锅炉受热面用钢材料选用导则.docx

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锅炉受热面用钢材料选用导则

锅炉受热面用钢材料选用导则

1.1锅炉水冷壁/省煤器选材

1.1.1锅炉水冷壁/省煤器管用钢应具有以下性能。

a）较高的室温、中温拉伸强度。

b）良好的抗腐蚀性能。

c）良好的抗热疲劳性能。

d）具有一定的抗汽水腐蚀的能力。

e）良好的冷、热加工工艺性能和焊接性能。

1.1.2超临界锅炉水冷壁通常选用15CrMoG/T12；超超临界锅炉水冷壁低温段选用15CrMoG，较高温度区段选12Cr1MoVG、T23、T24、T91；亚临界锅炉水冷壁通常选用20G、SA210C。

省煤器通常选用SA210C。

材料的性能和最高使用温度见附录A中表A1。

1.2锅炉过热器/再热器管选材

1.2.1锅炉过热器/再热器管用钢相对于主蒸汽管道、高温集箱用钢，还应具有以下更高的要求：

a）更高的抗氧化性能，所用材料应属1级完全抗氧化性材料，工作温度下的氧化速度应小于0.1mm/a。

对于奥氏体不锈耐热钢，还应考虑内壁抗氧化性能。

b）具有良好的抗腐蚀性能。

c）具有良好的冷、热加工工艺性能和焊接性能。

1.2.2锅炉过热器/再热器管用钢的选用原则

a）主要考虑部件材料应有高的高温拉伸强度、高的持久强度、高的微观组织稳定性和抗高温氧化性能。

b）对同一牌号的钢材，用于高温受热面管的允许最高服役温度一般可高于主蒸汽管道、高温再热蒸汽管道、高温集箱、高温管件及导汽管等部件。

1.2.3超（超）临界锅炉过热器/再热器管根据不同的温度区段,通常选T12、12Cr2MoG/T22、12Cr1MoVG、T91、T92、TP304H、TP347H、TP347HFG、TP321H、TP316H、S30432/Super304H、HR3C/TP310HCbN。

材料的性能和最高使用温度见附录A中表A1。

奥氏体耐热不锈钢尽可能选细晶粒钢和内壁经过喷丸处理的管材。

1.2.4亚临界锅炉过热器/再热器管根据不同的温度区段,通常选T12、12Cr2MoG/T22、12Cr1MoVG、T91、TP304H、TP347H、TP321H、TP316H。

材料的性能和最高使用温度见附录A中表A1。

1.3锅炉受热面用钢的材质验收

1.3.1锅炉受热面用无缝钢管的技术要求及质量检验应符合GB5310的规定。

1.3.2进口钢管的技术要求及质量检验应符合供货国标准或订货技术协议，同时应满足GB5310的规定。

1.4锅炉受热面常用钢牌号、特性及其主要应用范围见附录A中表A1

表A1汽水管道、集箱和锅炉受热面钢管常用钢钢号、特性及其主要应用范围

钢号与技术条件

特性

主要应用范围

类似钢号

20G

GB5310—2008

在450℃以下具有满意的强度和抗氧化性能，但在470℃～480℃高温下长期运行过程中，会发生珠光体球化和石墨化。

冷热加工性能和焊接性能良好，无回火脆性。

壁温≤430℃的蒸汽管道、集箱；

壁温≤460℃的受热面管子及省煤器管等

SA210A-1、SA106B（ASME）

STB410（JIS）

P235GH（EN）、PH26（ISO）

C22、CK22、St45.8/Ⅲ（DIN）

TU48C、XC18（NF）、

N2024（ČSN）、CT20（ГOCT）

15MoG/20MoG

GB5310—2008

成分最简单的低合金热强钢，正火后的组织为铁素体+珠光体，有时有少量贝氏体。

其热强性和腐蚀稳定性优于碳素钢，工艺性能与碳素钢差异不大。

焊接性能良好，焊前需预热，焊后需热处理。

在500℃～550℃长期运行会产生珠光体球化和石墨化，导致钢的蠕变强度和持久强度降低，甚至引起钢管的脆性断裂。

壁温≤450℃的蒸汽管道；

壁温≤480℃锅炉受热面管

T1、P1/T1a（ASME）

STBA12/STPA13（JIS）

16Mo3（ISO、EN）

15Mo3（DIN）、

15020（ČSN）、

16M（ЧМТУ）

20MnG/25MnG

GB5310—2008

在室温与中温具有较高的强度。

450℃以

下的强度明显高于20G，略高于15MoG/20MoG。

抗氧化性能与20G相当，450℃以上的持球强度低于15MoG/20MoG。

工艺性能良好，但锰含量过高时，钢的韧性下降，焊接性能变差。

壁温≤430℃的蒸汽管道、集箱；

壁温≤460℃的受热面管子及省煤器管等

SA210A-1、SA106B（ASME）

SA210C、SA106C（ASME）

STB410/STB510（JIS）

P235GH/P265GH（EN）、

PH26/PH29（ISO）

SA672B70CL32

材料为中温和高温压力容器用碳钢中厚板，抗拉强度为485MPa级。

钢板经950℃正火，性能和质量应符合SA515技术规范。

焊制钢管的工艺、性能和质量应符合SA672技术规范。

超临界机组冷再管道。

12CrMoG/15CrMoG

GB5310—2008

正火+回火后的组织为铁素体+珠光体，有时有少量贝氏体。

在480℃～540℃下具有足够的热强性和组织稳定性，综合性能良好，无热脆性现象，无石墨化倾向。

冷热加工性能和焊接性能良好。

在520℃以下，具有较高的持久强度和良好的抗氧化性能，但长期在500℃～550℃运行会发生珠光体球化，使强度下降。

壁温≤520℃的蒸汽管道、集箱；

壁温≤550℃的受热面管子

T2、P2/T12、P12（ASME）

STBA20/STBA22（JIS）

13CrMo4-5（ISO）

13CrMo4-5、13CrMo5-5（EN）

12MX/15XM（ГОСТ）

13CrMo44（DIN）

15CD2（法国）

12Cr1MoVG

GB5310—2008

钢中加入少量的钒，可降低铬、钼元素由铁素体向碳化物中转移的速度，提高钢的组织稳定性和热强性，弥散分布的钒的碳化物可以强化铁素体基体。

正火+回火后的组织为铁素体+贝氏体或铁素体+珠光体或铁素体+贝氏体+珠光体。

该钢在580℃时仍具有高的热强性和抗氧化性能，并具有高的持久塑性。

冷热加工性能和焊接性能较好，但对热处理规范敏感性较大，常出现冲击吸收能量不均匀现象。

在500℃～700℃回火时具有回火脆性现象；长期在高温下运行，会出现珠光体球化以及合金元素向碳化物转移，使热强性能下降。

壁温≤550℃的蒸汽管道、集箱；

壁温≤580℃的受热面管子

12Х1MФ（ГОСТ4543）

13CrMoV42（DIN）

15225（ČSN）

表A1（续）

钢号与技术条件

特性

主要应用范围

类似钢号

15Cr1Mo1V

（15X1M1Φ）

俄罗斯钢号。

与12Cr1MoV钢相比，含钼量有所提高，故热强性能稍高，在450℃～550℃，其持久强度比12Cr1MoV钢高19.6MPa，570℃时高9.8MPa，但持久塑性稍低于12Cr1MoV钢。

该钢在570℃以下长期使用时，组织稳定，且具有良好的抗氧化性能。

焊接性能与12Cr1MoV钢相当。

存在的问题是有些炉号钢的冲击吸收能量较低，焊缝易出现裂纹，且钢中含有0.013%～0.08%的残铝对钢的韧性不利。

壁温≤580℃的蒸汽管道和集箱

12Cr2MoG

GB5310—2008

非常成熟的低合金热强钢。

正火+回火后的组织为铁素体+贝氏体或铁素体+珠光体或铁素体+贝氏体+珠光体；若进行等温退火，则组织为铁素体+珠光体。

具有良好的冷热加工性能和焊接性能。

长期在540℃以上运行，会出现碳化物从铁素体基体中析出并聚集长大现象，导致钢的蠕变强度和持久强度降低。

壁温≤580℃的过热器管、再热器管；

壁温≤570℃的蒸汽管道、集箱

T22、P22（ASME、ASTM）STBA24、STPA24（JIS）

10CrMo9-10（ISO、EN）

HT8（SANDVIK）

SA6911-1/4CrCL22

材料为高温高压用带纵焊缝低合金焊接钢管。

钢板经正火+回火，性能和质量应符合SA387技术规范。

焊制钢管的工艺、性能和质量应符合SA691技术规范。

超超临界机组冷再管道。

12Cr2MoWVTiB

（钢102）

GB5310—2008

属贝氏体低合金热强钢。

正火+回火后的组织为贝氏体，具有良好的综合力学性能、工艺性能和相当高的持久强度，组织稳定性高，于620℃经5000h时效后，力学性能无明显变化。

但该钢易出现混晶组织，且蒸汽侧氧化较严重（即使用于亚临界锅炉的高温再热器管）。

壁温≤600℃的过热器管和再热器管

12Cr3MoVSiTiB

（П-11）

GB5310—2008

属贝氏体热强钢。

在600℃有足够高的持久强度和抗氧化性能，无热脆倾向，组织稳定性高，长期时效后无热脆倾向。

对正火加热温度较为敏感，回火后冷却速度对钢的性能无明显影响。

该钢工艺性能稍差。

壁温≤600℃的过热器管和再热器管

07Cr2MoW2VNbB

GB5310—2008

属贝氏体低合金热强钢。

正火+回火后的组织为贝氏体，具有良好的综合力学性能、工艺性能和相当高的持久强度，组织稳定性高，在580℃下长期服役具有良好的综合力学性能、相当高的持久强度（580℃/105h持久强度≥101MPa），高温烟气腐蚀与抗蒸汽氧化性能与T22钢相近。

焊接前应预热，焊后热处理。

壁温≤600℃的水冷壁管，也可用于壁温≤600℃过热器和再热器管，

T/P23（ASME）

STBA23（JIS）

7CrWVMoNb9-6（EN）HCM2S（日本住友金属）

表A1（续）

钢号与技术条件

特性

主要应用范围

类似钢号

15Ni1MnMoNbCu

GB5310—2008

通常将15Ni1MnMoNbCu称之为WB36，为VOLLOREC＆MANNESMANN，简写V&M（瓦卢瑞克•曼内斯曼钢管公司）生产的Ni-Cu-Mo低合金钢。

。

该钢具有较高的室温、中温强度，用于锅炉给水管道可使管壁厚度减薄，从而有利于加工、制造、安装和运行。

由于钢中含有Cu，因此提高了钢的抗腐蚀性能，但通常含Cu钢具有红脆性，为了避免在热成型过程中的脆性，将Cu/Ni比控制在0.5左右。

该钢的焊接性能良好。

壁温≤450℃的集箱、锅筒、压力容器等。

WB36（V&M）

T/P36、F36（ASME）

15NiCuMoNb5-6-4（EN）

15NiCuMoNb5（VdTUV）

591（BS）

X20CrMoV121

（F12）

属12%铬型马氏体热强钢，具有良好的高温强度和抗氧化性能，但工艺性能较差，在锻造轧制和焊接时易产生裂纹。

钢的热强性能低于钢102和П-11钢

壁温540℃～560℃的集箱和蒸汽管道

HT9（SANDVIK）

1X12B2MΦ（ГОСТ）

2X12MΦBP（ГОСТ）

X20CrMoWV121（DIN）

1Cr9Mo1

属马氏体型热强钢。

由于钢中含铬量较高，因此抗氧化和抗腐蚀性能优于低合金钢，钢的热强性能高于2.25Cr-1Mo，但低于12Cr1MoV。

焊接性能较差，且有空淬现象。

壁温≤650℃的再热器管

T9/P9（ASME）

X11CrMo9-1+1（EN）

STBA26、STPA26（JIS）

X12CrMo91（德国）

HT7（SANDVIK瑞典）

1Cr9Mo2

HCM9M是9Cr-2Mo型铁素体钢，是日本三菱重工和住友金属株式会社联合研制的。

该钢具有高的抗氧化和抗高温蒸汽腐蚀性能，并具有更高的热强性和组织稳定性。

壁温≤650℃的过热器管、再热器管

壁温≤600℃的、集箱和导汽管

HCM9M（日本住友）

10Cr9Mo1VNbN

GB5310—2008

马氏体型热强钢。

T/P91高的Cr量大大提高了钢的抗氧化、抗腐蚀性，Cr、Mo、Mn元素的加入保证了钢的基体强度，少量的N与V、Nb在钢中可形成氮化物或复合碳/氮化物Nb（C、N）产生沉淀强化效应。

低的含C量增强了钢的组织稳定性，Mo可提高钢的再结晶温度，延缓高温运行下马氏体的分解。

该钢具有良好的高温强度和抗氧化、抗蒸汽腐蚀性能。

焊接时应采用低的线能量，严格执行焊接工艺。

壁温≤650℃的过热器管、再热器管；

壁温≤620℃的蒸汽管道、集箱

T91/P91、F91（ASME）

X10CrMoVNb9-1（EN）

X10CrMoVNb9-1（ISO）

STBA26（JIS）

TUZ10CDVNb09.01（NFA

-49213）

10Cr9MoW2VNbBN

GB5310-2008

马氏体型热强钢，由日本新日铁公司研发。

T/P92是在T／P91钢的基础上，添加2%W，降低Mo含量，W、Mo同时添加可有效提高钢的持久强度，微量的B可增加钢的晶界强度。

该钢具有良好的高温强度和抗氧化、抗蒸汽腐蚀性能。

C含量的降低可提高组织稳定性和焊接性能。

与T／P91一样，焊接时应采用低的线能量，严格执行焊接工艺，焊后需尽快热处理。

壁温≤650℃的过热器管、再热器管；

壁温≤621℃的蒸汽管道、集箱

T/P92、F92（ASME）

NF616（日本新日铁公司）

STPA29（JIS）

X10CrWMoVNb9-2（EN）

10Cr11MoW2VNbCu1BN

GB5310-2008

马氏体型耐热钢，由日本住友金属研发。

与T/P92钢相比，提高了Cr含量、添加了Cu、提高了W、降低了Mo含量，其余元素的含量与T/P92几乎相同。

正火+回火后为回火马氏体，持久强度高于T/P91低于T/P92，抗蒸汽氧化/高温烟气腐蚀性能与T／P92钢相当，但明显优于T／P91。

焊接时应采用低的线能量，严格执行焊接工艺，焊后需尽快热处理。

壁温≤650℃的过热器和再热器管；

壁温≤621℃的蒸汽管道和集箱。

T/P122、F122（ASME）HCMl2A（日本住友公司）

SUS410J3TB（单相钢）（METI-日本通产经济省）

SUS410J3DTB（双相钢）（METI-日本通产经济省）

11Cr9Mo1W1NbBN

GB5310-2008

马氏体型耐热钢，由欧洲煤炭钢铁协会研发。

成分与T/P92非常相近，仅有W、Mo含量有微小差异。

正火+回火后为回火马氏体，610℃下持久强度高于T/P91低于T/P92，抗蒸汽氧化/高温烟气腐蚀性能与T／P92钢相当。

焊接性能与T/P92相同。

壁温≤650℃的过热器和再热器管；

壁温≤621℃的蒸汽管道和集箱。

T/P911、F911（ASME）

X11CrMoWVNb9-1-1（EN）

E911（欧洲煤炭钢铁协会）

07Cr19Ni10

GB5310—2008

18Cr-8Ni型奥氏体耐热钢。

600℃以上的持久强度高于TP321H低于TP347H，抗蒸汽氧化/高温烟气腐蚀性能与TP321H、TP347H相当，冷变形能力、焊接性能良好，但对晶间腐蚀比较敏感。

晶粒度7级或粗于7级。

壁温≤670℃的过热器和再热器管

TP304H（ASME）

X6CrNi18-10（EN）

SUS304HTB（JIS）

X7CrNi18-9（ISO）

07Cr19Ni11Ti

GB5310—2008

用钛稳定的18Cr-8Ni型奥氏体耐热钢。

600℃以上的持久强度低于TP304H与TP347H，抗蒸汽氧化/高温烟气腐蚀性能与TP304H、TP347H相当，冷变形能力、焊接性能良好。

晶粒度7级或粗于7级。

壁温≤670℃的过热器和再热器管

TP321H（ASME）X6CrNiTi18-10（EN）

SUS321HTB（JIS）

X7CrNiTi18-10（ISO）12X18H12T（ГОСТ）

07Cr18Ni11Nb

GB5310—2008

用铌稳定的18Cr-8Ni型奥氏体耐热钢。

持久强度高于TP304H与TP321H，抗蒸汽氧化/高温烟气腐蚀性能与TP304H、TP347H相当，冷变形能力、焊接性能良好。

晶粒度7级或粗于7级。

壁温≤670℃的过热器和再热器管

TP347H（ASME）X7CrNiNb18-10（EN）

SUS347HTB（JIS）

X7CrNiNb18-10（ISO）

08X18H12Б（ГОСТ）

08Cr18Ni11NbFG

GB5310—2008

相对于07Cr18Ni11Nb，碳含量下限由0.04%提高到0.06%，其余元素成分完全相同。

主要在钢管制作中采用了细化晶粒工艺，钢的晶粒度7-10级，增强了钢的蒸汽氧化抗力，同时持久强度高

于TP347H。

晶粒度7-10级。

壁温≤670℃的过热器和再热器管

TP347HFG（ASME）

0Cr17Ni12Mo2

GB13296—2007

含2%～3%钼的奥氏体热强钢。

600℃以上的持久强度低于TP347H，高于TP304H、TP321H。

由于含Mo，提高了钢的抗点腐蚀能力。

晶粒度7级或粗于7级。

壁温≤670℃的过热器和再热器管

TP316H（ASME）SUS316HTB（JIS）

表A1

10Cr18Ni9NbCu3BN

GB5310-2008

奥氏体耐热钢，由日本住友金属株式会社和三菱重工研发。

在TP304H的基础上，略微增加C量，降了Mn、Si量，添加约3％Cu、0.45%Nb和一定量的N。

适量的Cu使钢产生微细弥散富铜的金属间化合物ε相沉淀于奥氏体内以提高钢的强度、抗腐蚀性和抗蒸汽氧化性能，Nb、N形成的氮化物产生沉淀强化以提高钢的强度和塑性和韧性，降低Si、Cr含量有利于防止σ相的析出。

持久强度远高于TP347H、TP304H、TP321H，细的晶粒（7-10级）有利于提高钢的抗蒸汽氧化能力，抗蒸汽氧化性能大大优于TP321H和TP347H，抗腐蚀性能优于TP304H、略低于TP347H，焊接热裂纹敏感性低于TP347H。

壁温≤705℃的过热器和再热器管

S30432（ASME）

Super304H（日本住友公司）

SUS304JIHTB（JIS）

DMV304HCu（DMV公司）

07Cr25Ni21NbN

GB5310-2008

25Cr-20Ni型奥氏体耐热钢，由日本住友金属株式会社研发。

钢中铬量为25％时氮可达到最大溶解度，所以，该钢的N含量明显高于S30432，增加氮量有利于增加NbCrN以提高钢的高温强度，同时可稳定奥氏体相。

钢的持久强度高于TP347H、TP304H，优异的抗蒸汽氧化与抗烟气腐蚀能力。

晶粒度7级或粗于7级。

壁温≤730℃的过热器和再热器管

TP310HCbN（ASME）SUS310JITB（JIS）