锅炉金属材料（非常实用).docx

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1、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，有构 造钢建筑及工程用钢或构造用钢，如锅炉中的钢构造等）、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；按冶炼方法、钢液脱氧程度和铸锭 工艺的不同来划分则有沸腾钢、镇静钢（脱氧完全的钢，化学成分和力学性能均 匀、焊接性能和抗腐蚀性好，一般用来做较重要的部件；受压元件用钢即是）和 半镇静钢三类；此外还有其余种类的如按金相组织分类方法（下面介绍耐热钢时 还要介绍

2、）等。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。e；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。s和抗拉强度。b。金属材料在超 过。s的应力下工作，会使零件产生塑性变形；在超过ob的应力下工作时，会 引起零件的断裂破坏。b是试件被拉断前

3、的最大负荷Pb与原横截面积F0之比, ob-Pb/FO,单位为MPa；屈服强度或屈服点。S是指金属材料在拉伸试验中, 外力已经超过弹性极限。e,虽然应力不再增加，但试件仍在伸长，试件产生比 较明显的塑性变形，此时的应力称之；塑性：金属受外力作用产生变形，当外力去掉后变形不恢复的性能称为塑性；外 力消失而不能恢复的变形称为塑性变形，即指材料在外力作用下，不发生破坏而 产生永久变形的抵抗能力，可用延伸率和断面收缩率表示；延伸率是指试样拉断 后的总伸长与原始长度的比值的百分比，5=Ll-L/L*100%,断面收缩率是指拉 对高温部件的运行构成威胁。合金再分配的过程随温度升高和时间延长而加强。钢中含碳

4、量的升高也会加 速这一过程。特别是温度接近于钢材的使用温度上限时，合金元素迁移的速度更 快。图5为碳化物中合金元素的含量与温度及运行时间的变化关系。钢的化学成分对合金元素的再分配有决定性的影响。由于合金元素的再分配 与扩散过程有关，因此钢中参加能延缓扩散过程的元素将有利于固溶体的稳定。 如在格铝钢中参加V元素，则可减慢Mo、Cr的迁移过程，所以Mo、Cr、V钢较Mo、 Cr钢时的使用温度更高。14）时效和新相的形成：耐热钢在高温应力下工作，随时间的推移，从过饱 和固溶体中分解出高度弥散的强化相粒子新相），使钢的性能随之变化。时效 前期强化相的粒子细小而弥散，钢的强度、硬度升高，而韧性、塑性降低

5、，即 表现出弥散沉淀强化；随时间延续，新相粒子聚集长大，强化效果渐渐消失，钢 的室温和高温强度都显著下降。钢在时效过程中的析出的新相主要是碳化物，另 外有一些氮化物和金属间化合物。奥氏体和马氏体等高合金耐热钢时效的倾向较 大，而低合金的珠光体耐热钢的时效倾向较小。2）耐热钢的强化原理和合金元素的作用1）耐热钢强化原理：钢中参加合金元素，即通过合金化来提高钢的热强性, 是耐热钢的主要强化措施。合金对钢的强化作用主要表现在强化固溶体、强化晶 界、强化渗碳体及沉沉淀强化。A）固溶强化：耐热钢是以固溶体为基体的，固溶强化是耐热钢的重要 手段之一，参加合金元素能强化基体的主要原因是：合金元素增强了固溶体

6、原子 间的结合力（这主要是因为参加Cr、Mo、W、Mn. Nb等元素能增加金属原子间键 合的电子数，键合电子数越多，原子间结合力越强。只有V、Ni会降低a固溶体 的结合力；合金元素引起晶格畸变（合金元素的原子半径与铁原子半径大小不 同，大多数合金原子的半径比铁原子的大，原子半径相差愈大，引起的晶格畸变 也愈大，晶格常数的改变就大。合金元素使晶格常数增加的次序为：Co、Cr、Ni、 Mn、M。、V、M Al、Ti、Nb）；合金元素提高固溶体的再结晶温度，延缓再结晶 过程如Co、Ni、Si、Mn、Cr、Mo、W等提高再结晶温度的能力依次递增，可有 效地提高钢的热强性）；合金元素提高铁原子的自扩散激

7、活能，并阻止碳与合金 元素在固溶体中扩散，使组织更加稳定。如参加Mo、W、Ni、V等能阻碍扩散过 程的进展。特别是当多种合金元素共同参加后，它们的交互作用对固溶强化的效 应更明显，也更主要）。B）强化晶界：由于晶界处原子排列不规则，存在大量缺陷和空位，原 子沿晶界扩散速度就比晶内扩散速度大得多；而且钢中的硫、磷及其它低熔点的 杂质易于在晶界聚集，并往往与基体金属形成易熔共晶组织。因此，高温下晶界 强度较低，有利于蠕变的进展和蠕变裂纹的产生。故在高温长期应力作用下，钢 的断裂形式也往往是晶连续裂，所以强化晶界对提高钢的热强性具有十分重要的 意义。合金元素对晶界的强化作用主要表现在如下几个方面：纯

8、化晶界（S、P 等杂质元素在晶界聚集形成的脆性，可通过参加Mn、B、Re和碱金属等化学性极 活泼的元素，使之与上述杂质在冶金过程中发生反响生成稳定难熔的化合物而加 以消除）；填充晶界空位 山原子的直径介于一般间隙原子如N、C等和置换原子 之间，钢中参加微量的B,无论其处于置换态还是处于间隙态，都能稳定有效地 填充晶界空位，使有利于原子扩散的空位大大减少，晶界就处于较为稳定的状 态）；强化相沉淀（合金形成的碳化物在晶界上沉淀出不连续的强化相，可使裂 纹沿晶界的开展受阻）。C）渗碳体强化和沉淀强化：合金元素一局部溶入铁素体基体进展固溶 强化，一局部溶入渗碳体使之成为合金渗碳体，如Fe、Cr） 3c

9、等，合金渗碳 体比渗碳体具有更高的稳定性和强度。同时，合金元素还可在过饱和固溶体中沉 淀出第二相（或更多相）颗粒，如碳化物、氮化物、硼化物等到难熔化合物，对 晶体位错的运动起阻碍作用，因而钢得到强化。这些沉淀相成分和构造越复杂、 与基体差异越大，它就越稳定，多元合金化可得到这种复杂的碳化物。形成的 V4c3、NbC、TiC、Cr7c3、Mo2c等合金化合物在高温下较稳定，且弥散分布不易 聚集长大，从而提高基体的热强性。2）耐热钢中碳及合金元素的作用A）碳的作用：钢的热强性是随含碳量的增加而降低的（增加含碳量，在高温长期使用过程中，从固溶体中析出的碳化物必然增多，夺走了固溶体中的 合金元素，加速

10、碳化物的长大，使钢的抗蠕变性能下降；增加含碳量，钢中的石 墨化加剧、钢的焊接性能、冷变形工艺性能也随之变坏，当钢的含碳量大于0. 25% 时，焊接就易出现裂纹）；但增加含碳量，可降低钢的时效敏感性；故其碳含量 也不能过低，而应控制在一定的范围内。热力设备的耐热钢含碳量一般在 0. 1-0. 3%0B）铭的作用：是耐热钢中不可缺少的元素，可以多方面提高钢的性能, 其主要表现在：提高抗氧化性、耐腐蚀性在钢的外表形成Cr2O3保护膜，阻止 钢被继续氧化；Cr含量超过11. 7%后，钢的电极电位由负变正，提高了抗电化学 腐蚀性能；提高钢的持久强度和蠕变抗力；阻止石墨化过程；阻止珠光体球化 过程；提高钢

11、的淬透性；但会引起材料的热脆性和降低钢的可焊性。O铝、鸨的作用：主要表现在：提高热强性（其固溶强化作用显著， 并能提高再结晶温度）；消除钢的回火脆性，降低热脆性；提高钢的抗蒸汽腐蚀 能力（这对锅炉用钢具有特别的意义）；阻止珠光体球化。当这两种元素复合参 加时，其作用更为显著（近年在我国的12Cr2MoWVTiB等钢上得到了广泛应用）。D）轨的作用：沉淀强化（V与碳形成的碳化物VC或V4c3,在较高温度 下也难于聚集，在钢中基本上是均匀弥散分布）；降低合金元素的再分配速度 （因V是强碳化物形成元素，其形成VC或V4c3的能力比Cr、Mo强，能使Cr、 Mo尽可能地溶入固溶体中）；但过量的V反而会

12、使V的碳化物粗化，因溶入固溶 体的V会降低固溶体原子之间的结合力，故耐热钢中的V含量都在0. 4%以下。E）钛、银Ti、Nb的作用：沉淀强化（Ti、Nb为强碳化物形成元素, 其能形成高温稳定性比VC还高的TiC、NbC或Nb3c3,此外还可形成TiFe2、Fe3Nb2 等细小弥散的金属间化合物）；阻止Cr、Mo在固溶体和碳化物中的再分配，提高 再结晶温度改善钢的可焊性。但V、Ti、Nb在钢中单独参加效果并不明显，需复 合参加。F）铝、硅（Al、Si）的作用：显著提高抗氧化性。近年来硅的应用较 多，铝应用受到限制（A1促进珠光体球化，Al、Si加速石墨化过程）。G）硼、稀土（B、Re）的作用：微

13、量B和少量Re元素能起到填充晶界 空位、强化晶界、消除热脆性等作用。转载请注明出自六西格玛品质论坛： bbs. 6sq. net/,本贴地址：bbs. 6sq. net/viewthread. php?tid=141820 5耐热钢的分类耐热钢按其显微组织不同，大致分为四类：珠光体耐热钢、马氏体耐热钢、 铁素体耐热钢和奥氏体耐热钢。1）珠光体耐热钢或铁素体-珠光体耐热钢：主要参加合金元素是Cr、Mo、V,其 总含量较低，一般在5-7%以下，也称为低合金耐热钢。其主要强化元素为Mo, 一般在正火+回火温度后使用，其组织为铁素体+碳化物；由于这类钢中的抗氧化 合金元素含量不高，故其工作温度范围为3

14、50-620之间。按其用途不同，可分 为锅炉管子用钢、汽包用钢、紧固件用钢和转子用钢。在热力设备中，合金元素含量较低的铭铝钢主要用于500-510。以下的蒸汽 管道、集箱等零部件及540-550以下的锅炉受热面管子；而合金元素较多的中 碳铭铝钢和铭铝钢钢则主要用于550以下的汽轮机主轴、叶轮、汽缸、隔板及 高温紧固件等。由于其含抗氧化元素量不高，铭铝钢和格铝钗钢在使用温度分别 超过550C和580时，其组织稳定性和高温抗氧化性能急剧下降，持久强度大 为降低。近年来我国研制成功的 12Cr2MoWVTiB钢 102）、12Cr3MoVSiTiB. 12MoVWBSi 等新钢种，由于多种元素的复合

15、作用，其使用温度可高达600-620。由于钢中 的合金元素总量增加，钢的淬透性提高，在正火后也能得到贝氏体组织，所以其 具有更高的热强性。此外根据我国资源情况，还研制和使用了 20CrlMolVTiB. 20CrlMoVNbB等紧固件用钢。2）马氏体耐热钢：主要是Crl3型马氏体不锈钢（含Crl2%以上，奥氏体等温转 变曲线大大向右移，奥氏体空冷时，也能得到马氏体组织），用于制造汽轮机叶 片等，其在高温和应力长期作用下，其格碳化物会造成钢的组织不稳定。可参加 一些Mo、W、V、Nb等合金元素，提高其使用温度（lCrl3. 2 Crl3的最高使用 温度分别为470和450）,经淬火+高温回火得到

16、回火索氏体（马氏体）组织， 某些钢的应用温度可达580-600o3）铁素体耐热钢：钢中参加合金元素是Cr （高铭）、Al、Si,其总含量相当多, 钢具有单一的铁素体组织，在加热和冷却时不发生相变，故不能用淬火来强化。 这类钢的特点是：抗氧化和耐腐蚀性在含硫气氛中优良，但在高温下有晶粒 长大倾向、且脆性较大、热强性能差，故其实际上是抗氧化用钢。这类钢不宜作 受冲击载荷的零件、只宜制作各种承受应力不大的炉用构件如过热器吊架、退火 炉罩、热交换器等。4奥氏体耐热钢：在钢中参加含量较高的某些合金元素，奥氏体等温转变曲线 大大向右移，还能使Ms点降到室温以下，这样钢在室温下也仍具有奥氏体组织。 奥氏体晶

17、格致密度比铁素体高、原子间的结合力大、合金元素在奥氏体中扩散很 慢，故其热强性很高、较高的塑韧性和良好的可焊性；加之此类钢中的Cr、Ni 含量高，故又有优良的抗氧化性和耐蚀性。但其室温强度低，易产生加工硬化， 故加工困难，此外其导热性差、线膨胀系数大。热力设备中常用的奥氏体钢 lCrl8Ni9Ti 、 lCrl8Nil2Mo2Ti 、 4Crl4Nil4W2Mo 、 2Cr20Mn9Ni2Si2N 、 Mnl7Cr7MoVNbBZr等，其在600左右都有足够的热强性，其抗氧化温度可达 700-900或更高，锅炉管道、汽轮机阀体等重要部件常用这类钢制造，但成本 相当高。6锅炉受压元件材料的运行环

18、境及对材料的要求1）锅炉规程对受压元件的要求锅炉受压元件所用的金属材料及焊接材料等应符合有关国家标准和行业标 准。材料制造单位必须保证材料质量并提供质量证明书。金属材料和焊缝金属在 使用条件下应具有规定的强度、韧性和伸长性及良好的抗热疲劳性能和抗腐蚀性 能；锅炉受压元件修理用的钢板、钢管的焊接材料应与所修部位原来的材料牌号 一样或性能类似。制造锅炉受压元件的金属材料必须是镇静钢。对于板材，其 20c时的伸长率5 5应不低于18%；对于碳钢和碳镒钢，其室温时的夏比V形 缺口试样）冲击吸收功不低于27J。这是因为锅炉用的金属材料，常常是在高温、高压或较大的（冲击）载荷下 工作。一般说来，温度对钢材

19、的力学性能影响的总趋势是：在超过某一温度时， 随温度的上升，钢的强度下降而其塑性增加；钢材在高温下的强度与时间有关， 高温下不能用其瞬间强度作为性能指标。如有人专门对45#钢进展拉伸试验，在 500钢的瞬间强度为400MPa,而在此温度下施加300MPa的应力经约20分钟左 右就发生断裂。这是由于金属内部的组织在高温下要发生变化，如珠光体球化、 石墨化、合金中碳化物的数量和构造发生变化下面介绍耐热钢时还要介绍）等。 故在高温下工作的钢材，对它们的组织和性能的要求，与常温下使用的钢材是不 一样的。火电厂热力设备中的许多零部件，如锅炉的过热器管、主蒸汽管道及联箱， 汽轮机的叶片、叶轮、主轴、汽缸，

20、以及管道法兰螺栓等，其工作条件是长期处 于高温（450）、高压以及腐蚀介质（水、蒸气、烟汽）环境，对它们的材料 选用，仅考虑室温力学性能是不够的，还须考虑它们的高温强度及高温耐腐蚀能 力，即需用耐热钢。耐热钢是热稳定钢和热强钢的总称。所谓的热稳定钢是指能在高温下长期工 作而不至于因介质侵蚀造成破坏的钢，又称抗氧化钢；热强钢是指在高温下能长 期工作，且具有足够强度而不发生大量变形或发生破坏断裂的钢，其一般也具有 一定的抗氧化性。例如，锅炉的过热器管子，外部受高温烟气的作用、内部受高 压蒸汽的作用。一般情况下，管子壁温要比蒸汽温度高约50左右，假设蒸汽 参数为540,则壁温约为590。在这样高的工

21、作温度下长期运行，一般钢材 的组织构造将会发生变化，高温时强度降低、腐蚀损坏也会明显地表现出来。所 以对锅炉用金属材料必须进展比较严格的选择，并在使用前进展复验，保证材质 符合锅炉的有关要求。2锅炉受热面管子和蒸汽管道用钢及其要求在锅炉内，过热器是重要的高温部件。过热器管子在运行时，外部受高温烟 气的作用；而内部则流通着高压蒸汽。蒸汽管道包括主蒸汽管道、主蒸汽母管、 导汽管和再热蒸汽管等。蒸汽管道外部不受高温烟气的作用，仅受其内部过热蒸 汽的温度和压力的作用。过热器管的管壁温度（即金属温度）要比蒸汽温度高， 而蒸汽管道的管壁温度则可近似地看成与过热蒸汽温度一样。过热器管和蒸汽管 道钢管金属都处

22、于高温应力的条件下，即是在产生蠕变的条件下运行，对它们所 用的钢材性能的要求是由其运行条件和加工工艺要求决定的。具体的要求有：要 求过热器管和蒸汽管道金属有足够高的蠕变强度、持久强度和持久塑性（通常进 展过热器管强度计算时，以高温持久强度极限为主要依据，再以蠕变极限来校 核），在高温长期运行中组织稳定性好，有良好的工艺性能（特别是要焊接性能 好，对过热器管还要求良好的冷加工性能），抗氧化性能高（通常要求过热器管 和蒸汽管道金属在运行温度下的氧化速度应小于0. 1mm/年）。过热器管和蒸汽管道用钢选择的主要依据是金属温度。考虑到火电厂蒸汽管 道发生事故的影响面比过热器管大、后果严重得多，因此对同

23、一钢号，用于蒸汽 管道时所允许的最高使用温度一般要比过热器管低约30-50。3水冷壁管和省煤器管用钢及其要求A水冷壁管：在锅炉运行时，水冷壁管和炉膛内火焰接触，燃料燃烧所 产生的热量通过水冷壁管加热锅炉炉水。对水冷壁管金属来说，是用锅炉炉水冷 却水冷壁管。在正常运行时，由于管内水流的冷却作用，其工作温度并不高，这 种温度水平一般的耐热钢均能承受。在水冷壁管的运行过程中，容易产生“垢下腐蚀现象。其产生与锅炉给水 的水质及锅炉运行工况有关，其中尤其是锅炉水质的好坏与水冷壁管的安全运行 有密切相关。此外假设燃煤中含硫量高，在运行过程中会出现水冷壁管的硫腐蚀, 严重时会危及锅炉的安全运行，目前解决硫腐

24、蚀的主要措施是用外表渗铝钢管作 为水冷壁管。对水冷壁管材料的主要要求有：水冷壁管金属具有一定强度（以使得管壁厚 度不致于过厚，否则会影响加工与传热，传热效率高，有一定的抗腐蚀性能， 工艺性能好（如冷弯、焊接等性能），在某些情况下还要求其热疲劳性能好（如 在直流锅炉上）。B省煤器管：省煤器管处于锅炉尾部，管子外部与烟气接触，内部是锅 炉炉水。锅炉炉水首先经过省煤器管以吸收烟气中余热。为此，省煤器管工作温 度不高，但温度波动较大。省煤器管外表在工作时常受到烟气中飞灰颗粒的磨损。 对省煤器管金属的主要要求有：一定的强度，传热效率高，有一定的抗腐蚀 性能和良好的工艺性能，还应考虑其热疲劳性能（以使省煤

25、器管金属在剧烈的温 度波动条件下不至于因热疲劳而过早破坏）。4）联箱用钢及其要求：联箱用钢也由其工作条件决定， 基本上与同参数的蒸 汽管道一致。联箱的构造较为复杂，上面有很多插管座。由于联箱和蒸汽管道一 旦发生爆炸事故将对人身及设备造成重大危害，因此对同一钢号，用于蒸管道或 联箱的材料，其允许的最高金属金属温度比过热器管低30-50。所用钢材与同 参数的蒸汽管道的材料一样。5）汽包用钢及其要求：主要用于制造重要的受压部件，即压力容器筒体如汽包, 一般由钢板卷成两个半圆或圆筒，两头加上封头焊接而成。汽包处于中温（350C 以下）、高压状态下工作，它除了受较高的内压力外，还受到冲击、疲劳载荷、 热

26、应力、水和蒸汽介质的腐蚀作用。其运行时装有大量的有压力的饱和汽水，如 果因其破裂而发生爆炸，则会发生厂毁人亡的灾难性事故。所以汽包是极其重要 的，它的安全运行与许多因素有关，但材料的性能却是最重要的因素之一。在制 造汽包过程中，钢板要经过各种冷热加工工序，如下料、卷板、焊接和热处理等, 且汽包所处的温度是饱和蒸汽的温度，因而对汽包钢板有以下要求：较高的强度（包括室温和中温强度），屈服强度和抗拉强度是设计决定许用 应力的依据；高压锅炉汽包一般采用400MPa以上强度级别的钢种；良好的塑性和冷弯性能（下料和卷板等工艺的要求，加工时不易出现裂纹）；室温冲击韧性和时效冲击韧性（因其运行温度正好处于时效

27、过程进展得较为 强烈的温度范围）；较低的缺口敏感性，在锅炉制造中要在钢板外表开管孔和焊接收接头，造成 应力集中；良好的焊接性能（要求低的含碳量，以防止产生焊接裂纹和应力集中），良 好的冶金质量（要求S和P等杂质和气体含量尽量低、较好的低倍组织，要求钢 的分层、非金属夹杂、气孔、疏松等缺陷尽可能少，不得有白点和裂纹）。汽包用钢均为低碳钢或低合金钢，均属于珠光体钢，这是由汽包的工作温度 决定的。为减少汽包钢板的厚度，以适应高参数机组的开展要求，在低碳钢根基 上参加少量合金元素如Mn、V、Mo、B、Nb、Re等成为低合金珠光体锅炉钢。 转载请注明出自六西格玛品质论坛： bbs. 6sq. net/,

28、本贴地址：bbs. 6sq. net/viewthread. php?tid=1418207汽包用钢目前，按国家标准GB71目1997锅炉用钢板,共有7种：20g22Mng（SA299R 15CrMog. 16 Mng、19Mng19Mn6）、13MnNiCrMoNbg 和 12CrlMoVg 等； 其余标 准中的钢板见表1。表1钢板钢的种类 钢号 标准编号 适用范围工作压力（MPa）壁温（）碳素钢Q235-A, Q235-BGB700GB3274W1.0-Q235-C, Q235-D15,20GB710, GB711,GB132371.0-20RGB6654, YB (T)40 5.9450

29、20gGB713 5.945022g YB (T)41合金钢 12Mng, 16Mng GB713, YB (T) 415. 940016MnR GB6654, B(T) 405.9W400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能。它的用途极广泛，主 要用于工作温度W450C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H1I、日本 的 SB42 和俄罗斯的 20Ko 其化学成分 CW0.2, SiO.

30、15-0. 30, MnO. 50-0. 90, S 0. 035, PW0.035；热轧或热处理后的强度水平。s185-245, ob三380-530 MPa；塑性 5 222-26。2) 19Mn6 (P355GH、19Mng)钢板：是DIN17155标准中的钢号，其是在以前的 19Mn5的根基上调整了 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 一样，是C-Mn细晶粒低合金钢，其在EN10028中的牌号为 P355GHo该钢具有良好的综合力学性能，其在500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16Mn

31、g 制造高压锅炉的锅筒和封头，在我厂的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构造件。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 r c o其化学成分 CO. 15-0.22, SiO. 30-0. 60, Mnl. 00-1. 60, SW0. 030, P (0.035, AlO. 020,其余有少量限制了上限的合金元素；正回火态下强度水平 o S3OO-31O, ob510-610 MPa；塑性 6 220。3) SA29922Mng)钢板：是ASME标准中的成熟钢

32、号，为一种成分简单的碳-镒- 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275MPao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该钢在我厂应用较少，假设今后我厂有 300MW和600MW机组锅炉订货，要求按ASME标准制造，可选用此钢制造汽包等 部件。其化学成分 CWO. 2

33、8-0.30, SiO. 13-0. 45, MnO. 90-1.40, SWO. 040, PW 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。s 2275-290, ob2515-655 MPa；塑性 6 220。4) 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 贝氏体型耐热构造钢；其在EN10028中的牌号为13MnNiMo54；我国将其移植到 GB713,牌号为13MnNiCrMoNb。它是一种添加有银、铭、铝和微量锯（锯起细化 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

34、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。我厂主要用其制造 200MW. 300MW高压、超高压的锅炉汽包，厚度较厚。其化学成分CW0. 15, SiO. 10-0. 50, Mnl.00-1.60, SO. 025, P0. 025, CrO. 20-0. 40, NiO. 60-1.00, MoO. 20-0. 40,Nb0. 005-0. 022；正回火态下强度水平。s2380-390,。b2570-740 MPa；塑性 6 218。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

35、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。83年我厂在300MW锅炉汽包的选材 时，对BHW35和SA299钢板的性能进展了比照，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，我厂已经 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历，并制定了和种规程，我厂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。各种试验结果均说明该钢板及焊接头 有较好的性能。目前我国国内已经具备生产BHW35厚板的能力。512CrlMoV钢板：1

36、2CrlMoV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 断后断面面积缩小值与原始面积比值的百分比力二F-Fl/F*100%；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，反响金属材料抵抗压入物压陷能力的大小，是 金属外表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GB416

37、1 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5C；和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；应变时效敏感性：该系数指原始状态和应变时效（材料冷加工变形后，由于室温 和较高温度下的材料内部脱溶沉淀过程导致性能尤其是冲击韧性发生变化的现 象

38、称之后的冲击功的平均值之差与原始状态的冲击功的平均值之比，由GB4160 规定的方法来测定；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。T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。 假设热应力长期工作中屡次周期性

39、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 外表，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 12CrlMoV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 CO. 08-0. 15, SiO. 17-0. 37, MnO. 40-0. 70, SW0. 030, PW0. 030, CrO. 90-1.20, Cu0. 20,

40、Ni 20MoG 12CrMoG 15CrMoG 12Cr2MoG 12CrlMoVG 12Cr2MoWVTiB 12Cr3MoVSiTiB, 10Cr9MolVNb, lCrl8Ni9 和 lCrl9NillNb 等；其余标准中低压 锅炉常用钢管见表2。表2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) 壁温碳素钢 10, 20GB8163受热面管子1.0集箱，蒸汽管道10, 20 GB3087YBT） 33 受热面管子 W5.9W480W430集箱，蒸汽管道20G GB5310YB （T） 32受热面管子不限 W480W430集箱，蒸汽管道合金钢 12CrMoG15CrMoG

41、 GB5310受热面管子不限 W560W550集箱，蒸汽管道12CrlMoVG受热面管子W580W565集箱，蒸汽管道12Cr2MoWVTiB GB5310受热面管子W60012Cr3MoVSiTiB下面介绍一下比较重要、常用的锅炉管材.。D20G：是GB5310-95的纳标钢号（国外对应牌号:德国的st45. 8、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 本一样。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

42、小口径管做壁温W500C的受热面 管子、以及水冷壁管、省煤器管等，大口径管做壁温W450c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W450C的管路附件等。 由于碳钢在450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）、蒸汽连接收（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

43、用（约86吨）。但现在我厂生产的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ASME SA-210标准中的钢号,是锅炉和过热器用碳锦钢 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、锌含量较高外，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基本一样，主要用于工

44、作温度低于500的水冷 壁、省煤器、低温过热器等部件。我厂从1989年的利港工程开场使用该钢，为保证焊接性能，订货时对碳含 量进展了限制W0. 30,相应地对锌含量提高。使用中工艺性能不比20G差，故在 我厂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）、顶棚管以3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 -镒钢管。其化学成分简单、与20G碳钢类似，但碳、镒含量较高，故其

45、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20G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。目前我厂的300MW锅炉中的大口径管大多采用SA106Co如此钢在伊朗炉（指 单台）上所使用的部位为蒸汽连接收（数量为18吨）、省煤器至锅筒连接收（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铝钢小口 径管，珠

46、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，但含有铝，故在保持与碳钢一样的工艺性能的情况下，其热强性 能优于碳钢。因其性能良好，价格廉价，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510以下，在冶炼时应限 制A1的参加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, SiO. 10-0. 35,MnO. 40-0. 80, SWO. 035, PO. 035, MoO. 25-0. 35；正火态强度水平。sN270-285, ob450-600 MPa；塑性 3 222。以前我厂200MW机组锅炉用钢从20G直接跳到12CrlMoV, 300W机组锅炉用 钢从20G直接跳到15CrMo。20G的使用温度一般到450C,而12CrlMoV. 15CrMo 的使用温度可达560-580o在450-560温区，我厂一直使用12CrlMoV、 15CrMoo现在450-560温区，假设采用15Mo3来代替，可节约大量资金（因其 合金元