这些锅炉用钢材料你需要了解

　　火电厂锅炉要使用大量金属材料，随着发电技术的发展，大容量、高参数火电机组近年来大量投入电网，现在超(超)临界机组已成为中国电力生产市场的主力机型。提高火力发电厂效率的最有效方法之一是提高锅炉蒸汽温度、压力等参数。而提高蒸汽参数遇到的主要难题是金属材料的问题。

　　锅炉钢板是锅炉制造中非常关键的材料之一，主要是指用来制造锅炉中的锅壳、锅筒、集箱端盖、支吊架等重要部件用的热轧专用碳素钢和低合金耐热钢中厚钢板材料。 锅炉钢板常常处于中、高温和高压状态下工作，除承受较高温度和压力外，还受到冲击、疲劳载荷及水和气的腐蚀，工作条件较差。如果锅炉在使用过程中发生破坏性事故，将会造成严重的损失。

　　因此锅炉钢板必须具有良好的物理性能、力学性能和可加工性，并在材料标准的技术条款中给予严格的规定，以满足其使用中的安全。

　　按材料分类

　　从材料上来分，锅炉钢板可分为专用碳素钢板和低合金耐热钢板两类。

　　· 锅炉钢板所用的材料对化学成分，特别是对磷、硫等有害元素和铬、镍、铜等残余元素有严格的控制;

　　· 冶炼时还应进行良好的脱氧和去除非金属夹杂物，以保证良好的塑性和韧性;

　　· 组织结构要求均匀，晶粒度控制在一定范围内(通常希望晶粒度在3～7级之间);

　　· 对表面质量和内部缺陷也有严格的要求;

　　· 此外常温和高温力学性能必须保证。

　　在GB/T713-2014《锅炉和压力容器用钢板》标准中明确规定应采用氧气转炉或电炉冶炼并应进行炉外精炼处理，同时制造过程中还应保证连铸坯事钢锭在热轧时的压缩比不小于3.

　　按使用环境分类

　　根据工作条件不同，锅炉钢板又可分为制造室温及中温承压部件钢板和制造高温承压部件钢板两大类。

　　室温及中温(蠕变温度以下)用锅炉钢板，大多采用碳素钢，包括碳钢、碳锰钢、碳锰硅钢等，即GB/T713-2014《锅炉和压力容器用钢板》中的Q245R、Q345R(在GB/T713-1997《锅炉用钢板》中的20g、22Mng、16Mng、19Mng钢)，以及ASME SA-515/SA-515M《中高温压力容器用碳钢板》、SA-299/SA-299M《压力容器用碳锰硅钢板》等。主要用于制造锅炉的锅筒、中温以下集箱端盖等承压部件。

　　锅炉用钢板主要特点:

　　由于锅炉钢板属于重要用途的产品，安全可靠性要求严格，制造技术难度高，因而材料须具有如下主要特点：

　　· 材料在一定的温度范围内(中常温及高温)具有较高的屈服强度性能;

　　· 材料具有足够的韧性，制造或使用中不会发生脆性破坏事故;

　　· 材料具有较小的应变时效敏感性，特别在相应的工作温度区域内，要保证一定值的时效冲击功;

　　· 材料具有较低的缺口敏感性，可预防钢材在焊接、开孔、局部应力集中区域内产生裂纹;

　　· 材料具有良好的焊接性能;

　　· 材料具有良好的显微组织，不允许有白点和裂纹存在。

　　目前国内外机组采用的锅炉用钢有以下几种：

　　一、SA-210C(20、20G)：属于低碳钢，塑性、韧性好，焊接性好，在450℃以下有足够的强度，在530℃以下具有满意的抗氧化性，但长期在 450℃以上使用会发生珠光体球化和石墨化， 降低蠕变极限和持久强度，引起爆管。用于低中压锅炉(工作压力一般不大于5.88Mpa，工作温度在450℃以下)的受热面管子;用于高压锅炉(工作压力一般在9.8Mpa以上，工作温度在450℃～650℃之间)的受热面管子、省煤器、过热器、再热器、石化工业用管等。

　　二、15CrMo( T11、T12 、P11、P12)：由于铬元素提高了碳化物的稳定性，有效阻止了石墨化的倾向，但珠光体球化及合金元素再分配现象会导致材料的热强性下降，超过550℃时，热强性下降明显，抗氧化性变差。

　　三、12Cr1MoV ( T22、P22)：有较高的热强性及持久塑性，580℃时表面形成致密氧化物保护膜，有足够的抗氧化性、良好的焊接性，长期运行会出现珠光体球化和合金元素再分配现象，降低热强性。

　　四、12Cr2MoWVTiB(钢102)：有良好的综合力学性能，但其热强性对热处理比较敏感，要求热处理工艺严格控制， 主要用于壁温不大于 600℃的过热器管、再热器管，很少用于蒸汽管道。

　　五、T23 ：是在T22 基础上，结合钢102 的优点改进的，通过降低C含量和添加 W、V、Nb 、B 而获得的低碳、多元、高强度、高韧性的贝氏体型耐热钢。在600℃时强度比T22高93%，与钢研102 相当，但含碳量更低，焊接性和加工性更好。

　　不锈钢焊缝

　　六、T91 ：是改良的 9Cr-1Mo 型高强度马氏体耐热钢，是一种综合性能优异的 9%Cr钢，该钢通过降低含碳量，添加合金元素V和 Nb，控制N和Al的含量，使钢具有高的冲击韧性、热强性和抗腐蚀性。此外，该钢的线膨胀系数小，导热性好。主要用于亚临界参数、超临界参数锅炉中壁温不大于600℃的集箱及蒸汽管道。

　　七、T92 ：是在 T91 的基础上通过减少Mo 、增加 W的含量，并控制B的含量得到的新型9%Cr的马氏体耐热钢，力学性能与T91相当，焊接性能有所改善。600～650℃的蠕变强度有很大提高，许用应力比T91高34%，强度是TP347H 的1.12倍。

　　八、T122：是一种12%Cr 的马氏体耐热钢，添加2%的 W、0.07%Nb 和 1%的 Cu，该钢具有更高的热强性和耐腐蚀性，含碳量的降低，焊接性能也进一步得到改善，主要用于制造620℃以下的主蒸汽管道。

　　九、SUPER304H ：是 TP304H 的改进型，添加了3%的 Cu、0.4%的 Nb ，由于细晶粒结构和细铜相的沉淀强化作用，获得了极高的蠕变强度，在 600～650℃许用应力比 TP304H 高30%，在高温下具有优良的机械性能、抗蒸汽氧化和耐热腐蚀性能，可以在 650℃以下长期运行，是超(超)临界锅炉过热器、再热器的首选材料。

　　十、TP347HFG ：是 TP347H 型不锈钢通过特定的热加工和热处理工艺，使晶粒细化到8 级以上，经细化晶粒后许用应力提高了20% 以上，也大大提高了材料抗蒸汽氧化的能力。

　　十一、HR3C钢( 25Cr-20Ni-Nb-N 钢)：是日本研制出的一种新型不锈钢。通过限制C含量，并添加0.20%～0.60%的Nb ，0.15%～0.35%的N，利用弥散析出的强化相，材料具有优良的高温强度和抗高温蒸汽氧化性能，是650℃超(超)临界电站锅炉中末级过热器和再热器的主要耐热钢管材之一。

　　注：文中元素符号：N氮、C碳、Cr铬、Mo钼、V钒、Ni镍、W钨、Ti钛、Nb铌、Cu铜、B硼、Al铝、Mn锰。

　　归纳锅炉主要设备用钢、根据不同的标准可以做如下分类：(以下数据仅供参考)

　　水冷壁

　　过热器

　　再热器

　　省煤器

　　集箱和蒸汽管道