电站锅炉用钢.docx

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电站锅炉用钢

中华人民共和国电力行业标准DL/T715-2000

DL/T715-2000

火力发电厂金属材料选用导则

Selectionguidelinesforthemetallicmaterial

offossil-firedpowerplants

2000-11-03发布2001-01-01实施

中华人民共和国

国家经济贸易委员会发布

1范围

本标准规定了金属材料选用的技术要求，及金属材料的基本检验项目、方法和质量要求。

本标准适用于火力发电厂在役机组部件的维修与更换、新机组重要部件金属材料的选用和替代，以及超期服役机延寿的技术改造。

国外牌号金属材料的国产化、代用和维修也可参照本标准执行。

2引用标准

下列标准所包含的条文，通过在本标准中引用而构成为本标准的条文。

本标准出版时，所示版本均为有效。

所有标准都会被修订，使用本标准的各方应探讨使用下列标准最新版本的可能性。

GB/T222-1984钢的化学分析用试样取样法及成品化学成分允许偏差

GB/T223-1994钢铁及合金化学分析方法

GB/T224-1987钢的脱碳层深度测定法

GB/T226-1991钢的低倍组织及缺陷酸蚀试验法

GB/T228-1987金属拉伸试验方法

GB/T229-1994金属夏比缺口冲击试验方法

GB/T230-1991金属洛氏硬度试验方法

GB/T231-1984金属布氏硬度试验方法

GB/T232-1988金属弯曲试验方法

GB/T233-1982金属顶锻试验方法

GB/T241-1990金属管液压试验方法

GB/T242-1997金属管扩口试验方法

GB/T244-1997金属管弯曲试验方法

GB/T245-1997金属管卷边试验方法

GB/T246-1997金属管压扁试验方法

GB/T699-1988优质碳素结构钢技术条件

GB713-1997锅炉用钢板

GB/T1220-1992不锈钢棒

GB/T1221-1992耐热钢棒

GB/T1997-1980结构钢低倍组织缺陷评级图

GB/T2039-1997金属拉伸蠕变及持久试验方法

GB/T2970-1991中厚钢板超声波探伤方法

GB/T2975-1998钢及钢产品力学性能试验取样位置及试样制备

GB/T3077-1988合金结构钢技术条件

GB3087-1982低中压锅炉用无缝钢管

GB/T3323-1987钢熔化焊对接接头射线照相和质量分级

GB/T3620.1-1994钛及钛合金牌号和化学成分

GB/T3625-1995换热器及冷凝器用钛及钛合金管

GB/T4160-1984钢的应变时效敏感性试验方法（夏比冲击法）

GB/T4334.1-1984不锈钢10%草酸浸蚀试验方法

GB/T4334.2-1984不锈钢硫酸-硫酸铁腐蚀试验方法

GB/T4334.3-1984不锈钢65%硝酸腐蚀试验方法

GB/T4334.4-1984不锈钢硝酸-氢氟酸腐蚀试验方法

GB/T4334.5-1984不锈钢硫酸-硫酸铜腐蚀试验方法

GB/T4334.6-1984不锈钢5%硫酸腐蚀试验方法

GB/T4338-1995金属高温拉伸试验方法

GB/T4340-1984金属维氏硬度试验方法

GB/T4698-1996海绵钛、钛及钛合金化学分析方法

GB/T5121-1996铜及铜合金化学分析方法

GB5248-1998铜及铜合金无缝管涡流探伤方法

GB5310-1995高压锅炉用无缝钢管

GB/T5313-1985厚度方向性能钢板

GB/T5777-1996无缝钢管超声波探伤方法

GB/T6397-1986金属拉伸试验试样

GB6654-1996压力容器用碳素钢和低合金钢厚钢板

GB/T7735-1995钢管涡流探伤方法

GB8000-1987热交换器用黄铜管内应力氨熏检验方法

GB/T8732-1988汽轮机叶片用钢

GB/T8890-1998热交换器用铜合金管

GB/T10121-1988钢材塔形发纹磁粉检验方法

GB/T10561-1989钢中非金属夹杂物显微评定方法

GB/T12606-1990钢管及圆钢棒的漏磁探伤方法

GB/T12969.1-1991钛及钛合金管材超声波检验方法

GB/T12969.2-1991钛及钛合金管材涡流检验方法

GB13296-1991锅炉、热交换器用不锈钢无缝钢管

GB/T13298-1991金属显微组织检验方法

DL/T439-1991火力发电厂高温紧固件技术导则

DL/T712-2000火力发电厂凝汽器管选材导则

JB/T1265-199325~200MW汽轮机转子体和主轴锻件技术条件

JB/T1266-199350~200MW汽轮发电机转子锻件技术条件

JB/T1267-199350~200MW汽轮发电机转子锻件技术条件

JB/T1268-199350~200MW汽轮发电机无磁性护环锻件技术条件

JB/T1581-1996汽轮机、汽轮发电面转子和主轴超声波探伤方法

JB/T1582-1996汽轮机叶轮超声波探伤方法

JB/T3375-1991锅炉原材料入厂检验

JB4010-1985汽轮发电机用钢制护环超声波探伤方法

JB/T7027-1993300~600MW汽轮机转子体锻件技术条件

JB/T7030-1993300~600MW汽轮发电机无磁性护环锻件技术条件

JB/T7178-1993300~600MW汽轮发电机转子锻件技术条件

JB/T9021-1999汽轮机主轴和转子锻件的热稳定性试验方法

JB/T9625-1999锅炉管道附件承压铸钢件技术条件

JB/T9629-1999汽轮机承压件水压试验技术条件

JB/T9630.1-1999汽轮机承铸钢件的磁粉探伤及质量分级方法

JB/T10087-1999汽轮机铸钢件技术条件

YB（T）41-1993锅炉用碳素钢和低合金钢厚钢板

YB/T5148-1993金属平均晶粒度测定方法

YS/T347-1994单相铜合金晶粒度测定法

3选材的基本原则

3．1应综合考虑材料的使用性能、工艺性能和经济性。

3．1．1材料的使用性能应根据部件的设计工作温度、受力状况、介质特性及工作的长期性和安全性确定。

3．1．2材料的工艺性能应根据部件的几何形状、尺寸、制造工艺以主部件失效后的修复方法来确定。

3．2根据本标准选取用的各种金属材料应符合有关国家标准和行业标准的要求。

3．2．1进口机组用的金属材料，应符合相应的国家技术标准。

3．2．2产品合格证及质量证明书应齐全，包括：

材料牌号、化学成分、力学性能、热处理工艺及其必要的性能和检验结果等资料，此材料还要经金属技术监督专职工程师验收合格后才能使用。

3．2．3质量证明中有缺项或数据不全的应补检，检验方法、范围及数量应符合相关标准。

3．3选择代用材料时，应该选用化学成分、性能相近或略优者，同时应进行强是度校核计算，保证在使用条件下各项性能指标均不低于设计要求。

3．4制造、安装中使用代用材料，应得到设计单位和使用单位的许可，并由设计单位出具修改通知单。

检验中使用代用材料应征得金属技术监督专职工程师的同意，并经总工程师批准。

3．5为防止错用金属材料，代用前和组装后，应对代用材料进行光谱或其他方法复查，确认所用材料无误后，方可投入运行。

4金属材料的选用

4．1蒸汽管道、集箱和锅炉受热面管子用金属材料

4．1．1蒸汽管道、集箱对金属材料的要求

4．1．1．1应具有足够高的蠕变强度、持久强度、持久塑性和抗氧化性能。

蒸汽管道和集箱通常以1×105h或2×105h的高温持久强度作为强度设计的主要依据，再用蠕变极限进行样校核。

一般要求钢材在工作温度下的持久强度平均值不低于50Mpa~70Mpa；对于低合金耐热钢，在整个运行期内累积的相对蠕变变形量不应2%；持久强度和蠕变极限的分散范围不超过±20%；持久塑性的延伸率不小于3%~5%。

4．1．1．2在高温下、长期运行过程中，组织性能稳定性好。

4．1．1．3具有良好的工艺性能，特别是焊接性能要好。

4．1．1．4选材时，应根据工作温度，优先考虑钢材的热强性和组织稳定性。

对于同一钢号钢材，用于蒸汽管道时所允许的最高使用温度应比用于过热器管的耐热温度低一些。

4．1．2过热器管和再热器对金属材料的要求

4．1．2．1具有足够高的蠕变强度、持久强度和持久塑性，并在高温、长期运行过程中，具有相对稳定的组织和性能。

对于合金钢管，在整个使用期内，外径蠕变变形量不应大于2.5%；对于碳素钢管，不应大于3.5%。

4．1．2．2具有高的抗氧化性能，所用材料应属1组完全抗氧化性材料，工作温度下的氧化速度应小于0.1mm/a。

4．1．2．3具有良好的冷、热加工工艺性能和焊接性能。

4．1．3水冷壁管和省煤器管对金属材料的要求

4．1．3．1应具有一定的室温强度和高温强度，使管壁厚不致过厚，从而传热效果良好，并有利于加工。

4．1．3．2具有良好的抗热疲劳性能和供热性能，以防因脉动疲劳或热疲劳操作而导致过早损坏。

4．1．3．3具有良好的抗腐蚀性能，并要求耐磨损性能、工艺性能好，尤其是焊接性能良好。

4．1．4蒸汽管道、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

蒸汽管道、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见附录A中表A1。

4．1．5蒸汽管道、集箱和锅炉受热面钢管的材质检验

4．1．5．1国产低、中压锅炉用无缝钢管的技术要求及质量检验应符合GB3087的规定。

4．1．5．2国产高压锅炉用无缝钢管的技术要求及质量检验应符合GB5310的规定。

4．1．5．3锅炉用不锈钢无缝钢管的技术要求及质量检验应符合GB13296的规定。

4．1．5．4制造锅炉用管材或在役机组更换管材时，必须按JB/T3375的要求对入厂原材料进行抽检。

4．1．5．5进口锅炉钢管的技术要求及质量检验应符合供货国际准或定货合同要求。

表1锅炉钢管的材质检验

项目名称

试样数量

试验方法

试验项目

GB5310

GB3087

JB3375

GB13296

表面质量及

尺寸公差

每批抽查

不少于2根

宏观和量具

逐根进行

逐根进行

√

逐根

化学成分分析

每炉、罐1个试样

GB/T222

GB/T223

√

√

√

√

拉伸试验

每批在两根钢管上各取1个试样

GB/T228

GB/T6397

√

√

√

√

冲击试验

每批在两根钢管上各取3个试样

GB/T229

√

水压试验

逐根

GB/T241

√

√

√

高温力学性能试验

每批在两根钢管上各取1个试样

GB/T4338

√

洛氏硬度试验

GB/T230

√

弯曲试验

GB/T244

√

√

压扁试验

每批在两根钢管上各取1个试样

GB/T246

√

√

√

√

扩口试验

GB/T242

√

√

√

√

卷边试验

GB/T245

√

晶粒度检验

YB/T5148

√

√

√

非金属夹杂物检验

GB/T10561

√

显微组织检验

GB/T13298

√

√

低倍检验

GB/T226

GB/T1979

√

脱碳层检验

GB/T224

√

√

超声波探伤

逐根

GB/T5777

√

按协议

√

√

涡流检验

GB/T7735

√

√

漏磁检验

GB/T12606

√

光谱检验

合金钢管外径≤159mm时，每批抽检不少于5%，且不少于4根；外径＞159mm时，逐根检验

用光谱仪

当炉（罐、批）号混淆不清时进行

晶间腐蚀试验

每批在两根钢管上各取1个试样

GB/T4334.1~5

4．2锅炉锅筒用金属材料

4．2．1锅炉锅筒对金属材料的要求

4．2．1．1钢材的屈服强度、抗拉强度是决定钢材许用应力的依据。

对于低、中压锅炉锅筒，通常采用屈服强度等级为250Mpa~350Mpa的钢种；而对于高压、超高压及亚临界锅炉锅筒，通常采用屈服强度为400Mpa或更高强度级别钢种。

4．2．1．2对于启停频繁、特别是承担调峰任务的锅炉，为防止产生低循环疲劳损伤，应选取用屈强比不是太高（σs/σb约为0.7）、缺口敏感性低、抗疲劳性能良好的钢种。

4．2．1．3为防止发生低应力脆性破坏，要求钢材应具有良好的冲击韧性、高的断裂韧性和较低的时效敏感性，且脆性转变温度较低。

一般要求钢材经250℃、1h人工时效后的冲击韧性下降率不大于50%，室温最低冲击韧性值不低于30J/cm2~35J/cm2。

4．2．1．4应具有一定的抗汽水腐蚀破坏的能力。

4．2．1．5钢板应具有良好的塑性、冷变形性能及焊接性能，对于碳钢和碳锰钢，其延伸率应不低于18%，对于低合金钢不低于14%。

4．2．1．6钢板应具有良好的冶金质量，钢中不允许有白点和裂纹。

钢中的分层、非金属夹杂、气孔等缺陷应符合有关标准的规定。

4．2．2锅炉锅筒钢板常用钢钢号、特性及其主要应用范围

锅炉锅筒钢板常用钢钢号、特性及其主要应用范围见附录A中表A2。

4．2．3锅炉锅筒钢板的材质检验

4．2．3．1锅炉锅筒用碳素钢和低合金钢钢板的技术要求和质量检验应符合GB713和YB（T）41的规定。

4．2．3．2制造锅筒时，应按JB3375的要求对入厂原材料进行抽验。

4．2．3．3进口锅炉锅筒钢板的技术要求及质量检验应符合供货国标准或订货合同要求。

4．2．3．4GB713、YB（T）41及JB3375对锅炉锅筒钢板材质的检验要求见表2。

4．3锅炉受热面固定件及吹灰器用金属材料

4．3．1锅炉受热面固定件及吹灰器对金属材料的要求

4．3．1．1锅炉受热面固定件用金属材料，应具有较高的抗氧化性，并具有一定的热强性能和较好的耐蚀性、工艺性能。

4．3．1．2吹灰器用金属材料，应具有高的抗氧化性能、良好的抗腐蚀性能和较高的高温强度。

表2锅炉钢筒钢板的材质检验

项目名称

试样数量

取样方法

试验方法

试验项目

GB713

YB（T）41

JB3375

表面质量及

尺寸公差

2张（按批）

宏观和量具

√

化学成分分析

1（按炉、罐号）

GB/T222

GB/T223

√

√

室温拉伸试验

1

GB/T2975

GB/T228

GB/T6397

√

√

√

冷弯

1

GB/T232

√

√

√

室温冲击（U形缺口试样）

3

GB/T229

√

时效冲击

2

GB/T4160

√

√

√

高温拉伸试验

1（按炉、罐号）

GB/T4338

√

按协议

√

超声波探伤

逐张

GB/T2970

√

逐张或抽查（15%）

厚度方向性能试验

3

GB5313

√

4．3．2锅炉受热面固定件和吹灰器常用钢钢号、特性及其主要应用范围

锅炉受热面固定件和吹灰器常用钢钢号、特性及其主要应用范围见附录A中表A3。

4．3．3锅炉受热面固定件和吹灰器材质的检验

锅炉受热面固定件和吹灰器用不锈钢棒和耐热钢棒材质的技术要求和检验应符合GB/T1220和GB/T1221的规定，其检验项目、取样数量及试验方法见表3。

表3固定件和吹灰器用不锈钢和耐热钢棒的材质检验

项目名称

试样数量

取样方法

试验方法

试验项目

GB/T1220

GB/T1221

化学成分分析

1

GB/T222

GB/T223

√

√

拉伸试验

2

不同根钢棒

GB/T2975

GB/T228

GB/T6397

√

√

冲击试验

2

GB/T229

√

√

硬度试验

2

GB/T230

GB/T231

GB/T4340

√

√

耐腐蚀试验

按标准

GB/T4334

√

低倍组织检验

2

相当于钢锭头部的不同根钢棒或钢坯

GB/T226

GB/T1979

√

√

顶锻试验

2

不同根钢棒

GB/T233

√

√

夹杂物检验

2

GB/T10561

√

√

晶粒度检验

1

任一钢棒

YB/T5148

√

√

塔型发纹检验

2

相当于钢锭头部的不同根钢棒

GB/T10121

√

√

尺寸偏差

逐根

量具

√

√

表面质量

宏观

√

√

4．4汽轮机主轴、转子体、轮盘和叶轮用金属材料

4．4．1汽轮机主轴、转子体、轮盘和叶轮对金属材料的要求

4．4．1．1应具有强度高、塑性和韧性良好的综合力学性能。

4．4．1．2具有较高的蠕变强度、持久强度，且长期组织稳定性好。

4．4．1．3具有较高的断裂韧性，且脆性转变温度低，抗疲劳性能好。

4．4．1．4对转子体和主轴锻件，均应测定残余应力，其值不应大于相应锻件强度级别材料径向屈服强度下限值的8%。

对于汽轮机轮盘和叶轮锻件，当直径大于600mm时，在最终热处理后应检查残余应力，锻件直径为600~1000mm时，其残余应力不应大于40Mpa；锻件直径大于1000mm时，残余应力不应大于50Mpa。

4．4．1．5具有良好的抗氧化和抗高温蒸汽腐蚀的能力。

4．4．1．6锻件冶金质量好、材料性能均匀，不应有裂纹、白点、缩孔、折叠、过度的偏析，以及超过允许的夹杂和疏松等。

锻件材料性能的均匀性，可在锻件性能热处理后，通过测量硬度的方法进行检验（硬度的绝对值参考）。

硬度的均匀性要求规定为：

对于转子体和主轴锻件，在同一圆弧表面上各点间的硬度差不应超过30HB，在同一母线上的硬度差不应超过40HB。

对于轮盘和叶轮，在轮缘和轮毂的半径方向上每隔90各测1点（共8点），轮缘和轮毂间任意两点间的硬度差不应超过40HB，轮缘各点间和轮毂各点间的硬度差不应超过30HB。

4．4．2汽轮机主轴、转子体、轮盘及叶轮常用钢钢号、特性及其主要应用范围

汽轮机主轴、转子体、轮盘及叶轮常用钢钢号、特性及其主要应用范围见附录A中表A4。

4．4．3汽轮机主轴、转子体、轮盘及叶轮锻件的材质检验

4．4．3．1汽轮机主轴用35、40和45号优质碳素结构钢的技术要求和质量检验，应符合GB/T699的规定。

4．4．3．2汽轮机主轴、转子体、轮盘及叶轮用35SiMn、35CrMo、35CrMoV、20Cr3MoWV、30CrMo1V以及30Cr2Ni4MoVE合金结构钢的技术要求和质量检验，应符合相应的GB/T3077或JB/T7027的规定。

4．4．3．325MW~200MW汽轮机轮盘及叶轮锻件的技术要求和质量检验，应符合JB/T1266的要求。

4．4．3．4汽轮机转子体及主轴锻件的技术要求和质量检验，应符合相应的JB/T1265或JB/T7027的规定。

4．4．3．5进口汽轮机主轴、转子体、轮盘和叶轮用钢的技术要求和质量检验，应符合供货国际准或订货合同要求。

4．4．3．6汽轮机主轴、转子体、轮盘和叶轮锻件材料的检验项目及试验方法见表4。

表4大型锻件材质的检验

项目名称

试验方法

检验项目

汽轮机转子体和主轴锻件

汽轮机主轴、转子体和叶轮锻件JB/T1266-93

汽轮发电机

转子锻件

无磁性护

环锻件

JB/T

1265

JB/T

7027

JB/T

1267

JB/T

7178

JB/T

1268

JB/T

7030

化学成分分析

GB/T223

√

√

√

√

√

√

拉伸试验

GB/T228

GB/T4338

√

√

√

√

√

√

√

冲击试验

GB/T229

√

√

√

√

√

√

FATT50的测定

√

√

√

√

持久强度试验

GB/T2039

√

√

硬度试验

√

√

√

√

酸洗检验

√

√

√

磁粉检验

√

√

√

√

√

超声波探伤

JB1582、JB1581

JB4010

√

√

√

√

√

√

√

渗透检验

√

√

中心孔检验

窥膛仪及磁粉

√

√

√

√

热稳定性试验

JB/T9021

√

√

夹杂物检验

GB/T10561

√

√

晶粒度检验

YB/T5148

√

√

√

√

√

√

√

残余应力测量

切环或环芯

电阻应变法

√

√

√

√

√

√

√

磁性能测定

√

√

磁导率测定

√

√

应力腐蚀试验

√

尺寸及表面

粗糙度检验

√

√

√

√

√

√

4．5汽轮发电机转子和无磁性护环用金属材料

4．5．1汽轮发电机转子和无磁性护环对金属材料的要求

4．5．1．1具有较高的强度（特别是屈服强度）、塑性和韧性，脆性转变温度低，且冷、热变形及抗疲劳性能好，并具有适当的热膨胀系数（不宜太小）。

4．5．1．2锻件的材料性能均匀，不允许有裂纹、白点、缩孔、折叠和其他影响使用的缺陷。

汽轮发电机转子锻件材料性能的均匀性可通过测量硬度的方法进行检验（硬度的绝对值供参考）。

硬度均匀性要求规定为：

对于50MW~200MW汽轮发电机转子锻件，热处理后，在同一圆弧表面上，硬度偏差不宜超过30HB；在同一母线上，不宜超过40HB。

4．5．1．3锻件残余应力应尽量小，且分布均匀，以防局部应力增大或产生弯曲变形。

对于50MW~200MW汽轮发电机转子锻件，其残余应力不允许大于相应强度级别材料屈服强度保证值的10%。

对于300MW~600MW汽轮发电机转子锻件，其残余应力不允许大于60Mpa。

对于50MW~200MW汽轮发电机无磁性护环锻件，其残余应力不允许大于相应强度级别材料屈服强度保证值的20%。

4．5．1．4汽轮发电机转子锻件用钢，应具有良好的导磁性能。

对于50MW~200MW汽发电机无磁性护环锻件，在磁场强度为1.6×104A/m时，磁导率应不大于13.8×10-7H/m。

对于300MW~600MW汽轮发电机无磁性护环锻件，在磁场强度为0.8×104A/m时，磁导率应不大于13.2×10-7H/m。

4．5．1．5有良好的抗腐蚀性能，以防发生应力腐蚀破坏。

4．5．2汽轮发电机转子和无磁性护环常用钢钢号、特性及其主要应用范围。

汽轮发电机转子和无磁性护环常用钢钢号、特性及其主要应用范围见附录A中表A4。

4．5．3汽轮发电机转子和无磁性护环锻件的材质检验

4．5．3．1汽轮发电机转子锻件的技术要求和质量检验应符合JB/T1267或JB/T7178的相应要求。

4．5．3．2汽轮发电机无磁性护环锻件的技术要求和质量检验，应符合JB/T1268或JB/T7030的相应要求