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无缝钢管

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高压锅炉管的材质有哪些?高压锅炉管3大类常用材质

  高压锅炉管常用材质可归纳为三大类,每类下列出典型钢号、标准体系、推荐使用温度/压力区间及主要特点,供设计或采购时快速“对号入座”。

  优质碳素结构钢

  20G(GB 5310)

  成分:C 0.17–0.24 %,Si 0.17–0.37 %,Mn 0.35–0.65 %;P、S ≤0.040 %

  性能:σb 410–550 MPa,450 ℃以下抗氧化,焊接性优良

  用途:水冷壁、省煤器、低温过热器联箱,≤450 ℃、≤10 MPa 区段用量最大

  相近国外牌号:ASTM A106 Gr.B、DIN St45.8/Ⅲ

  20MnG / 25MnG(GB 5310)

  在 20G 基础上提高 Mn 含量常温及高温屈服强度各提高约 15 %,用于壁温 ≤460 ℃ 的联箱或管道。

  低-中合金耐热钢(Cr-Mo、Cr-Mo-V 系,性价比最高)

钢号典型成分(%)推荐使用温度特点与典型部位对应 ASTM/EN
15MoG0.3 Mo≤480 ℃0.5 %Mo 钢,抗石墨化好;低温再热器A335 P1
15CrMoG1 Cr-0.5 Mo500–540 ℃成熟、成本低;高温过热器、主汽 ≤14 MPaA335 P11
12Cr2MoG2.25 Cr-1 Mo≤560 ℃抗硫化、抗氢蚀;再热器、石化伴热A335 P22
12Cr1MoVG1 Cr-0.3 Mo-0.25 V540–580 ℃蠕变强度高,国产机组主汽/再热主流
10Cr9Mo1VNb (P91)9 Cr-1 Mo-V-Nb≤600 ℃/28 MPa9 %Cr 马氏体,持久强度比 P22 高 3 倍;超临界主汽、过热器A335 P91
10Cr9MoW2VNb (P92)9 Cr-1.8 W-V-Nb≤620 ℃/35 MPaW 固溶强化,持久强度再 +10 %;超超临界主汽、再热器A335 P92
12Cr3MoVSiTiB (钢研 102)3 Cr-1 Mo-V-Ti-B≤600 ℃国产贝氏体钢,抗蒸汽氧化;过热器、再热器

  注:含 Cr ≥2.25 % 即可在表面生成 Cr₂O₃ 保护膜,显著减缓 550 ℃ 以上氧化皮剥落;P91/P92 的碳当量低,预热 200–250 ℃ 即可焊接,吨价仅比 20G 高 2–3 倍,远低于镍基合金,因此成为 580–620 ℃ 区间“首选”材料 。

  不锈钢与镍基合金(腐蚀/极端温度场合)

钢号类型温度上限特点与用途标准
1Cr18Ni9 (304H)奥氏体650 ℃耐氧化、耐氯化物腐蚀;尾部烟道、强腐蚀段GB 13296 / A213 TP304H
1Cr18Ni11Nb (347H)含 Nb 稳定化650 ℃抗晶间腐蚀,焊接免热处理;过热器、再热器出口A213 TP347H
SP2215新型 20Cr-25Ni-6Mo-N700 ℃国产奥氏体耐热合金,持久强度比 347H 高 30 %;700 ℃ 超超临界GB/T 5310-2023 新增牌号
Inconel 625Ni-Cr-Mo800 ℃ 以上耐高硫、高氯、高应力,价格约为 Cr-Mo 钢 8–10 倍;极端腐蚀/氧化段ASTM B444

  选材速查表(按蒸汽参数)

机组类型蒸汽温度/压力推荐材质
高压锅炉≤540 ℃/10–14 MPa15CrMoG、12Cr2MoG
超高压/亚临界540–570 ℃/17–20 MPa12Cr1MoVG、P22
超临界580–600 ℃/24–28 MPaP91 (10Cr9Mo1VNb)
超超临界≥600 ℃/28–35 MPaP92、P122、SP2215
含硫/氯腐蚀550–650 ℃304H、321H、347H
极端氧化≥700 ℃Inconel 625、800H

  执行标准一览

  中国:GB/T 5310-2023《高压锅炉用无缝钢管》;

  美国:ASME SA-335/SA-213(ASTM A335/A213);

  欧洲:EN 10216-2;

  日本:JIS G 3458(STPA)、G 3462(STBA)。

  订货注意点

  除化学成分、室温拉伸外,必须逐根做水压(P ≥ 1.5×设计压力)、扩口、压扁;

  成品应为热处理状态(正火+回火或淬火+回火),晶粒度 4–10 级,脱碳层 ≤0.3 mm;

  对于 P91/P92 等马氏体钢,需控制 N/Al 比、δ-铁素体 ≤1 %,并对焊接接头做 750 ℃×2 h 回火 。

  通过以上分类与性能对照,可根据锅炉设计温度、压力、腐蚀环境及成本预算,快速锁定最合适的高压锅炉管材质。

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