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无缝钢管

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合金无缝钢管:高压锅炉耐腐蚀核心材料选型指南

  高压锅炉用合金无缝钢管的耐腐蚀选材,必须同时兼顾“高温强度”和“抗腐蚀”双重要求,结合最新标准与工业实践,可按“先定工况→再定合金体系→最后定牌号/标准”三步完成选型。

  先定工况——把腐蚀变量量化

  介质:除常规水蒸气外,重点看是否含 O₂、CO₂、H₂S、SO₄²⁻、Cl⁻(尤其>100 mg/L 的 Cl⁻ 会诱发点蚀、应力腐蚀)。

  温度:≥450 ℃时,碳钢氧化膜失去保护;≥580 ℃时,需用 9 %Cr 及以上马氏体钢或奥氏体不锈钢

  压力:≥10 MPa 即进入高压锅炉范畴,壁厚裕量小,必须选抗蠕变钢

  pH 与流速:pH<6 或流速>2 m/s,会加速冲刷-腐蚀协同破坏

  再定合金体系——“耐蚀×高温”四档方案

工况组合合金体系典型牌号(中/美标对照)耐蚀机理温度上限参考标准
高温+低腐蚀铬钼钢15CrMoG / P11、12Cr1MoV / P22Cr 形成 Cr₂O₃ 膜,Mo 固溶强化580 ℃GB/T 5310、ASTM A335
高温+中腐蚀高铬马氏体10Cr9MoW2VNb / P91、P929 %Cr 膜+Nb/V 析出强化,抗蒸汽氧化620 ℃GB/T 5310、ASTM A335
高温+高Cl⁻奥氏体不锈钢06Cr19Ni10 / 304、022Cr17Ni12Mo2 / 316LCr-Ni 钝化膜,Mo 抑制点蚀650 ℃GB/T 14976、ASTM A312
超临界+高硫高镍合金15Ni1MnMoNbCu、Inconel 617、Alloy 800HNi 提升碱性与硫化物膜稳定性700 ℃GB/T 5310、ASTM B407

  最后定牌号——给出 2025 版高压锅炉“耐腐蚀”首选短名单

  15Ni1MnMoNbCu(GB/T 5310-2023 新增)

  成分:Ni 1.0-1.3 %、Cu 0.5-0.8 %、Mo 0.25-0.5 %、Nb 0.015-0.045 %

  特点:在 400-500 ℃、高压湿蒸汽中耐点蚀与流蚀能力优于传统 15CrMoG;焊接热输入≤15 kJ/cm 可免后热处理,现场施工便利。

  P91(10Cr9MoW2VNb)

  9 %Cr 马氏体,600 ℃/10⁵ h 持久强度≥90 MPa;蒸汽侧氧化速率<0.05 mm/10⁴ h;适用于主蒸汽、再热器热段

  316L(022Cr17Ni12Mo2)

  当锅炉补水 Cl⁻>200 mg/L 或海水冷却泄漏风险高时,用于 550 ℃以下过热器管束;需固溶处理+酸洗钝化,焊接用低热输入+背面氩气保护。

  2205 双相钢(S31803)

  22 %Cr-5 %Ni-3 %Mo,PREN≥35;在含 H₂S 0.01 MPa 分压、Cl⁻ 10 g/L 条件下 SSC 临界应力≥0.8σs;可用于燃气锅炉低温再热段或烟气冷凝器,成本比 316L 高约 25 %,但寿命翻倍。

  选型流程 10 分钟速用表

  采集数据:温度、压力、O₂/CO₂/H₂S/Cl⁻ 含量、pH、流速。

  计算 PREN(耐点蚀当量)需求:

  PREN = Cr + 3.3Mo + 16N;Cl⁻>1000 mg/L 时,PREN≥30 才安全。

  对号入座:

  若 T≤580 ℃、Cl⁻≤100 mg/L → 选 15CrMoG 或 P11;

  若 T≤620 ℃、Cl⁻≤500 mg/L → 选 P91;

  若 Cl⁻>500 mg/L 或 pH<6 → 选 316L 或 2205;

  若 T≥620 ℃且含硫 → 选 15Ni1MnMoNbCu 或 Inconel 系列。

  要求供应商随货提供:

  HIC(A/B/C 三个试样平均值 CLR≤10 %)与 SSC(四点弯曲 720 h 不开裂)报告;

  EN 10204 3.2 证书,确保可追溯;

  固溶/正火+回火热处理曲线记录。

  现场防腐蚀补充措施

  停机湿保养:用氮气或联氨-氨水钝化,控制溶解氧<20 μg/L;

  内壁预膜:新管投运前 80 ℃热态循环 0.2 %柠檬酸+0.05 %抗坏血酸 4 h,形成 Fe₃O₄ 保护膜;

  在线监测:安装电阻腐蚀探针,实时记录腐蚀速率,>0.1 mm/a 即报警更换。

  按以上指南,可在保证高温强度的同时,把高压锅炉管的腐蚀失重速率控制在 <0.02 mm/a,实现 15 年免更换目标

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