锅炉常用金属材料20110605

锅炉金属材料1材料分类常用的有金属材料和非金属材料。金属材料有碳钢、合金钢、有色金属、铸铁及其合金。其中应用最为广泛的是碳钢和合金钢。如将钢按用途来划分，有结构钢（建筑及工程用钢或结构用钢，如锅炉中的钢结构等）、工具钢（各种量具、刃具、模具钢等）和特殊性能钢（耐热钢、不锈耐酸钢及电工用钢）；按质量来划分则有普通钢、优质钢和高级优质钢三类；2锅炉金属材料性能1）常规性能锅炉常用金属材料的常规力学性能主要有以下几种：弹性极限：金属在力的作用下，形状发生变化，当力去除后，仍能恢复原状的能力称为弹性；而随外力而消失的变形称为弹性变形。在拉伸试验中，试样未发生永久变形时单位面积所承受的最大力就为弹性极限oe；强度：强度是指金属材料抵抗变形和破坏的能力，即金属材料在外力作用下抵抗变形和断裂的性能，可分为抗拉强度、抗压强度、抗剪强度和抗扭强度等。工程上金属材料的主要强度性能指标是屈服极限os和抗拉强度ob。金属材料在超过0」勺应力下工作，会使零件产s b s生塑性变形；在超过ob的应力下工作时，会引起零件的断裂破坏。ob是试件被拉断前的最大负荷pb与原横截面积Fo之比，Ob=Pb/Fo,单位为Mpa；冲击韧性：金属材料抵抗瞬间冲击载荷的能力，一般用摆锤弯曲冲击试验来确定；硬度：就是金属材料的软硬程度，反应金属材料抵抗压入物压陷能力的大小，是金属表面的局部区域抵抗塑性变形和破坏的能力，一般有洛氏硬度、布氏硬度、维氏硬度和肖氏硬度等几种试验方法。2）锅炉用钢的特殊性能锅炉常用金属材料在室温和高温下的特殊性质有以下几种：断裂韧性：A） 平面应变断裂韧性KIC是抵抗裂纹发生扩展的能力，由GB4161规定的断裂韧性试验来确定，主要用于评定较脆的材料；B） 裂纹尖端张开位移临界值6C；C） 临界J积分，JIC按GB2038规定的方法来确定。B和C专用于评定塑性较好的材料的断裂韧性。断口形态脆性转变温度FATT：是指材料由韧性向脆性状态转化的温度，由系列冲击试验来确定。该温度可用来确定锅炉受压元件的水压试验的温度；无塑性转变温度NDT：是指在落锤试验时，材料刚好发生断裂的最高温度，由落锤试验来确定。该温度可用来确定锅炉受压元件的水压试验的温度；疲劳：长期承受交变载荷作用的零件，在发生断裂时的应力，远低于材料的屈服强度，这种现象叫疲劳损坏。金属材料在无数次交变载荷作用下，不致引起断裂的最大应力叫做疲劳强度，用0-1表示。分为低周疲劳和高周疲劳，低周疲劳是指高应变或应力、低寿命的疲劳，锅炉受压元件材料承受低周疲劳居多；高周疲劳主要是弹性应变起决定作用。由相应的疲劳试验来确定；腐蚀疲劳：指在循环交变应力和腐蚀介质共同作用下产生的开裂与破坏；热疲劳：由于温度的循环变化，引起热应力的循环变化，并由此产生的疲劳破坏。若热应力长期工作中多次周期性地作用在材料上，将会引起塑性变形的积累，导致热疲劳裂纹的产生与扩展，使材料出现损伤破坏。其一般出现在金属零件的表面，成龟裂状。锅炉的减温器管、省煤器管、再热器管与水冷壁管等，都会由于温度的波动及起动、停炉等造成热疲劳损坏。主要的影响因素是部件本身的温度差。就钢来说，其高温组织稳定性越好，其抗热疲劳能力越高；钢的线膨胀系数愈大、导热系数愈小，就会造成较大的温度差和热应力而降低材料的抗热疲劳性能。珠光体钢的抗热疲劳性能高于奥氏体钢就是这个原因。此外热疲劳裂纹一般均属晶内破坏，故细晶钢具有更高的抗热疲劳性能。蠕变及蠕变强度：在一定温度和应力作用下，随时间增加发生缓慢的塑性变形的现象称为蠕变。材料的蠕变曲线（蠕变变形量和时间的关系曲线）如图3，由图可知，在加载引起瞬间变形（oa）后，蠕变过程分为三个阶段：ab段（变形逐渐减慢，称为减速阶段或不稳定阶段），be段（变形速度基本恒定，称为稳定阶段。此一线段倾角的正切表示蠕变速度），cd段（蠕变加速，称为最后阶段）。当温度升高或应力增大，第二阶段会变短或消失。而蠕变极限则是指材料在一定温度下、在规定的持续时间之内，产生一定蠕变变形量或引起规定的蠕变速度，此时所能承受的最大应力，有两种定义方法：一种是以ot1x10-5表示（在T°C时引起的蠕变速度为1x10-5%/h的应力，即是在T温度，引起规定蠕变第二阶段的形变速度的应力值，如01.10-5代表蠕变速度为1.10-5%/h的蠕变强度，锅炉材料常采用此种表示定义）；或以oT1/105表示（在TC时工作105h其总变形量为1%的应力值如01/105代表经100000小时总变形为1%的蠕变强度）。持久强度：在高温和应力长期作用下抵抗断裂的能力，是指在一定温度和规定持续时间内引起断裂的最大应力值，以oTt表示，其中T示温度（C），t示时间（h）。火电厂的高温材料一般用oT105表示，即在TC运行105h发生断裂应力值。由于许多钢在长期高温运行后，其塑性降低明显，此时尽管蠕变变形量未到达规定值，但材料却提前破坏，呈现出蠕变脆性现象，这是十分危险的。故锅炉钢管常以持久强度作为设计依据。持久强度和塑性按GB6395规定的持久试验来确定。持久强度曲线如图4,当应力一定时，材料运行环境的绝对温度和断裂时间t存在如下关系式（拉尔森-米勒尔方程）：T（e+lgt）=常数，e对一定材料为常数（见表1），据此公式可知，温度越高，寿命越短。因而超温运行会严重影响工件的寿命。表1不同钢材的e值钢种c值低碳钢18钼钢19Cr-Mo钢23Cr-Mo-Ti-B钢2218Cr-8Ni奥氏体不锈钢1818Cr-8Ni-Mo奥氏体不锈钢1725Cr-20Ni不锈钢15咼铬不锈钢24-25持久塑性：通过持久强度试验，测量试样在断裂后的相对伸长率&及断面收缩率屮，持久塑性是高温下材料运行的一个重要指标，它反映材料在高温及应力长时间作用下的塑性性能；一般要求持久塑性6不得低于3-5%。抗松驰稳定性：零件在高温和应力长期作用下，若维持总变形不变，零件的应力将随时间延长而逐渐降低的现象，它是弹性变形自动转成塑性变形的结果。对紧固件用钢来说，其抗松驰性能是一个重要的高温性能指标，一般以抗松驰稳定性（即材料抵抗松驰的能力称之）作为强度计算指标。组织稳定性：这是高温材料的特殊性能。抗氧化性：在高温工作下的钢材很容易与直接接触的介质发生化学反应，如锅炉过热器的外表面与烟气、主蒸汽管道外表面与空气等都会发生氧化反应，从而使金属表面产生化学腐蚀。高温时，当O2、CO2、H2O等汽体与金属表面接触发生氧化时，如果金属与氧形成的氧化膜能挥发或不能完整地覆盖在金属表面，则金属会继续被氧化；若氧化膜能象一层致密的保护膜一样覆盖在金属表面，则其可以防止金属被进一步氧化。铁的氧化物有三种，即FeO、Fe3O4、Fe2O3。当温度在570°C以下时，碳钢材料表面上形成的氧化膜由Fe2O3和Fe3O4所组成，这种氧化物较致密，能强烈地防止原子扩散，故其具有一定的抗氧化性。当温度高于570C时，形成的氧化膜由Fe2O3、Fe3O4和FeO三层所组成，其厚度比例大致为1：10：100，此时的主要氧化物为FeO，这种氧化物不致密，其晶体结构简单，是铁原子缺位的固溶体，金属原子很容易通过空位进行扩散，因而破坏了整个氧化膜的强度，故其抗氧化性差。因此在温度高于570C时，铁的氧化过程大大加速。提高钢的高温抗氧化性能的基本方法是合金化；对加入钢的中的合金元素应满足下列要求：（1）能在钢的表面形成一层稳定的合金氧化膜，以阻止铁与氧结合，为此合金元素的的离子应比铁离子小，比铁更容易氧化，（2）合金氧化膜应与铁基体结合紧密，不容易剥落。Al、Si、Cr三种元素均可满足上述要求。Al、Si的过多加入会影响钢的组织稳定性，故目前主要加入Cr来提高钢的抗氧化性能。要使钢具有足够的抗氧化性，温度越高，则所要加入的Cr量越多：在600-650C间，约要5%的Cr；800C时，约要12%的Cr；950C时，约要20%的Cr；1100C时，要28%的Cr。但大多数情况下一般不单独加Cr，应同时加入Cr和Al，Cr和Si或Cr、Al、Si,这样一方面可以降低Cr的使用量，另一方面还可提高钢的热强性能。高温下钢除了受到氧化外，还可能受到其它气体，女如SO2、so3、h2s、h2等的作用，产生诸如（1）硫腐蚀、（2）氢腐蚀以及（3）应力腐蚀等高温腐蚀，如锅炉受热面管子在运行过程中，管壁直接与高温汽水、水和蒸汽接触，会产生腐蚀现象，引起管子过早破坏。象空气预热器等如在露天下工作，由于烟气中有SO2,还会产生低温腐蚀损坏。提高钢材抗高温腐蚀性能的措施仍是加入Cr、Al、Si等合金元素最为有效，这些元素加入后一方面形成致密氧化膜起保护作用，另一方面可提高钢的电极电位，使Fe离子不容易被拉走，材料也不易被腐蚀。如加入11.7%Cr，钢的电极电位就由负变成正，所以一般的不锈钢的含Cr量为12-13%。热脆性：指钢在某一温度区间长期加热会导致其冲击韧性显著降低的现象。其可能的原因是在高温下沿原奥氏体晶界析出了一层碳化物或氮化物脆性网，如FeS或Cr7C3等。主要影响因素是钢的化学成分，含Cr、Mn、Ni等元素的钢的热脆倾向大，而加入Mo、W、V等会降低该脆性，在低合金钢中加入微量元素如B、Ti、Nb也可降低热脆性。3、锅炉金属材料类别1)用于制造锅炉的金属材料有如下种类：锅炉用钢板、锅炉用钢管、锅炉用锻件及圆钢；其它还有铸钢件、铸铁件、紧固零件及焊接材料等。锅炉钢板：分为汽包钢板和结构钢板。A汽包钢板：是锅炉的重要受压元件的材料。B结构用钢板：主要用于制造钢结构，如炉顶板、平台扶梯、炉顶小室、地脚螺栓和腹板等，碳素结构钢，按国家标准GB700-1988,共有5种(Q195,Q215A、B,Q235A、B、C、D,Q255A、B,Q275,不仅仅用于结构板，也用于锻件或紧固件)；优质碳素结构钢(GB699,直接用含碳量表示，不仅仅用于结构板，也用于锻件或紧固件)；低合金结构钢，按GB/T1591-94,同样为五种(Q295A、B,Q345A、B、C、D、E,Q390A、B、C、D、E,Q420A、B、C、D、E,Q460C、D、E)；合金结构钢(GB3077,不仅仅用于结构板，也用于锻件或紧固件)(A)和(C)中的结构钢，大多含碳量小于0.2%、锰0.8-1.7%、钒0.02-0.2%、铌0.015-0.060%、钛0.02-0.2%；东锅也用16Mn和19Mn6等钢做炉顶板等较重要的部件。受热面钢管：是锅炉重要的受压元件材料。锅炉用钢管钢的种类钢号标准编号适用范围用途工作压力(MPa)壁温(C)碳素钢10,20GB8163受热面管子W1.0集箱、蒸汽管道10,20GB3087受热面管子W5.9<480集箱、蒸汽管道<43020GGB5310受热面管子不限<480集箱、蒸汽管道<430①合金钢12CrMoG15CrMoGGB5310受热面管子不限<560集箱、蒸汽管道<55012Cr1MoVG受热面管子<580集箱、蒸汽管道<56512Cr2MoWVTiBGB5310受热面管子<600②12Cr3MoVSiTiB注：1.要求使用寿命在20年内，可提高至450°C。2•在强度计算考虑到氧化损失时，可用到620Co

受热面管子；序号材料ASMED篇规定温度锅规（正拟椽订）中最高使用温度建谏罐高使用温度原时“1.20G^4S0W斗帥2.15CrMoGW颁^5603.12Cr1MoVG^5804.SA-21OC^=537^4S0£斗同&SA-210A1^537-^4806.SA-213T2^537^530C53O7.SA-213T11£649W颁^5608.SA-213T12£649^5609.SA-213T22£649W帀00W600W.SA-213T23£649si：600W60011.SA-213T91£649W颂^62512.SA-213T92£649W颂^■63013.SA-213TP304HksisW颂W65014.SA-213TP347H^815W颂^：65015.SA-21盯P3仃HFGW7护1W颂^■65016.TP310HCbN(HR3C,DMV310N}C732*2荃700W70017.S30432{SUPER304H,DMV304HCU)^815tt3荟700^700召1：iSiJ''ASMECodecase2159-1:注2：源弓ASMECodecase2115-1：泊3：源于ASMECodecase2328-1:ri：4：见円选择说明管道集箱序号材料ASMED篇规定温度網规（正拟修订）中堪髙使用温度建仪最哥使用温度1.20G^430W430215CrMoG^550S03.12Cr1MoVG^565S04.SA-10GC^53?W斗知^4305.SA-335P12£649^550^5306SA-335P22£649^575^5657.SA-335P23£649^575^5758.SA-335P91£649^620^6109.SA-335P92£649^630W右2010.WB36.15NiCuMoNb5-6-4A-335P36坯500注'W45OW40011.A672B70CL22^371-£371注％见铝选揮说明J注也源于EN10216-2

超超临界锅炉常用用国产材料和ASME材料性能对比①各材料的化学成份纲号化“ ％UMnPsSiCrMo V■-bNNiAlWB0i400J70.900.250.150.08<0.150.030.03030BCrMoG0.700371.200350.30Cu<0.200i400J70.900.250.150.08<<0.150.0300.3012CilMoVG0.700371.200.350.30Cu<0.200.300.208.000.850.180.03SA-2130.08<<0.06<0.04T910.120.600.0200.0100.509.501.050.25-0.1D.070.400.308.500.300.150.040.031.50.001SA-2130.07<<<<0.40<0.04-0.006IP20.130.600.0200.0100.509.500.600.250.09D.072.010.000.250.150.040.041.500.0005-0.07切加<0.02<■0.01<0.50<0.500.040.005SA-213T12^0.1412.500.600.300.100.102.50Cu0.30-1.700„07-0.50<<<17.0-0.30-0:05-7.50-0.003・0.0010.130.0400.01003019.00.600.1210.500.030-0.010SUPER304HCu2.50-3.500.04-0.<<24.0-0.20-0.15-17.0-HR3C102.000.0300.0300.7526.00.600.3523.0②钢号对照钢号VIE锻1ASME■备注1?CiMcGT12 (P12)SA-213 (SA-335J咸粉近侧性施近h12CrlMoVGT22(P22)SA-213(SA-335J成粉仃爵爪性能即近SA-213T91SA-213T91SA-213SA-213T92SA-213192SA-213SA-213T122SA-213T122SA-213SUPER3C4HSUPER3U4HCase?32SlSCr-9Ni-3Cu-Cb-NHR3CHR3CCa^211?2?Cr-2DNi-Cb-N

③对应焊材和热处理温度材料预热温度（见注L）焊后热处理温度后热温度（见注"g埠丝产地12CrlMoV200250700760250-350H03C'rMo\A15CrMo100 150650700JGS-1CM国产SUPER304不预热YT-304H匕本HR3C不预热ERNiCi-3T91200-250750-780250-350TGS-9cd：lT92200-250760-780250-350MTS6L6Til650-700/JGS-1CM国产T22700-750/TGS-2CM：lT23200-250730-770/UNION1德1取日本T91成T92与SUPER304H定接200-250750-780250-350ERNiCr-3德国T23JjSUPERS04H或HR3C划汽200-250730-770/ERNiCr-3德国T91或T921」HR3C对200-250750-780250-350ERNiCr-3注：1）.xdT-小口桎薄壁管采用谱极氤孤焊时不川预姒2）-XdT-小口桎册地管焊片不述行后热新型铁素体耐热钢的发展图iKr-OSHcjKr.iHcjVMhlaCrWtoVNtaSAVtLSFWtGtrttT加TtJrd33轴MFt新型铁素体耐热钢的发展图iKr-OSHcjKr.iHcjVMhlaCrWtoVNtaSAVtLSFWtGtrttT加TtJrd33轴MFt伽NPoMOHFfl|@DH..iu_->elkL 1^LPJfWVHbr^™3VT VrflJW7--lf*oV**iTtMML-QyFTSCr.lHaVNt（3） 锻件：主要用于生产有关的锅筒吊杆、管板、盖板、管道法兰等件。见表3（及其它更好的钢如Cr13型马氏体不锈钢和1C门8Ni9Ti奥氏体不锈钢）。表3锅炉用锻件钢的种类钢号标准编号适用范围工作压力（MPa）壁温（°C）

碳素钢Q235-A,Q235-BQ235-C,Q235-DGB700<2.5①<35020,25GB699<5.9①<450合金钢12CrMoZBJ98016不限<54015CrMo<55012Cr1Mov<56530CrMo35CrMo不限<45025Cr2MoVA不限<510注：1.不与火焰接触锻件，工作压力不限。除各种形式的法兰外，符合下列要求的空心圆筒形管件可用表中相应钢号轧制成或锻件圆钢经机加工而成。碳素钢管件外径不大于160mm,合金钢管件或管帽类管件外径不大于114mm；加工后的管件经无损探伤合格；管件纵轴线与圆钢的轴线平行。铸钢件：锅炉铸件主要是阀门及管道附件。机组运行时铸件承受内压力、静应力,要求保证其有足够的强度和刚度；对高温下工作的铸件,还要求有高的持久强度和蠕变强度,以及良好的热疲劳性能和一定的抗氧化性。在温度较高和压力较大时,一般采用铸钢件。表4锅炉用铸钢件钢的种类钢号标准编号适用范围工作压力(MPa)壁温(C)碳素钢ZG200-400GB11352ZGJ98015<6.3<450ZG230-450不限<450合金钢ZG20CrMoZBJ98015不限<510ZG20CrMOv不限<540ZG15Cr1Mo1V不限<570(5)铸铁件：分为灰铸铁(HT150以上)、可锻铸铁(KTH300-06、KTH300-08、KTH300-10、KTH300-12)和球墨铸铁(QT400-18、QT450-10)三种。这三类铸铁的适用公称压力和介质温度基本上是逐渐升高，但压力不大于2.5MPa,温度不高于300°C。表：锅炉用铸铁件钢的种类钢号标准编号适用范围

附件公称通径(mm)公称压力(MPa)介质温度(C)灰铸铁不低于HT150GB9439JB/T2639<300<0.8<230<200<1.6<230可锻铸铁KTH300-06KTH300-08KTH300-10KTH350-12GB9440<100<1.6<300球墨铸铁QT400-18GB1348JB/T2637<150<1.6<300<100<2.5QT450-10GB1348<150<1.6<300<100<2.5注：1.不得用灰铸伯铁制造排污阀和排污弯管。2•额定蒸汽压力小于或等于1.6MPa的锅炉及蒸汽温度小于或等于300°C的过热器，其放水阀和排污阀的阀壳可用上表中的可锻铸铁或球墨铸铁制造。额定蒸汽压力小于或等于1.6MPa的方形铸铁省煤器和弯头，允许采用牌号不低于HT150的灰铸铁，额定蒸汽压力小于或等于2.5MPa的锅炉的方形铸铁省煤器和管和弯头，允许采用牌号不低于HT200的灰铸铁。在制造厂内，应对省煤器上使用的铸铁部分进行水压试验，其试验压力应等于锅炉工作压力的2.5倍。用于承压部件的铸铁件不准补焊。(6)紧固零件：螺栓和螺帽等件主要用于管道法兰、阀门等需要紧固连接的部件上，以保证机组运行时不漏气。处于较高温度下工作的紧固件，是在应力松弛的条件下工作的，工作时承受拉伸应力，有时也有弯曲应力；由于其失效将造成漏汽和停电等重大事故，影响机组安全运行，故对其用钢有如下要求：高的抗松弛性、高的屈服强度、一定的持久强度和蠕弯强度、高的持久塑性和小的蠕变脆性、具有一定的抗氧化性能。表5锅炉用紧固零件钢的种类钢号标准编号适用范围工作压力(MPa)介质温度(C)碳素钢Q235-A,Q235-B,Q235-D,Q235-CGB700<1.6<35020,25GB699不限<35035<420合金钢40CrGB3077不限<45035CrMoJB/T74不限<50025Cr2MoVA<50025Cr2Mo1VA<50020Cr1Mo1VniTiB,20Cr1Mo1TiB<5702Cr12WMoVNbB<600注：螺母材料的硬度应低于螺柱（栓）材料的硬度。（7）焊接材料焊接受压元件所作用的焊条应符合GB/T5117《碳钢焊条》、GB/T5118《低合金钢焊条》、GB983《不锈钢焊条》的规定；焊丝应符合GB4242《焊接用不锈钢丝》、GB/T8110《气体保护电弧焊用钢焊丝》、GB10045《碳钢药芯焊丝》、GB/T14957《熔化焊用钢丝》、GB/T14958《气体保护焊用钢丝》的规定；焊剂应符合GB5293《碳素钢埋弧焊用焊剂》、GB12470《低合金钢埋弧焊用焊剂》的规定。2） 验收：用于制造锅炉的主要材料如钢板、钢管和焊接材料等，锅炉制造厂应按有关规定进行入厂验收，合格后方能使用。当然若质量稳定并取得有关机构产品安全质量认可的材料，可免于入厂验收。3） 国外材料：若锅炉受压元件采用国外钢材，应符合以下要求：应为国外锅炉用钢标准所列的钢号或化学成分、力学性能、焊接性能与国内允许用于锅炉的钢相近，并列入钢材标准的钢号或成熟的锅炉钢号；应按订货合同规定的技术标准和技术条件进行验收，对照国内锅炉钢标准如其缺少检验项目，必要时应补做所缺项目的检验，合格后方能使用；首次使用前，应进行焊接工艺评定和成形工艺试验，满足要求后才能使用。4） 代用材料：锅炉受压元件代用的钢板和钢管，应采用化学成分和力学性能相近的材料，并满足强度和结构上的要求，并经有关技术部门同意。4、汽包用钢目前，按国家标准GB713-1997《锅炉用钢板》，共有7种：20g、22Mng（SA299）、15CrMog、16Mng、19Mng（19Mn6）、13MnNiCrMoNbg和12Cr1MoVg等；下面介绍一下比较重要、常用的锅炉汽包板材。1）20g钢板：是锅炉上最常用的碳钢板。它有适当的强度和良好的塑性，还有良好的冶炼、制板、焊接、热处理和冷热成型等工艺性育区它的用途极广泛主要用于工作温度<450°C的中低压锅炉做锅筒及法兰、集箱端盖等件，但在大型锅炉中用量较少，主要用在压力较低的部位。国外相近牌号有德国的HII、日本的SB42和俄罗斯的20&其化学成分C<0.2，Si0.15-0.30,Mn0.50-0.90,S<0.035,P<0.035；热轧或热处理后的强度水平0^185-245,s0^380-530MPa；塑性》22-26。b2）19Mn6（P355GH19Mng）钢板是DIN17155标准中的钢号其是在以前的19Mn5的基础上调整了Mn含量并将一些强化元素控制在较低的水平，以保持力学性能与19Mn5相同，是C-Mn细晶粒低合金钢，其在EN10028中的牌号为P355GH。该钢具有良好的综合力学性能，其在500°C以下的高温力学性能优于碳钢；还具有良好的可焊性以及冷热加工等工艺性能它主要用于代替22g和16Mng制造高压锅炉的锅筒和封头在东锅的300MW锅炉的高压加热器和低压加热器制造中也得到应用；也可用于石油化工设备中的高压容器和其它焊接结构件。相近牌号有中国的GB713中的19Mng、16Mng、美国的SA299、日本的SB49和俄罗斯的16「c。其化学成分C0.15-0.22,Si0.30-0.60,Mn1.00-1.60,S<0.030，PS0.035AinO.O20其余有少量限制了上限的合金元素正回火态下强度水平as>300-310,a>510-610MPa；塑性&>20。b3） SA299（22Mng）钢板：是ASME规范中的成熟钢号，为一种成分简单的碳-锰-硅钢，其化学成分和强度级别类似于我国的16Mng和德国的19Mn6,但含碳量更高。常温屈服强度不低于275MPa。该钢的力学性能稳定并有良好的塑性、断裂韧性和抗疲劳裂纹扩展的性能，缺口效应不敏感，钢板厚度方向力学性能也较为均匀。它有良好的冶炼、制板、焊接和成型工艺性能。它主要用于制造工作温度不高于400C的300MW和600MW机组锅炉的汽包、下降管、弯头和下环形集箱。相近牌号有中国的GB713中的22Mng该钢在东锅应用较少，若今后东锅有300MW和600MW机组锅炉订货，要求按ASME规范制造，可选用此钢制造汽包等部件。其化学成分C<O.28-0.30Si0.13-0.45Mn0.90-1.40S<0.040,P<0.035,其余有少量限制了上限的合金元素；正火态（或轧态）下强度水平os>275-290,a>515-655MPa；塑性&>20。b4） BHW35钢板：BHW35为德国梯森钢厂的钢号，是德国六十年代研制成功的可焊贝氏体型耐热结构钢；其在EN10028中的牌号为13MnNiMo54；我国将其移植到GB713,牌号为13MnNiCrMoNb。它是一种添加有镍、铬、钼和微量铌（铌起细化晶粒并强化的作用）的细晶粒低合金钢。该钢有较好的综合力学性能，有较高的高温屈服点和对裂纹不敏感的特性良好的焊接性能和工艺性能适用于工作温度不超过400C的各种焊接件，如锅筒、压力容器等构件。东锅主要用其制造200MW、300MW高压、超高压的锅炉汽包，厚度较厚。其化学成分C<0.15,Si0.10-0.50,Mn1.00-1.60,S<0.025,P<0.025,Cr0.20-0.40,Ni0.60-1.00Mo0.20-0.40Nb0.005-0.022正回火态下强度水平o>380-390ab>570-740sbMPa；塑性&>18。在七十年代初我国锅炉制造行业就引入了该钢，由于有优良的力学性能、良好的焊接及工艺性能，得到了各大锅炉厂的重视和应用，主要用于制造200MW锅炉汽包、高压加热器和压力容器等产品。198年东锅在300MW锅炉汽包的选材时，对BHW35和SA299钢板的性能进行了对比，采用BHW35可使锅炉汽包壁厚减小1/4（从203mm降为145mm）,经制造和运输带来极大好处。多年来，东锅已经用此钢制造了300MW锅炉汽包约50台，对BHW35的焊接性能和工艺性能已经完全掌握，积累了丰富的生产经验，并制定了和种规程，东锅对其母材和焊接头做了大量的性能试验，特别是特殊性能试验。各种试验结果均表明该钢板及焊接头有较好的性能。目前我国国内已经具备生产BHW35厚板的能力。5） 12Cr1MoV钢板：1261MoV为前苏联研制的低合金锅炉用钢，我国五、六十年代引入该钢种，原先一直作为锅炉钢管的主要用钢。该钢具有较好的热强性能和持久塑性，并具有较好的热加工工艺性能和焊接工艺性能，但对热处理较敏感。根据我国电站锅炉制造的要求，我国又研制生产了研制生产了12Cr1MoV钢板。主要用于火电机组锅炉的联箱封头、吊耳，受热面低温段的定位板和吊架支座等部件。其化学成分C0.08-0.15，Si0.17-0.37，Mn0.40-0.70，S<0.030，P<0.030，Cr0.90-1.20，Cu<0.20，Ni<0.25，Mo0.25-0.35，V0.15-0.30；正回火态下强度水平os>235-245,ob>430-440MPa；塑性&>19。6） GB713与ASME锅炉钢板技术要求对比化学成分7〔注2）7〔注3）7〔注3）7〔注2）7〔注3）7〔注2）常温拉伸7〔注1）7〔注4）P规定或必检项目A:协议项目;N:没有规定〔注1〕：仅对20g和16Mng有要求。〔注2〕：厚度大于40mm的钢板必须正火处理。〔注3〕:厚度大于50mm的钢板必须正火处理。〔注4〕:仅对Gr2钢板有要求。5、受热面管用钢锅炉钢管主要包括锅炉受热面管子如过热器、再热器、水冷壁管和蒸汽管道如集箱等。这些管子均在高温下承受内压条件下工作。锅炉受热面钢管在运行时，外部还受到高温烟气的作用。作为受压元件的锅炉钢管，它所受到的介质压力包括运行时的稳定不变的压力、启动停机或负荷波动时的变化压力等；除承受介质压力外，其还受到附加载荷如钢管自重、介质重量以及支撑等引起的应力，此外锅炉管还受到因壁厚温差产生的热应力及负荷波动时产生的周期性热应力。上面的各种载荷与高温及腐蚀介质同时作用于锅炉管上，使钢管经受复杂的载荷及环境工况。故对锅炉钢管有如下的要求：良好的综合力学性能：好的室温和高温力学性能，在工作温度较低时，钢材的屈服强度和抗强度还是确定许用应力的主要强度特性；由于锅炉钢管要进行大量的冷热加工，故要求有良好的塑性与韧性。足够的持久强度（反映材料的破坏问题，为锅炉高温强度计算的基础）、蠕变强度（反映材料的变形问题）和持久塑性（主要是防止材料产生蠕变脆性破坏）。高的抗氧化性，良好的组织稳定性，良好的热加工工艺性（特别是可焊性）。按国家标准GB5310-2008《高压锅炉用无缝钢管》共有14种20G20MnG25MnG15MoG、20MoG、12CrMoG、15CrMoG、12Cr2MoG、12Cr1MoVG、12Cr2MoWVTiB、12Cr3MoVSiTiB,10Cr9Mo1VNb,1Cr18Ni9和1Cr19Ni11Nb等；下面介绍一下比较重要、常用的锅炉管材。1）20G：是GB5310-2008的国标钢号（国外对应牌号德国的St45.&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＜500r的受热面管子、以及水冷壁管、省煤器管等，大口径管做壁温＜450r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＜450r的管路附件等。由于碳钢在450°C以上长期运行将产生石墨化，因此作为受热面管子的长期最高使用温度最好限制到450C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）。但现在东锅生产的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ASMESA-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500C的水冷壁、省煤器、低温过热器等部件。东锅从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，故在东锅锅炉制造中得到广泛推广应用。一台300MW锅炉，用SA-210C代替20G，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ASMESA-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0G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。目前东锅的300MW锅炉中的大口径管大多采用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510C以下，在冶炼时应限制Al的加入量以控制并延缓其石墨化进程。此钢管主要用于低温过热器和低温再热器，使用壁温温度在 510C以下。其化学成分C0.12-0.20，Si0.10-0.35，Mn0.40-0.80,S＜0.035,P＜0.035,Mo0.25-0.35；正火态强度水平OR270-285,0^450-600MPa；塑性6＞220sb以前东锅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15CrMOo20G的使用温度一般到450C，而1261MoV、15CrMo的使用温度可达560-580C。在450-560C温区，东锅一直使用1261MoV、15CrMo°现在450-560C温区，若采用15Mo3来代替，可节约大量资金（因其合金元素少，价格便宜）。东锅于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ASMESA-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°C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，使用壁温温度在510C以下。其化学成分C0.15-0.25，Si0.10-0.50，Mn0.30-0.80,SS0.025,P<0.025,Mo0.44-0.65；正火态强度水平o»220,a>415MPa；sb塑性&>30。东锅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GB5310-2008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500-550C具有较高的热强性。当温度超过550C时，其热强性显著降低，当其在500-550C长期运行时，不产生石墨化，但会产生碳化物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450C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550C以下的高、中压蒸汽导管和联箱、管壁温度560C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,S<0.030,P<0.030,Cr0.80-1.10,Mo0.40-0.55；正回火态下强度水平a>235,a>440-640MPa；塑性&>21。sb东锅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）、12Cr2MoG：T22（P22）是ASMESA213（SA335）规范材料，我国GB5310-2008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oT22小口径管主要用作为金属壁温580C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565C的过热器/再热器联箱和主蒸汽管道。其化学成分C<0.15，Si<0.50，Mn0.30-0.60，S<0.025，P<0.025,Cr1.90-2.60,Mo0.87-1.13；正回火态下强度水平o>280,a>450-600MPa；sb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GB5310-2008的国标钢，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580C、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：12CHMoV主蒸汽管道在540C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°C以下的集箱、主蒸汽导管等，小口径管用于金属壁温580C以下的锅炉受热面管等。使用此钢有较好的经济效益，它是东锅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GB5310-2008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620C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，故其最高使用温度可达620C。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<620C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，S<0.030,P<0.030,61.60-2.10，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0^345,0^540-735MPa；塑性6>180sb东锅在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ASMESA-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ASMESA-213列标钢号，我国于1995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X10CrMoVNb9-1。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600C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625C，等应力温度为607C）。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<650C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，S<0.010，P<0.020，Cr8.00-9.50，Mo0.85-1.05,V0.18-0.25,AK0.04,Nb0.06-0.10,N0.03-0.07；正回火态下强度水平o>415,o>585MPa；塑性&>20。sb东锅从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东锅主要用在屏式过热器、高温过热器/再热器等部件上，P91在东锅尚未正式使用，但也正在做相应的试验准备。T91钢管在伊朗炉（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） SA-213T23（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ASMECodeCase2199-1批准，牌号为T23。该钢的前身、我国的G102在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G102[9]；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12C门MoV。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°C，最佳使用温度为550°C。可用于制造大型电站锅炉金属壁温不超过600C的过热器和再热器。T92(NF616):是日本新日铁在T91基础上，对成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ASMESA-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650C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650C。可部分替代TP304H和TP347H奥氏体不锈钢管，制造金属壁温不超过650C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。T122(HCM12A):是日本住友金属株式会社以德国X20CrMoV121为基研制的HCM12CHCM12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ASMECodeCase2180-2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；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650C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650C。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650C的过热器和再热器。该钢在600-650C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） SA-213TP304H：是ASMESA-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GB5310-2008中的1618Ni9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°C；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） SA-213TP347H：也是ASMESA-213中的钢号，为铬镍铌奥氏体不锈钢；我国GB5310-2008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