蒸汽管道的用钢资料.docx

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蒸汽管道的用钢资料

蒸气管道的用钢

一、蒸汽管道的工作条件及用钢要求

1、蒸汽管道的工作条件

蒸汽管道包括主蒸汽管道、导气管和再热蒸汽管道。

其作用是输送高温、高压过热蒸汽.运行中蒸汽管道主要承受管内过热蒸汽的温度和压力作用，以及有钢管重量、介质重量、保温材料重量支撑和悬吊等引起的附加荷重的作用,管壁温度与过热蒸汽温度相近，即蒸汽管道是在产生蠕变的条件下工作的。

此外，在锅炉启停和变负荷工况下，还要承受周期性变化的载荷和热应力的作用，即还承受低循环疲劳载荷的作用。

注:

循环疲劳载荷：

长期高温下，能承受的持久载荷，就像一根皮筋，拉紧后长时间不变能保持多久折断或松弛。

2、蒸汽管道用钢要求

a.应具有足够高的蠕变强度，持久强度和持久塑性。

蒸汽管道通常以105h或2＊105h的高温持久强度作为强度设计的主要依据,需用蠕变极限进行校核。

持久强度反映材料抗持久破坏的能力，蠕变极限反映材料抗长期变形的能力，材料的热强性能高,可提高蒸汽管道运行安全性,还可以减少因管壁过后给加工工艺带来的困难。

一般要求钢材在工作温度下的持久强度平均值不低于50—70mpa；在整个运行期内允许累积的相对蠕变变形量不低于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%。

b。

在高温下，长期运行过程中应具有相对稳定的组织。

c。

蒸汽管道的热加工和焊接的工作量大,钢材应具有良好的工艺性能,特别是焊接性能要好。

二、锅炉受热面管子的工作条件

1、过热器管和再热器管的工作条件

过热器管和再热器管均布置在锅炉烟温较高的区域.过热器由于将饱和蒸汽加热成具有额定温度的过热蒸汽，而再热器则是用于将汽轮机高压缸（或中压缸）排出的蒸汽重新加热到某一温度的再热蒸汽。

运行中两种管子的管壁温度高于管内介质温度约20-90°C与蒸汽管道一样，他们也是长期在高温应力作用下，即在产生蠕变的条件下工作的。

此外，由于布置在炉内,还要承受高温烟气的腐蚀和烟气的磨损作用。

2、水冷壁管的工作条件

水冷壁管用于吸收炉膛内高温火焰和烟气的辐射热量，使管内介质受热蒸发,并起保护炉墙的作用。

运行中，由于管内水流的冷却作用，管子本身的工作温度并不高,但锅炉给水水质不好时，管子内壁易产生垢下腐蚀，燃料中含硫量高时，管子外壁还会出现硫腐蚀。

3、省煤器管的工作条件

省煤器的作用是利用锅炉排烟加热锅炉给水。

由于省煤器布置在锅炉尾部,因此其工作温度不高，但温度波动较大。

对于锅筒锅炉,沸腾率大于30%时，省煤器出口蛇形管容易产生脉动疲劳损伤。

此外，管子外壁还要受到烟气中飞灰颗粒的磨损作用。

三、锅炉受热面管子的用钢要求

1、过热器和再热器管的用钢要求

a.应具有足够高的蠕变极限,持久强度和持久塑性,并在高温下长期运行过程中具有相对稳定的组织，对于同一钢号;按热强性能来说，用于过热器管时，其允许最高使用温度，可比用于蒸气管道高出30-50°C。

b.具有较高的抗氧化性能，所用钢材在工作温度下的氧化速度应小于0。

1mm/a

c.具有良好的冷热加工工艺性能和焊接性能

2、水冷壁管和省煤器的用钢要求

a.应具有一定的室温和高温强度，以便管壁厚度不至于过厚,从而有利于加工并获得良好的传热效果。

b.具有良好的抗疲劳性能和传热性能，以防因热疲劳或脉动疲劳损伤而导致过早的损坏。

c.具有良好的抗高温烟气腐蚀性能，并要求耐磨性能,工艺性能良好，尤其是焊接性能良好

3、锅炉再热器管

再热器管同过热器管的钢种，再热器管应力水平低承受温度比过热器高，按温度条件在上述过热器钢种中选用材料。

10Cr2Mo我国已应用较多，与12Cr1MoV钢用途相同，但该钢的小口径管多用于制作再热器管.

4、集箱及管道

集箱与蒸汽管道工作条件相近，往往用相同的材料.与受热面管材相比,安全裕度要求更高。

所以同一钢种用于集箱、导管和用于受热面管，允许最高使用温度不同,如用作集箱，管道的12CrMoV最高使用温度为565°C;10Cr2Mo，565°C；10Cr9Mo1V≤600°C。

几种钢的简介

一、TP347H不锈钢

用于锅炉具有高温强度和抗腐蚀性能提高结晶TP347H钢经正常高温固溶处理的ASMESA—213TP347H不锈钢在19Cr-8Ni（18—8）不锈钢中具有最高的许用应力。

但是高的固溶浓度使这种晶粒粗化，结果降低了抗蒸汽侧的腐蚀能力.研发了一种针对TP347H钢管的晶粒细化工艺,这种工艺甚至能在高温固溶温度下产生细晶粒结构，这种晶粒细化通过在固溶处理期间的好的碳化铌的析出来完成.通过这种工艺制造出来的管子具有优良的抗蒸汽侧腐蚀能力.同时许用应力数值也超过ASME编码的20％或更多.因为这些性能，细晶TP347H钢管被选做管数为31.6MPa566°C/566°C/566°C的先进锅炉的过热器和再热器材料。

TP347H不锈钢以其优良的高温强度和抗高温腐蚀能力而广泛用于锅炉过热器和再热器管道，由于恶劣的蒸汽环境会造成锅炉蒸汽管道的腐蚀问题，因此这些性能是十分重要的,一个容易出现的问题是高温腐蚀，另一个是蒸汽侧腐蚀。

TP347H因其高温抗腐蚀能力而被认为18Cr—8Ni不锈钢中是最好的,然而蒸汽侧抗蚀性能也会更好一些，蒸汽侧腐蚀在热循环下会造成氧化物的剥离，从而在管子弯处赌塞，导致管子过热及失效另一个问题是当剥落物被带入涡轮，会导致严重的涡轮腐蚀破坏。

应对蒸汽侧腐蚀的一个对策是减小不锈钢的晶粒尺寸.细晶粒结构能促使Cr通过晶界扩散并且产生一个紧密的富Cr的氧化层（Cr2O3），这个氧化层可以阻止蒸汽氧化，然而当奥氏体不锈钢的高温强度伴随着固溶处理的温度提高而提高时，晶粒结构变得粗大了，也就降低了抗抗蒸汽侧氧化的能力。

尽管对于抗蒸汽氧化的能力。

尽管对于抗蒸汽氧化而言，细的晶粒是前提，但通过降低固溶温度减小晶粒的做法是因会降低高温强度所不能接受的,然而利用碳化铌的析出和固溶处理温度下得到重要的细晶粒。

二、WB36（15NiCuMoNb5）—给水系统管子

WB36-德国曼内斯曼企业生产，DIN标准中称15NiCuMoNb5

主要用处：

1、高压高温热蒸汽发生器的给水区，即锅炉套,给水泵流，联箱，分离器

高压给水常用尺寸

内径350mm壁厚最小34mm

内径450mm壁厚最小29。

2mm

最高工作条件为：

20。

6MPa,360°C或36.7MPa，310°C

WB36是一种铜—镍—钼合金，焊接性能高温用钢

正火：

900—980°C回火：

580—640°C

三、T91/P91钢管

1、产地：

德国瓦卢瑞克.曼内斯曼钢管公司简称：

V-M钢管公司成立于1971年10月1日由瓦卢瑞克工业集团与曼内斯曼钢管公司合资成立,并于05年合并了巴亚曼内斯曼钢管公司.

V-M钢管公司在锅炉用无缝钢管制造领域处于全球领先地位,在德国、法国、巴西、美国其设12个钢管制造厂，原材料全部来自其全资子公司，附属公司或认可的钢厂.

V—M钢管公司钢管公司有关情况如下：

年销售额：

1900000000美元，（1900000000欧元）

年产量:

3000000吨

人员：

12600人

管材尺寸范围：

外径从17mm（0.669寸）到1500mm（59寸）

壁厚从2mm（0。

08寸）到270（10。

6寸）

该公司有加工设备,可以严格控制内径管的内径及公差,在法国、德国、巴西、美国、中国和新加坡拥有销售代表,销售网络遍布全世界各地。

2、T/P91主要特点

a.机械性能

91等级的钢是用钒、铌元素微合金化并控制氮元素含量的铁素体钢（9%Cr,1％Mo）

b.主要应用

由于电厂锅炉中的过热器和再热器管道操作用于高温蒸汽条件下的集箱和蒸汽管道（主蒸汽和再热器管道）

用于石化行业加热炉管道

c。

优点:

具有很好的耐高温强度和蠕变性能，它的抗腐蚀性和抗氧化性能高于22等级的钢减轻了锅炉和管道部件的重量提高了抗热疲劳的性能与其他奥氏体钢相比有较好的热传导性和较低的膨胀率。

d。

标准:

1983年列入ASTMA213

1984年列入ASTMA335

1984年列入ASTMA213

1985年列入ASTMA335

欧洲:

被列入EN10216—2，命名为x10CrMoVNb9-1

法国：

1989年列入NFA49—213，命名为TUZ10CDVNb09—01

德国：

VdTUV认可的规范510/2（最新版本0612001）为x10CrMoVNb9—1

英国：

被列入BS3059/3604中作为91等级材料

e。

业绩

销往世界各地并被广泛用于大型锅炉机组，管道系统和石化领域

3、应用:

各国和国际标准对锅炉和管道系统用材料的蠕变断裂强度或最大许用应力都有规定，都应当遵守设计规范（如ASMETRD）

在现代燃煤锅炉中，由于T/P91等级材料允许锅炉可以在较高运行参数（改变压力）下运行,从而提高了热效率，欧洲实践经验表明，T91最适合用于蒸汽温度在560°C/1050°F以内（金属最高温度在600°C/1110°F）的锅炉本体（过热器、再热器P91材料用于锅炉外部的零部件（如管道和集箱）政企温度达610°C

/1130°F左右。

对于将来采用传统运行参数的电厂机组中,用T/P91代替T/P22即可增加灵活性也可以节约成本，这是通过减小管材壁厚提高其蠕变性能和抗氧化性来实现的。

4、检修

传统电厂的管道系统通常采用T/P11、T/P22或相当的材料与P22相比，P91材料在有较好的蠕变裂强度，使设计者可以大大减小集箱和管道的壁厚，（依温度不同，最高可以减小50%）.壁厚减小后可以降低机组启停机的热变化率。

因此可以避免使用P22材料厚壁部件时疲劳断裂的现象，全球范围内大量出现疲劳断裂的P22集箱已经被P91代替，另外,如果设计参数适当，在过热器和再热器中也可用T91材料替代奥氏体不锈钢

5、应用业绩

2005年统计：

V—M提供给全球用户的T/P91钢和相当于欧洲标准等级钢已通过100000吨，到目前估计能超过300000-400000吨.

四、蒸汽管道和受热面管子常用钢号

蒸汽管道和锅炉受热面管子常用钢号的化学成分见表2.3。

1,力学性能见表2。

3。

2,特性及其主要应用范围类似钢号见表2.3.3