高溫蒸汽管道高溫再熱蒸汽管道高溫集箱高溫管件及導(dǎo)汽管用鋼材料選用導(dǎo)則

高溫蒸汽管道高溫再熱蒸汽管道高溫集箱高溫管件及導(dǎo)汽管用鋼材料選用導(dǎo)則1.1高溫蒸汽管道、高溫再熱蒸汽管道、高溫集箱、高溫管件(彎頭、三通、異徑管)及導(dǎo)汽管指服役溫度高于或等于400℃的部件。1.2高溫蒸汽管道、高溫再熱蒸汽管道、高溫集箱、高溫管件及導(dǎo)汽管用鋼應(yīng)具有以下性能。a）足夠高的常規(guī)力學(xué)性能，包括：拉伸性能、沖擊吸收能量。b）足夠高的蠕變強(qiáng)度、持久強(qiáng)度、持久塑性、抗氧化性能和抗高溫腐蝕性能。c）在高溫下長期運(yùn)行中，組織性能穩(wěn)定性高。d）良好的工藝性能，特別是焊接性能要好。e）選材時(shí)，根據(jù)部件的服役溫度，優(yōu)先考慮材料的熱強(qiáng)性和組織穩(wěn)定性。1.3高溫蒸汽管道、高溫再熱蒸汽管道、高溫集箱、高溫管件及導(dǎo)汽管用鋼的選用原則主要考慮材料應(yīng)有高的高溫拉伸強(qiáng)度、高的持久強(qiáng)度和高的微觀組織穩(wěn)定性。1.3.1超臨界機(jī)組主蒸汽管道、高溫再熱蒸汽管道選用P91；超超臨界機(jī)組主蒸汽管道選用P92、高溫再熱蒸汽管道選用P92或P91。具有相同溫度的高溫集箱、高溫管件及導(dǎo)汽管的選材可參考選用P92或P91。P91制作集箱、管道的服役溫度≤600℃；P92制作集箱、管道的服役溫度≤621℃。1.3.2400℃-500℃間的導(dǎo)汽管、聯(lián)箱選用P12/15CrMoG；500℃-550℃間的導(dǎo)汽管、聯(lián)箱選用P22/12Cr2MoG、12Cr1MoVG。材料的性能和最高使用溫度見附錄A中表A1。1.4高溫蒸汽管道、高溫再熱蒸汽管道、高溫集箱、高溫管件及導(dǎo)汽管的材質(zhì)驗(yàn)收1.4.1高溫蒸汽管道、高溫再熱蒸汽管道、高溫集箱及導(dǎo)汽管用無縫鋼管的技術(shù)要求及質(zhì)量檢驗(yàn)應(yīng)滿足GB5310的規(guī)定。1.4.2高溫管件技術(shù)要求及質(zhì)量檢驗(yàn)按ASMESA182執(zhí)行，大直徑三通可參照DL473執(zhí)行，彎管可參照DL/T515執(zhí)行，管件可參照DL/T695執(zhí)行。1.4.3進(jìn)口鋼管的技術(shù)要求及質(zhì)量檢驗(yàn)應(yīng)符合供貨國標(biāo)準(zhǔn)或訂貨技術(shù)協(xié)議，同時(shí)應(yīng)滿足GB5310的規(guī)定。1.4.49-12%Cr鋼制高溫蒸汽管道、高溫再熱蒸汽管道、高溫集箱及導(dǎo)汽管用無縫鋼管的硬度還應(yīng)符合DL/T438-2009的規(guī)定。1.5高溫蒸汽管道、高溫再熱蒸汽管道、高溫集箱、高溫管件及導(dǎo)汽管常用鋼牌號(hào)、特性及其主要應(yīng)用范圍見附錄A中表A1。表A1汽水管道、集箱和鍋爐受熱面鋼管常用鋼鋼號(hào)、特性及其主要應(yīng)用范圍鋼號(hào)與技術(shù)條件特性主要應(yīng)用范圍類似鋼號(hào)20GGB5310—2008在450℃以下具有滿意的強(qiáng)度和抗氧化性能，但在470℃～480℃高溫下長期運(yùn)行過程中，會(huì)發(fā)生珠光體球化和石墨化。冷熱加工性能和焊接性能良好，無回火脆性。壁溫≤430℃的蒸汽管道、集箱；壁溫≤460℃的受熱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(?SN)、CT20(ГOCT)15MoG/20MoGGB5310—2008成分最簡單的低合金熱強(qiáng)鋼，正火后的組織為鐵素體+珠光體，有時(shí)有少量貝氏體。其熱強(qiáng)性和腐蝕穩(wěn)定性優(yōu)于碳素鋼，工藝性能與碳素鋼差異不大。焊接性能良好，焊前需預(yù)熱，焊后需熱處理。在500℃～550℃長期運(yùn)行會(huì)產(chǎn)生珠光體球化和石墨化，導(dǎo)致鋼的蠕變強(qiáng)度和持久強(qiáng)度降低，甚至引起鋼管的脆性斷裂。壁溫≤450℃的蒸汽管道；壁溫≤480℃鍋爐受熱面管T1、P1/T1a(ASME)STBA12/STPA13(JIS)16Mo3（ISO、EN）15Mo3(DIN)、15020(?SN)、16M(ЧМТУ)20MnG/25MnGGB5310—2008在室溫與中溫具有較高的強(qiáng)度。450℃以下的強(qiáng)度明顯高于20G，略高于15MoG/20MoG?？寡趸阅芘c20G相當(dāng)，450℃以上的持球強(qiáng)度低于15MoG/20MoG。工藝性能良好，但錳含量過高時(shí)，鋼的韌性下降，焊接性能變差。壁溫≤430℃的蒸汽管道、集箱；壁溫≤460℃的受熱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材料為中溫和高溫壓力容器用碳鋼中厚板，抗拉強(qiáng)度為485MPa級(jí)。鋼板經(jīng)950℃正火，性能和質(zhì)量應(yīng)符合SA515技術(shù)規(guī)范。焊制鋼管的工藝、性能和質(zhì)量應(yīng)符合SA672技術(shù)規(guī)范。超臨界機(jī)組冷再管道。12CrMoG/15CrMoGGB5310—2008正火+回火后的組織為鐵素體+珠光體，有時(shí)有少量貝氏體。在480℃～540℃下具有足夠的熱強(qiáng)性和組織穩(wěn)定性，綜合性能良好，無熱脆性現(xiàn)象，無石墨化傾向。冷熱加工性能和焊接性能良好。在520℃以下，具有較高的持久強(qiáng)度和良好的抗氧化性能，但長期在500℃～550℃運(yùn)行會(huì)發(fā)生珠光體球化，使強(qiáng)度下降。壁溫≤520℃的蒸汽管道、集箱；壁溫≤550℃的受熱面管子T2、P2/T12、P12(ASME)STBA20/STBA22(JIS)13CrMo4-5(ISO)13CrMo4-5、13CrMo5-5(EN)12MX/15XM(ГОСТ)13CrMo44(DIN)15CD2(法國)12Cr1MoVGGB5310—2008鋼中加入少量的釩，可降低鉻、鉬元素由鐵素體向碳化物中轉(zhuǎn)移的速度，提高鋼的組織穩(wěn)定性和熱強(qiáng)性，彌散分布的釩的碳化物可以強(qiáng)化鐵素體基體。正火+回火后的組織為鐵素體+貝氏體或鐵素體+珠光體或鐵素體+貝氏體+珠光體。該鋼在580℃時(shí)仍具有高的熱強(qiáng)性和抗氧化性能，并具有高的持久塑性。冷熱加工性能和焊接性能較好，但對(duì)熱處理規(guī)范敏感性較大，常出現(xiàn)沖擊吸收能量不均勻現(xiàn)象。在500℃～700℃回火時(shí)具有回火脆性現(xiàn)象；長期在高溫下運(yùn)行，會(huì)出現(xiàn)珠光體球化以及合金元素向碳化物轉(zhuǎn)移，使熱強(qiáng)性能下降。壁溫≤550℃的蒸汽管道、集箱；壁溫≤580℃的受熱面管子12Х1MФ(ГОСТ4543)13CrMoV42(DIN)15225(?SN)表A1(續(xù))鋼號(hào)與技術(shù)條件特性主要應(yīng)用范圍類似鋼號(hào)15Cr1Mo1V(15X1M1Φ)俄羅斯鋼號(hào)。與12Cr1MoV鋼相比，含鉬量有所提高，故熱強(qiáng)性能稍高，在450℃～550℃，其持久強(qiáng)度比12Cr1MoV鋼高19.6MPa，570℃時(shí)高9.8MPa，但持久塑性稍低于12Cr1MoV鋼。該鋼在570℃以下長期使用時(shí)，組織穩(wěn)定，且具有良好的抗氧化性能。焊接性能與12Cr1MoV鋼相當(dāng)。存在的問題是有些爐號(hào)鋼的沖擊吸收能量較低，焊縫易出現(xiàn)裂紋，且鋼中含有0.013%～0.08%的殘鋁對(duì)鋼的韌性不利。壁溫≤580℃的蒸汽管道和集箱12Cr2MoGGB5310—2008非常成熟的低合金熱強(qiáng)鋼。正火+回火后的組織為鐵素體+貝氏體或鐵素體+珠光體或鐵素體+貝氏體+珠光體；若進(jìn)行等溫退火，則組織為鐵素體+珠光體。具有良好的冷熱加工性能和焊接性能。長期在540℃以上運(yùn)行，會(huì)出現(xiàn)碳化物從鐵素體基體中析出并聚集長大現(xiàn)象，導(dǎo)致鋼的蠕變強(qiáng)度和持久強(qiáng)度降低。壁溫≤580℃的過熱器管、再熱器管；壁溫≤570℃的蒸汽管道、集箱T22、P22(ASME、ASTM)STBA24、STPA24(JIS)10CrMo9-10(ISO、EN)HT8(SANDVIK)SA6911-1/4CrCL22材料為高溫高壓用帶縱焊縫低合金焊接鋼管。鋼板經(jīng)正火+回火，性能和質(zhì)量應(yīng)符合SA387技術(shù)規(guī)范。焊制鋼管的工藝、性能和質(zhì)量應(yīng)符合SA691技術(shù)規(guī)范。超超臨界機(jī)組冷再管道。12Cr2MoWVTiB(鋼102)GB5310—2008屬貝氏體低合金熱強(qiáng)鋼。正火+回火后的組織為貝氏體，具有良好的綜合力學(xué)性能、工藝性能和相當(dāng)高的持久強(qiáng)度，組織穩(wěn)定性高，于620℃經(jīng)5000h時(shí)效后，力學(xué)性能無明顯變化。但該鋼易出現(xiàn)混晶組織，且蒸汽側(cè)氧化較嚴(yán)重（即使用于亞臨界鍋爐的高溫再熱器管）。壁溫≤600℃的過熱器管和再熱器管12Cr3MoVSiTiB(П-11)GB5310—2008屬貝氏體熱強(qiáng)鋼。在600℃有足夠高的持久強(qiáng)度和抗氧化性能，無熱脆傾向，組織穩(wěn)定性高，長期時(shí)效后無熱脆傾向。對(duì)正火加熱溫度較為敏感，回火后冷卻速度對(duì)鋼的性能無明顯影響。該鋼工藝性能稍差。壁溫≤600℃的過熱器管和再熱器管

07Cr2MoW2VNbBGB5310—2008屬貝氏體低合金熱強(qiáng)鋼。正火+回火后的組織為貝氏體，具有良好的綜合力學(xué)性能、工藝性能和相當(dāng)高的持久強(qiáng)度，組織穩(wěn)定性高，在580℃下長期服役具有良好的綜合力學(xué)性能、相當(dāng)高的持久強(qiáng)度（580℃/105h持久強(qiáng)度≥101MPa），高溫?zé)煔飧g與抗蒸汽氧化性能與T22鋼相近。焊接前應(yīng)預(yù)熱，焊后熱處理。壁溫≤600℃的水冷壁管，也可用于壁溫≤600℃過熱器和再熱器管，T/P23（ASME）STBA23（JIS）7CrWVMoNb9-6（EN）HCM2S（日本住友金屬）

表A1(續(xù))鋼號(hào)與技術(shù)條件特性主要應(yīng)用范圍類似鋼號(hào)15Ni1MnMoNbCuGB5310—2008通常將15Ni1MnMoNbCu稱之為WB36，為VOLLOREC＆MANNESMANN，簡寫V&M（瓦盧瑞克?曼內(nèi)斯曼鋼管公司）生產(chǎn)的Ni-Cu-Mo低合金鋼。。該鋼具有較高的室溫、中溫強(qiáng)度，用于鍋爐給水管道可使管壁厚度減薄，從而有利于加工、制造、安裝和運(yùn)行。由于鋼中含有Cu，因此提高了鋼的抗腐蝕性能，但通常含Cu鋼具有紅脆性，為了避免在熱成型過程中的脆性，將Cu/Ni比控制在0.5左右。該鋼的焊接性能良好。壁溫≤450℃的集箱、鍋筒、壓力容器等。WB36(V&M)T/P36、F36(ASME)15NiCuMoNb5-6-4（EN）15NiCuMoNb5(VdTUV)591（BS）X20CrMoV121(F12)屬12%鉻型馬氏體熱強(qiáng)鋼，具有良好的高溫強(qiáng)度和抗氧化性能，但工藝性能較差，在鍛造軋制和焊接時(shí)易產(chǎn)生裂紋。鋼的熱強(qiáng)性能低于鋼102和П-11鋼壁溫540℃～560℃的集箱和蒸汽管道HT9(SANDVIK)1X12B2MΦ(ГОСТ)2X12MΦBP(ГОСТ)X20CrMoWV121(DIN)1Cr9Mo1屬馬氏體型熱強(qiáng)鋼。由于鋼中含鉻量較高，因此抗氧化和抗腐蝕性能優(yōu)于低合金鋼，鋼的熱強(qiáng)性能高于2.25Cr-1Mo，但低于12Cr1MoV。焊接性能較差，且有空淬現(xiàn)象。壁溫≤650℃的再熱器管T9/P9(ASME)X11CrMo9-1+1（EN）STBA26、STPA26(JIS)X12CrMo91(德國)HT7(SANDVIK瑞典)1Cr9Mo2HCM9M是9Cr-2Mo型鐵素體鋼，是日本三菱重工和住友金屬株式會(huì)社聯(lián)合研制的。該鋼具有高的抗氧化和抗高溫蒸汽腐蝕性能，并具有更高的熱強(qiáng)性和組織穩(wěn)定性。壁溫≤650℃的過熱器管、再熱器管壁溫≤600℃的、集箱和導(dǎo)汽管HCM9M(日本住友)10Cr9Mo1VNbNGB5310—2008馬氏體型熱強(qiáng)鋼。T/P91高的Cr量大大提高了鋼的抗氧化、抗腐蝕性，Cr、Mo、Mn元素的加入保證了鋼的基體強(qiáng)度，少量的N與V、Nb在鋼中可形成氮化物或復(fù)合碳/氮化物Nb（C、N）產(chǎn)生沉淀強(qiáng)化效應(yīng)。低的含C量增強(qiáng)了鋼的組織穩(wěn)定性，Mo可提高鋼的再結(jié)晶溫度，延緩高溫運(yùn)行下馬氏體的分解。該鋼具有良好的高溫強(qiáng)度和抗氧化、抗蒸汽腐蝕性能。焊接時(shí)應(yīng)采用低的線能量，嚴(yán)格執(zhí)行焊接工藝。壁溫≤650℃的過熱器管、再熱器管；壁溫≤620℃的蒸汽管道、集箱T91/P91、F91(ASME)X10CrMoVNb9-1(EN)X10CrMoVNb9-1(ISO)STBA26(JIS)TUZ10CDVNb09.01(NFA-49213)10Cr9MoW2VNbBNGB5310-2008馬氏體型熱強(qiáng)鋼，由日本新日鐵公司研發(fā)。T/P92是在T／P91鋼的基礎(chǔ)上，添加2%W，降低Mo含量，W、Mo同時(shí)添加可有效提高鋼的持久強(qiáng)度，微量的B可增加鋼的晶界強(qiáng)度。該鋼具有良好的高溫強(qiáng)度和抗氧化、抗蒸汽腐蝕性能。C含量的降低可提高組織穩(wěn)定性和焊接性能。與T／P91一樣，焊接時(shí)應(yīng)采用低的線能量，嚴(yán)格執(zhí)行焊接工藝，焊后需盡快熱處理。壁溫≤650℃的過熱器管、再熱器管；壁溫≤621℃的蒸汽管道、集箱T/P92、F92（ASME）NF616（日本新日鐵公司）STPA29（JIS）X10CrWMoVNb9-2（EN）10Cr11MoW2VNbCu1BNGB5310-2008馬氏體型耐熱鋼，由日本住友金屬研發(fā)。與T/P92鋼相比，提高了Cr含量、添加了Cu、提高了W、降低了Mo含量，其余元素的含量與T/P92幾乎相同。正火+回火后為回火馬氏體，持久強(qiáng)度高于T/P91低于T/P92，抗蒸汽氧化/高溫?zé)煔飧g性能與T／P92鋼相當(dāng)，但明顯優(yōu)于T／P91。焊接時(shí)應(yīng)采用低的線能量，嚴(yán)格執(zhí)行焊接工藝，焊后需盡快熱處理。壁溫≤650℃的過熱器和再熱器管；壁溫≤621℃的蒸汽管道和集箱。T/P122、F122（ASME）HCMl2A（日本住友公司）SUS410J3TB（單相鋼）（METI-日本通產(chǎn)經(jīng)濟(jì)省）SUS410J3DTB（雙相鋼）（METI-日本通產(chǎn)經(jīng)濟(jì)?。?1Cr9Mo1W1NbBNGB5310-2008馬氏體型耐熱鋼，由歐洲煤炭鋼鐵協(xié)會(huì)研發(fā)。成分與T/P92非常相近，僅有W、Mo含量有微小差異。正火+回火后為回火馬氏體，610℃下持久強(qiáng)度高于T/P91低于T/P92，抗蒸汽氧化/高溫?zé)煔飧g性能與T／P92鋼相當(dāng)。焊接性能與T/P92相同。壁溫≤650℃的過熱器和再熱器管；壁溫≤621℃的蒸汽管道和集箱。T/P911、F911（ASME）X11CrMoWVNb9-1-1（EN）E911（歐洲煤炭鋼鐵協(xié)會(huì)）07Cr19Ni10GB5310—200818Cr-8Ni型奧氏體耐熱鋼。600℃以上的持久強(qiáng)度高于TP321H低于TP347H，抗蒸汽氧化/高溫?zé)煔飧g性能與TP321H、TP347H相當(dāng)，冷變形能力、焊接性能良好，但對(duì)晶間腐蝕比較敏感。晶粒度7級(jí)或粗于7級(jí)。壁溫≤670℃的過熱器和再熱器管TP304H(ASME)X6CrNi18-10（EN）SUS304HTB(JIS)X7CrNi18-9（ISO）07Cr19Ni11TiGB5310—2008用鈦穩(wěn)定的18Cr-8Ni型奧氏體耐熱鋼。600℃以上的持久強(qiáng)度低于TP304H與TP347H，抗蒸汽氧化/高溫?zé)煔飧g性能與TP304H、TP347H相當(dāng)，冷變形能力、焊接性能良好。晶粒度7級(jí)或粗于7級(jí)。壁溫≤670℃的過熱器和再熱器管TP321H(ASME)X6CrNiTi18-10（EN）SUS321HTB(JIS)X7CrNiTi18-10（ISO）12X18H12T(ГОСТ)07Cr18Ni11NbGB5310—2008用鈮穩(wěn)定的18Cr-8Ni型奧氏體耐熱鋼。持久強(qiáng)度高于TP304H與TP321H，抗蒸汽氧化/高溫?zé)煔飧g性能與TP304H、TP347H相當(dāng)，冷變形能力、焊接性能良好。晶粒度7級(jí)或粗于7級(jí)。壁溫≤670℃的過熱器和再熱器管TP347H(ASME)X7CrNiNb18-10（EN）SUS347HTB(JIS)X7CrNiNb18-10（ISO）08X18H12Б(ГОСТ)08Cr18Ni11NbFGGB5310—2008相對(duì)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。主要在鋼管制作中采用了細(xì)化晶粒工藝，鋼的晶粒度7-10級(jí)，增強(qiáng)了鋼的蒸汽氧化抗力，同時(shí)持久強(qiáng)度高于TP347H。晶粒度7-10級(jí)。壁溫≤670℃的過熱器和再熱器管TP347HFG(ASME)0Cr17Ni12Mo2GB13296—2007含2%～3%鉬