高压锅炉管

　　高压锅炉管是电站锅炉、石化裂解装置等高温高压工况下不可替代的“血管”，其设计、选材、制造、检验环节远比普通钢管严苛，天津大无缝钢管从“标准-材质-性能-工艺-失效-选型”六个维度系统梳理，方便工程人员快速定位关键信息。

　　标准体系与最新版本

体系	最新版本及强制程度	覆盖钢级	核心加严项
中国	GB/T 5310-2023（强制）	25 个钢号，新增 10Cr11Co3W3NiMoVNbN 等 3 个 650 ℃级钢	100 % 超声 U2，晶粒度 ≥ 7 级，脱碳层 ≤ 0.3 mm
ASME	SA-213/SA-335 2023	T/P91、T/P92、T/P122、T/P23 等	高温屈服 σ≥ 415 MPa（600 ℃），允许 0.07 % N
EN	EN 10216-2:2022	7CrMoVTiB10-10、X10CrMoVNb9-1 等	+20 ℃ KV 2 ≥ 40 J，晶间腐蚀 ISO 3651-2
ISO	ISO 9327-2:2021	与 EN 基本对应，但夹杂物 A+C ≤ 2.5 级	非金属夹杂物严于 GB

　　常用钢级化学成分-温度上限-强度指标

　　（下列数据取自 GB/T 5310-2023 表 4、表 8 及附录 C）

钢号	主要合金元素 %	常温 R m /MPa	550 ℃ σ 0.2 /MPa	600 ℃ σ 0.2 /MPa	推荐上限温度
20G	C 0.17-0.23，Mn 0.35-0.65	≥ 410	—	—	450 ℃
15CrMoG	Cr 0.80-1.10，Mo 0.40-0.55	≥ 440	≥ 186	—	560 ℃
12Cr1MoVG	Cr 0.90-1.20，Mo 0.25-0.35，V 0.15-0.30	≥ 490	≥ 187	≥ 127	580 ℃
10Cr9Mo1VNbN	Cr 8.0-9.5，Mo 0.85-1.05，V 0.18-0.25，Nb 0.06-0.10	≥ 585	≥ 235	≥ 170	650 ℃
10Cr11Co3W3NiMoVNbN	Cr 10.0-11.5，Co 2.5-3.5，W 2.5-3.5	≥ 620	≥ 270	≥ 200	680 ℃（超超临界）

　　关键工艺与质量控制

　　冶炼：必须采用电炉+LF/VD 或电炉+ESR，P≤0.015 %、S≤0.010 %，加严钢种要求 P≤0.010 %。

　　管坯：剥皮量 ≥ 5 mm，表面缺陷修磨斜度 ≤ 1:5。

　　热轧：

　　12Cr1MoVG 穿孔温度 1100-1160 ℃，终轧 ≥ 900 ℃，轧后空冷+回火。

　　P91 类需在线正火（1040 ℃风冷）+回火（760 ℃），晶粒度 5-7 级。

　　冷拔：变形量 ≤ 25 %，需中间退火（≥ 850 ℃），防止马氏体裂纹。

　　热处理制度（GB/T 5310-2023 表 7）：

　　20G：880-940 ℃正火；

　　15CrMoG：正火 900-960 ℃ + 回火 680-730 ℃；

　　10Cr9Mo1VNbN：正火 1040-1100 ℃ + 回火 730-800 ℃。

　　无损检测：

　　超声 GB/T 5777 U2 级，壁厚/外径 ≥ 0.3 时采用纵波+横波；

　　涡流或漏磁可替代水压，但验收等级 ≥ E4/F2。

　　表面：外表面粗糙度 Ra ≤ 12.5 µm，内孔如需 Ra ≤ 6.3 µm，可加内镗或冷轧。

　　高温持久强度与寿命评估

　　Larson-Miller 参数法（C=20）示例：

　　P91：σ 100 000 h/600 ℃ = 94 MPa；

　　12Cr1MoVG：σ 100 000 h/580 ℃ = 78 MPa；

　　20G：σ 100 000 h/450 ℃ = 38 MPa。

　　工程上取安全系数 1.5，则 P91 在 600 ℃ 允许应力 ≈ 63 MPa。

　　常见失效模式与预防措施

　　蒸汽侧氧化皮剥落：≥ 570 ℃ 时 Cr 氧化物膜破裂，采用 9 %Cr 钢或内喷 Cr 涂层。

　　烟气侧高温腐蚀（Cl、S）：Cr≥10 %、Co-W 协同提高耐蚀；控制过量空气系数 ≤ 1.2。

　　疲劳-蠕变交互：启停炉频繁机组选用 P92 或 11Cr-Co-W 钢，降低热膨胀系数。

　　再热裂纹（P91 焊缝）：焊后冷却到 100 ℃ 立即升温至 760 ℃ 回火；控制 PWHT 时间 ≤ 6 h。

　　快速选型流程

　　步骤 1：确定侧别

　　水冷壁/省煤器 ≤ 450 ℃ → 20G

　　低温过热器 480-560 ℃ → 15CrMoG

　　高温过热器/再热器 580-610 ℃ → 12Cr1MoVG

　　超超临界 620-650 ℃ → P91/P92

　　700 ℃示范机组 → 10Cr11Co3W3NiMoVNbN 或镍基 617

　　步骤 2：按压力等级取壁厚

　　公式：t ≥ (P·D) / (2[σ]·η + P) + C

　　其中 η=1.0（无缝），C=1 mm 腐蚀裕量，[σ] 取上文持久强度/1.5。

　　步骤 3：验证工艺

　　内径 ≤ 50 mm 可选冷拔，提高表面质量；

　　外径 ≥ 219 mm 建议热扩+在线正火，保证全长性能均匀。

　　采购与交货要点

　　合同须注明：标准版本（GB/T 5310-2023 非 1995）、钢号、尺寸级别（普通/高级）、热处理状态、是否加做高温拉伸。

　　质保书内容：熔炼号、热处理批号、常温+高温拉伸、冲击、硬度、晶粒度、脱碳层、无损报告、氧化皮厚度（可选）。

　　包装：两端塑料帽，免熏蒸钢框或 VCI 防锈纸，海运需加干燥剂。

　　总结

　　高压锅炉管的核心是“选对钢、控住碳、做正火、查无损、算寿命”，只要按 GB/T 5310-2023 或 ASME 最新版把住化学成分、热处理、无损三关，就能保证 10 万小时级高温服役安全。