低，有较佳的塑性和韧性，其冷热成型和焊接性能良好。其主要用于制造高压和更高参数的锅炉管件，低温段的过热器、再热器，省煤器及水冷壁等；如小口径管做壁温500的受热面管子、以及水冷壁管、省煤器管等，大口径管做壁温450的蒸汽管道、集箱（省煤器、水冷壁、低温过热器和再热器联箱），介质温度450的管路附件等。由于碳钢在450以上长期运行将产生石墨化，因此作为受热面管

2、子的长期最高使用温度最好限制到450以下。该钢在这一温度范围，其强度能满足过热器和蒸汽管道的要求、且具有良好的抗氧化性能，塑性韧性、焊接性能等冷热加工性能均很好，应用较广。此钢在伊朗炉（指单台）上所使用的部位为下水引入管（数量为28吨）、汽水引入管（20吨）、蒸汽连接管（26吨）、省煤器集箱（8吨）、减温水系统（5吨），其余作为扁钢、吊杆材料使用（约86吨）。 但现在我厂生产的300MW锅炉，此钢的用量日趋减少，已经多为强度较高的SA210C（小）和SA106C（大）替代。2）SA-210C（25MnG）：是ASME SA-210标准中的钢号，是锅炉和过热器用碳锰钢小口径管，珠光体型热强钢。我

3、国于1995年将其移植到GB5310，定名为25MnG。其化学成分简单，除碳、锰含量较高外，其余与20G相近，故其屈服强度较20G高约20%左右，而塑、韧性则与20G相当。该钢的生产工艺简单，冷热加工性能好。用其代替20G，可以减薄壁厚，降低材料用量，还可以改善锅炉的传热状况。其使用部位和使用温度与20G基本相同，主要用于工作温度低于500的水冷壁、省煤器、低温过热器等部件。 我厂从1989年的利港工程开始使用该钢，为保证焊接性能，订货时对碳含量进行了限制0.30，相应地对锰含量提高。使用中工艺性能不比20G差，故在我厂锅炉制造中得到广泛推广应用。一台300MW锅炉，用SA-210C代替20G

4、，可节约钢材100吨。此钢在伊朗炉（指单台）上所使用的部位为低温过热器（数量为515吨）、水冷壁（329吨）、省煤器（58吨）、顶棚管（13吨）、包墙管（49吨）。3）SA-106C：是ASME SA-106标准中的钢号，是高温用大口径锅炉和过热器用碳-锰钢管。其化学成分简单、与20G碳钢类似，但碳、锰含量较高，故其屈服强度较20G高约12%左右，而塑、韧性也并不差。该钢的生产工艺简单，冷热加工性能好。用其代替20G制造集箱（省煤器、水冷壁、低温过热器和再热器联箱），可以减薄壁厚约10%，既可节约材料费用，又可减少焊接工作量，并改善联箱启动时的应力差。 目前我厂的300MW锅炉中的大口径管大多

5、采用SA106C。如此钢在伊朗炉（指单台）上所使用的部位为蒸汽连接管（数量为18吨）、省煤器至锅筒连接管（15吨）、集中下降管（190吨）、水冷壁集箱（35吨）、过热器集箱（22吨）、再热器集箱（6吨）。4）15Mo3（15MoG）：是DIN17175标准中的钢管，是锅炉和过热器用碳钼钢小口径管，珠光体型热强钢。我国于1995年将其移植到GB5310，定名为15MoG。其化学成分简单，但含有钼，故在保持与碳钢相同的工艺性能的情况下，其热强性能优于碳钢。因其性能良好，价格便宜，得到世界各国的广泛采用。但该钢在高温下长期运行有石墨化倾向，故其使用温度应控制在510以下，在冶炼时应限制Al的加入量以

6、控制并延缓其石墨化进程。此钢管主要用于低温过热器和低温再热器，使用壁温温度在510以下。其化学成分C0.12-0.20，Si0.10-0.35，Mn0.40-0.80，S0.035，P0.035，Mo0.25-0.35；正火态强度水平s270-285，b450-600 MPa；塑性22。 以前我厂200MW机组锅炉用钢从20G直接跳到12Cr1MoV，300MW机组锅炉用钢从20G直接跳到15CrMo。20G的使用温度一般到450，而12Cr1MoV、15CrMo的使用温度可达 560-580。在450-560温区，我厂一直使用12Cr1MoV、15CrMo。现在450-560温区，若采用15

7、Mo3来代替，可节约大量资金（因其合金元素少，价格便宜）。 我厂于1989年引入此钢，目前在300MW机组锅炉中得到应用。此钢在伊朗炉的受压元件上没有使用。5）SA-209T1a（20MoG）：是ASME SA-209标准中的钢号，是锅炉和过热器用碳钼钢小口径管，珠光体型热强钢。我国于1995年将其移植到GB5310，定名为20MoG。其化学成分简单，但含有钼，故在保持与碳钢相同的工艺性能的情况下，其热强性能优于碳钢。但该钢在高温下长期运行也有石墨化倾向，故其使用温度应控制在510以下并防止超温，在冶炼时应限制Al的加入量以控制并延缓其石墨化进程。此钢管主要用于水冷壁、过热器和再热器等部件，使

8、用壁温温度在510以下。其化学成分C0.15-0.25，Si0.10-0.50，Mn0.30-0.80，S0.025，P0.025，Mo0.44-0.65；正火态强度水平s220，b415 MPa；塑性30。 我厂使用此钢小口径管也比较少。此钢在伊朗炉（指单台）上所使用的部位为低温过热器（数量为29吨）。6）15CrMoG：是GB5310-95钢号（对应的是世界各国广泛应用的1Cr-1/2Mo和11/4Cr-1/2Mo-Si型钢），其铬含量较12CrMo钢高，因此在500-550具有较高的热强性。当温度超过550时，其热强性显著降低，当其在500-550长期运行时，不产生石墨化，但会产生碳化物

9、球化及合金元素的再分配，这些均导致钢的热强性降低，钢在450时抗松驰性能好。其制管和焊接等工艺性能良好。主要用作为蒸汽参数550以下的高、中压蒸汽导管和联箱、管壁温度560以下的过热器管等。其化学成分C0.12-0.18，Si0.17-0.37，Mn0.40-0.70，S0.030，P0.030，Cr0.80-1.10，Mo0.40-0.55；正回火态下强度水平s235，b440-640 MPa；塑性21。 我厂使用此钢小口径管主要用于低温过热器/再热器、包墙过热器等部件。此钢在伊朗炉（指单台）上所使用的部位为中温过热器（数量为5吨）、低温再热器（33吨）。7）T22（P22）、12Cr2Mo

10、G：T22（P22）是ASME SA213（SA335）规范材料，我国GB5310-95将其列入。在Cr-Mo钢系列中，它的热强性能比较高，同一温度下的持久强度和许用应力甚至于比9Cr-1Mo钢还要高，因此其在国外火电、核电和压力容器上都得到广泛的应用。但其技术经济性不如我国的12Cr1MoV，因此在国内的火电锅炉制造中用得较少。只是在用户要求时才给予采用（特别是按ASME规范设计制造时）。该钢对热处理不敏感，有较高的持久塑性和良好的焊接性能。T22小口径管主要用作为金属壁温580以下的过热器和再热器等受热面管等，P22大口径管则主要用于金属壁温在不超过565的过热器/再热器联箱和主蒸汽管道。

11、其化学成分C0.15，Si0.50，Mn0.30-0.60，S0.025，P0.025，Cr1.90-2.60，Mo0.87-1.13；正回火态下强度水平s280，b450-600 MPa；塑性20。 此钢在伊朗炉（指单台）上所使用的部位为高温过热器（数量为14吨）、高温再热器（15吨）。8）12Cr1MoVG：是GB5310-95的纳标钢，是国内高压、超高压、亚临界电站锅炉过热器、集箱和主蒸汽导管广泛采用的钢种。化学成分和力学性能与12Cr1MoV板材基本相同。其化学成分简单，总合金含量在2%以下，为低碳、低合金的珠光体型热强钢。其中的钒能与碳形成稳定的碳化物VC，可使钢中的铬与钼优先固溶存

12、在于铁素体中，并减慢了铬和钼从铁素体到碳化物的转移速度，使钢在高温下更为稳定。此钢中的合金元素总量只有国外广泛使用的2.25Cr-1Mo钢的一半，但在580、10万h的持久强度比后者却高40%；而且其生产工艺简单，焊接性能良好，只要严格热处理工艺，就能得到满意的综合性能和热强性能。电站实际运行表明：12Cr1MoV主蒸汽管道在540安全运行10万h后，仍可继续使用。其大口径管主要用作蒸汽参数565以下的集箱、主蒸汽导管等，小口径管用于金属壁温580以下的锅炉受热面管等。 使用此钢有较好的经济效益，它是我厂低合金热强钢用量最大的一个钢种。如此钢在伊朗炉（指单台）上所使用的部位为中温过热器（数量为

13、56吨）、高温再热器（100吨）、高温过热器（3吨）、低温再热器（23吨）、蒸汽连接管（14吨）、减温水系统（10吨）、过热器集箱（37吨）、再热器集箱（22吨）。9）12Cr2MoWVTiB（G102）：是GB5310-95中的钢号，为我国60年代自行开发、研制的低碳、低合金（多元少量）的贝氏体型热强钢，从70年代就纳入了冶金部标准YB529-70和现在的国标，1980年底该钢通过了冶金部、一机部和电力部的联合鉴定。该钢具有良好的综合机械性能，其热强性和使用温度超过国外同类钢种，在620达到某些铬镍奥氏体钢的水平。这是因为钢中所含合金元素种类较多，且还加入了提高抗氧化性能的元素如Cr、Si等

14、，故其最高使用温度可达620。电站实际运行表明：长期运行后钢管的组织和性能变化不大。主要用作金属温度620的超高参数锅炉过热器管、再热器管。其化学成分C0.08-0.15，Si0.45-0.75，Mn0.45-0.65，S0.030，P0.030，Cr1.60-2.10，Mo0.50-0.65，V0.28-0.42，Ti0.08-0.18，W0.30-0.55，B0.002-0.008；正回火态下强度水平s345，b540-735 MPa；塑性18。 我厂在200MW、300MW机组中广泛使用此钢，制造的主要部件为屏式过热器、高温过热器和高温再热器。此钢在伊朗炉（指单台）上所使用的部位为高温过

15、热器（数量为138.6吨）、高温再热器（60.8吨）、中温过热器（22吨）、低温再热器（1.2吨）。10）SA-213T91（335P91）：是ASME SA-213（335）标准中的钢号。是由美国橡胶岭国家试验室研制开发的、用于核电（也可用于其它方面）高温受压部件的材料，该钢是在T9（9Cr-1Mo）钢的基础上，在限制碳含量上下限、更加严格控制P和S等残余元素含量的同时，添加了微量0.030-0.070%的N、以及微量的强碳化物形成元素0.18-0.25%的V和0.06-0.10%的Nb，以达到细化晶粒要求，从而形成的新型铁素体型耐热合金钢；其为ASME SA-213列标钢号，我国于1995

16、年将该钢移植到GB5310标准中，牌号定为10Cr9Mo1VNb；而国际标准ISO/DIS9329-2列为X10 CrMoVNb9-1。 因其含铬量（9%）较高，其抗氧化、抗腐蚀性能、高温强度及非石墨化倾向均优于低合金钢，元素钼（1%）主要提高高温强度，并抑制铬钢的热脆倾向；与T9相比，改善了焊接性能和热疲劳性能、其在600的持久强度是后者的三倍，且保持了T9（9Cr-1Mo）钢的优良的抗高温腐蚀性能；与奥氏体不锈钢相比，膨胀系数小、热传导性能好、并有较高的持久强度（如与TP304奥氏体钢比，等到强温度为625，等应力温度为607）。故其具有较好的综合力学性能、且时效前后的组织和性能稳定，具有

17、良好的焊接性能和工艺性能，较高的持久强度及抗氧化性。主要用于锅炉中金属温度650的过热器和再热器。其化学成分C0.08-0.12，Si0.20-0.50，Mn0.30-0.60，S0.010，P0.020，Cr8.00-9.50，Mo0.85-1.05，V0.18-0.25，Al0.04，Nb0.06-0.10，N0.03-0.07；正回火态下强度水平s415，b585 MPa；塑性20。 我厂从90年开始引入此钢，做了大量的性能试验和工艺试验，并进行了国产化试制。T91我厂主要用在屏式过热器、高温过热器/再热器等部件上，P91在我厂尚未正式使用，但也正在做相应的试验准备。T91钢管在伊朗炉（

18、指单台）上所使用的部位为高温过热器（数量为52吨）、高温再热器（35吨）。11）T23（HCM2S）：是日本住友金属株式会社在我国G102（12Cr2MoWVTiB）基础上，将碳含量从0.08-0.15%降低至0.04-0.10%、Mo量从0.50-0.65%降低至0.05-0.30%、提高W量从0.30-0.55%至1.45-1.75%，并形成以W为主的W-Mo的复合固溶强化，加入微量Nb和N形成碳氮化物（主要为VC、VN，M23C6和M7C3）弥散沉淀强化，而研制成功的低碳低合金贝氏体型耐热钢，近年由ASME Code Case 2199-1批准，牌号为T23。该钢的前身、我国的G102在

19、国内的大型电站锅炉上已经得到广泛应用。 T23（HCM2S）钢时效前后的力学性能和金相组织差异小；焊接性能好，优于我国的G1029；耐蚀性较好；室温强度和冲击韧性较G102为佳，其许用应力也基本相同。至少等同于我国的G102、而优于SA213-T22和我国的12Cr1MoV。总的说来，HCM2S的优点较多，由于G012在我国的锅炉中已经成功应用多年，HCM2S钢在国内等同代替G102完全可行。 T23（HCM2S）钢管性能良好，其最高使用温度为600，最佳使用温度为550。可用于制造大型电站锅炉金属壁温不超过600的过热器和再热器。 12）T92（NF616）：是日本新日铁在T91基础上，对成

20、分做了进一步完善改进、采用复合-多元的强化手段，适当降低Mo含量至0.30-0.60%、加入1.50-2.00%的W并形成以W为主W-Mo的复合固溶强化，加入N形成间隙固溶强化，加入V、Nb和N形成碳氮化物弥散沉淀强化以及加入微量的B（0.001-0.006%）形成B的晶界强化，从而研制开发的新型铁素体耐热合金钢。此钢在日本称为NF616；现已纳入ASME SA-213标准。 T92与T91一样，具有比奥氏体钢更为优良的热膨胀系数和导热系数，其具有极好的持久强度、高的许用应力、良好的韧性和可焊性。其持久强度许用应力较T91更高，在650的持久强度许用应力为T91的1.6倍；且具有较好的抗蒸汽氧

21、化性能和焊接性能，与T91基本相同。 T92钢管性能优良，使用温度可达650。可部分替代TP304H和TP347H奥氏体不锈钢管，制造金属壁温不超过650的亚临界、超临界乃至超超临界的电站锅炉的高温过热器和再热器管等受压部件，避免或减少异种钢接头，改善钢管的运行性能。其同样也可用作为压力容器和核电高温受压件用钢。该钢作为将来、现有锅炉的最高温度区以及超临界压力锅炉管子用钢，将能得到广泛应用。13）T122（HCM12A）：是日本住友金属株式会社以德国X20CrMoV121为基研制的HCM12（HCM12中，降低了X20CrMoV121的碳含量，在钢中加入1%的W和少量的Nb，形成W-Mo的复合

22、固溶强化和更加稳定的细小碳化铌弥散沉淀强化，提高组织稳定性和高温强度）的基础上，进一步调整成分：提高W含量至2%左右、降低Mo含量至0.25-0.60%，还加入1%左右的Cu和微量N 、B，形成以W为主的W-Mo复合固溶强化、氮的间隙固溶强化、铜相和碳氮化物的弥散沉淀强化的多种强化，从而研制而成的12%Cr的低碳合金耐热钢。在正回火状态下钢中的主要沉淀相为VC、VN，M23C6。近年由ASME Code Case 2180-2批准，牌号定为T122。 T122（HCM12A）钢时效前后的力学性能差异很小；金相组织类同母材的原始组织；时效对冲击韧性有一定影响，但经长期时效后仍具有一定的冲击韧性；

23、焊接性能良好；并具有较高的组织稳定性和高温强度、抗氧化性能和抗腐蚀性能。 与T91相比，其在高温650时的持久强度许用应力、抗氧化性能和抗腐蚀性能更优；与奥氏体不锈钢相比，奥氏体不锈钢在高温下的持久强度许用应力和抗氧化性能虽优于HCM12A，但奥氏体钢的应力腐蚀或晶间腐蚀却是一个难题。用HCM12A无此类问题。 T122（HCM12A）钢管性能优良。该钢的最高使用温度为650。完全可用于制造先进的超临界锅炉机组的材料，可用于制造大型电站锅炉金属壁温不超过650的过热器和再热器。该钢在600-650的锅炉过热器和再热器上可部分代替TP304H和TP347H，具有良好的经济价值。14）TP304H

24、：是ASME SA-213标准中的成熟钢种，为含有较多的Cr和Ni奥氏体不锈钢；我国GB5310-95中的1Cr18Ni9与该钢类似。该钢具有良好的组织稳定性，较高的持久强度、抗氧化性能、同时具有良好的弯管和焊接工艺性能等加工性能。但对晶间腐蚀和应力腐蚀较为敏感；且由于合金元素较多，容易产生加工硬化，使切削加工较难进行；其热膨胀系数高，导热性差。 主要用于制造亚临界、超临界压力参数的大型发电锅炉的高温过热器、高温再热器、屏式过热器的高温段以及各种耐高温高压的管件等部件；对于承压部件，最高工作温度可达650；对于抗氧化部件，其最高抗氧化使用温度可达850。另外，该钢也可用于制造在低温浸蚀性介质中

25、工作的容器、阀、管道等以及要求耐腐蚀性的非磁性部件。但由于具有奥氏体钢所具有的缺点，TP304H钢用于承压部件上时，有可能在某种程度上，被T92和HCM12A部分替代。 15）TP347H：也是ASME SA-213中的钢号，为铬镍铌奥氏体不锈钢；我国GB5310-95将该钢列入其中，牌号为1Cr19Ni11Nb，此钢也为成熟钢种。由于该钢是用铌稳定的奥氏体钢，故其具有较好的抗晶间腐蚀性能、较高的持久强度、良好的组织稳定性和抗氧化性能，此外还具有良好的弯管和焊接性能；其综合性能优于TP304H。但由于合金元素较多，与TP304H一样，容易产生加工硬化，使切削加工较难进行；其热膨胀系数高，导热性

26、差；故在与异种钢焊接并在高温下使用时，须考虑两种材料的膨胀系数和高温强度匹配问题。 TP347H钢管性能优良。主要用于制造亚临界、超临界压力参数的大型发电锅炉的高温过热器、高温再热器、屏式过热器的高温段以及各种耐高温高压的管件等部件；对于承压部件，最高工作温度可达650；对于抗氧化部件，其最高抗氧化使用温度可达850。但由于具有奥氏体钢所具有的缺点，此种耐热钢用于承压部件上时，同样有可能在某种程度上，被T92和HCM12A部分替代。16）SUPER304H：是由日本住友金属株式会社和三菱重工在TP304H的基础上，通过降低Mn含量上限，加入约3%的Cu、约0.45%的铌和微量的N，使该钢在服役

27、期运行时产生非常细小而弥散的富铜相沉淀于奥氏体母相内的沉淀强化以及NbC、NbN、NbCrN和M23C6的强化作用，而得到很高的许用应力的一种新型的奥氏体不锈钢锅炉管，目前已经纳入日本MITI标准，近期很有可能ASME规范也会予以批准。 SUPER304H钢的焊接性能良好，持久强度许用应力高、组织稳定性好及较好的抗蒸汽氧化性能，很好的耐蚀性（几乎与TP347H相同）。在600-700，其105小时的持久强度许用应力为TP347H钢的1.3倍以上。 SUPER304H钢管有极高的许用应力、且综合性能优良。该钢的最高使用温度为700。该钢在日本火电厂主要用于制造过热器和再热器的高温段等部件。由于其

28、性能优良，无论从经济性和可靠性看，它都是今后超临界机组锅炉中过热器和再热器钢管的重要材料，且具有良好的经济价值。17）TP347HFG：是与TP347H成分相同、而加工制造、处理工艺不同的铬镍铌奥氏体不锈钢。日本住友是针对TP347H存在的两个问题（一是TP347H的烟汽侧在热循环作用下会产生氧化层剥落、进而在弯管处产生阻塞导致过热和失效；二是剥落的氧化物会被带入汽轮机，使汽轮机产生严重的侵蚀）进行了改进：利用微细的铌碳化物（NbC）的溶解和沉淀机理，采用新的、较高的固溶处理温度的热处理工艺使得TP347H的晶粒大大地细化。室温、高温力学性能与TP347H基本相同。由于该钢是用铌稳定的奥氏体钢

29、，且晶粒明显细化，持久强度比ASME规范的规定值高约20%，焊接性能、疲劳性能大大优于常规的TP347H钢管，且具有较好的抗晶间腐蚀性能、良好的组织稳定性和更优异的抗氧化及剥离性能，此外还具有良好的弯管性能；其综合性能明显优于TP347H。高温耐蚀性在18-8不锈钢中是最好的。近年该钢已经列入ASME SA213，定名为TP347HFG。 TP347HFG钢管与TP347H一样，主要用于制造亚临界、超临界压力参数的大型发电锅炉的高温过热器、高温再热器、屏式过热器的高温段以及各种耐高温高压的管件等；对于承压部件，最高工作温度可达650；对于抗氧化部件，其最高抗氧化使用温度可达850。由于其综合性

30、能大大优于TP347H，将来更能得到广泛应用。18）HR3C（火SUS310JITB）：是日本住友金属株式会社研制开发的高Cr、Ni含量的奥氏体不锈钢，已经纳入日本MITI规范，牌号定为“火SUS310JITB”，近年由ASME Code Case 2115批准（暂未定名）。由于在该钢中加入了很多的Cr、Ni、较多的Nb和N，该钢的抗拉强度高于常规的18-8不锈钢，持久强度和许用应力远高于常规的18-8不锈钢以及TP310钢，高温耐热蚀抗力大大优于含Cr较少的钢，且抗蒸汽氧化性能极优。该钢与ASME SA213中的TP310CbN极为接近。 主要用于制造亚临界、超临界压力参数的大型发电锅炉或循

31、环流化床锅炉的高温过热器、高温再热器、屏式过热器的高温段以及各种耐高温、高压或腐蚀的管件等。由于其综合性能大大优于18-8不锈钢，将来必能得到广泛应用。19）NF709（20Cr-25Ni-Mo-Nb-Ti-N-B）：是日本新日铁在常规奥氏体不锈钢基础上，严格控制杂质，对成分做了进一步完善改进，采用复合-多元的强化手段研制而成的、专用于超临界机组锅炉的新型奥氏体不锈钢。在该钢中，将Ni提高到25%左右、Cr提高到20%左右、加入1.50%的Mo、0.30%的Nb、0.10%的Ti、加入N（0.006%）和微量的B（0.003%）。形成以Cr、Ni增加奥氏体稳定性，以N-Mo的复合固溶强化，Nb

32、-Ti的碳氮化物弥散沉淀强化以及B的晶界强化，来提高其高温持久强度；且Cr、Ni量的增加提高其抗蒸汽氧化性、Cr改善其抗烟灰腐蚀能力；Cr、Ni阻止金属间化合物形成、Nb-Ti弱化晶间沉淀作用以提高材料的冲击韧性。由于这些元素的作用，其在700时的105小时的持久强度达88MPa；抗氧化性和耐蚀性是17-14CuMo钢的三倍；焊接性能与常规的18-8不锈钢，如TP347H和TP310S相同；焊接头的持久强度也与母材相同。 主要用于制造超临界压力参数的大型发电锅炉或循环流化床锅炉的高温过热器、高温再热器、屏式过热器的高温段以及各种耐高温、高压或腐蚀的管件等。由于其综合性能大大优于18-8不锈钢，将来必能得到广泛应用。