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)