鍋爐金屬材料

1、鍋爐金屬材料1材料分類    常用的有金屬材料和非金屬材料。金屬材料有碳鋼、合金鋼、有色金屬、鑄鐵及其合金。其中應(yīng)用最為廣泛的是碳鋼和合金鋼。如將鋼按用途來劃分，有結(jié)構(gòu)鋼（建筑及工程用鋼或結(jié)構(gòu)用鋼，如鍋爐中的鋼結(jié)構(gòu)等）、工具鋼（各種量具、刃具、模具鋼等）和特殊性能鋼（耐熱鋼、不銹耐酸鋼及電工用鋼）；按質(zhì)量來劃分則有普通鋼、優(yōu)質(zhì)鋼和高級優(yōu)質(zhì)鋼三類；按冶煉方法、鋼液脫氧程度和鑄錠工藝的不同來劃分則有沸騰鋼、鎮(zhèn)靜鋼（脫氧完全的鋼，化學(xué)成分和力學(xué)性能均勻、焊接性能和抗腐蝕性好，一般用來做較重要的部件；受壓元件用鋼即是）和半鎮(zhèn)靜鋼三類；此外還有其余種類的如按金相組織分類方法（下面介紹

2、耐熱鋼時還要介紹）等。2鍋爐金屬材料性能1）常規(guī)性能    鍋爐常用金屬材料的常規(guī)力學(xué)性能主要有以下幾種：彈性極限：金屬在力的作用下，形狀發(fā)生變化，當力去除后，仍能恢復(fù)原狀的能力稱為彈性；而隨外力而消失的變形稱為彈性變形。在拉伸試驗中，試樣未發(fā)生永久變形時單位面積所承受的最大力就為彈性極限e；強度：強度是指金屬材料抵抗變形和破壞的能力，即金屬材料在外力作用下抵抗變形和斷裂的性能，可分為抗拉強度、抗壓強度、抗剪強度和抗扭強度等。工程上金屬材料的主要強度性能指標是屈服極限s和抗拉強度b。金屬材料在超過s的應(yīng)力下工作，會使零件產(chǎn)生塑性變形；在超過b的應(yīng)力下工作時，會引起零件的斷裂

3、破壞。b是試件被拉斷前的最大負荷Pb與原橫截面積F0之比，b = Pb / F0，單位為MPa；屈服強度或屈服點S是指金屬材料在拉伸試驗中，外力已經(jīng)超過彈性極限e，雖然應(yīng)力不再增加，但試件仍在伸長，試件產(chǎn)生比較明顯的塑性變形，此時的應(yīng)力稱之；塑性：金屬受外力作用產(chǎn)生變形，當外力去掉后變形不恢復(fù)的性能稱為塑性；外力消失而不能恢復(fù)的變形稱為塑性變形，即指材料在外力作用下，不發(fā)生破壞而產(chǎn)生永久變形的抵抗能力，可用延伸率和斷面收縮率表示；延伸率是指試樣拉斷后的總伸長與原始長度的比值的百分比，=L1-L/L*100%，斷面收縮率是指拉斷后斷面面積縮小值與原始面積比值的百分比=F-F1/F*100%；沖擊

4、韌性：金屬材料抵抗瞬間沖擊載荷的能力，一般用擺錘彎曲沖擊試驗來確定；硬度：就是金屬材料的軟硬程度，反應(yīng)金屬材料抵抗壓入物壓陷能力的大小，是金屬表面的局部區(qū)域抵抗塑性變形和破壞的能力，一般有洛氏硬度、布氏硬度、維氏硬度和肖氏硬度等幾種試驗方法。2）鍋爐用鋼的特殊性能    鍋爐常用金屬材料在室溫和高溫下的特殊性質(zhì)有以下幾種：斷裂韌性：A）平面應(yīng)變斷裂韌性KIC是抵抗裂紋發(fā)生擴展的能力，由GB4161規(guī)定的斷裂韌性試驗來確定，主要用于評定較脆的材料；B）裂紋尖端張開位移臨界值C；和C）臨界J積分，JIC按GB2038規(guī)定的方法來確定。B和C專用于評定塑性較好的材料的斷裂韌性。斷

5、口形態(tài)脆性轉(zhuǎn)變溫度FATT：是指材料由韌性向脆性狀態(tài)轉(zhuǎn)化的溫度，由系列沖擊試驗來確定。該溫度可用來確定鍋爐受壓元件的水壓試驗的溫度；無塑性轉(zhuǎn)變溫度NDT：是指在落錘試驗時，材料剛好發(fā)生斷裂的最高溫度，由落錘試驗來確定。該溫度可用來確定鍋爐受壓元件的水壓試驗的溫度；應(yīng)變時效敏感性：該系數(shù)指原始狀態(tài)和應(yīng)變時效（材料冷加工變形后，由于室溫和較高溫度下的材料內(nèi)部脫溶沉淀過程導(dǎo)致性能尤其是沖擊韌性發(fā)生變化的現(xiàn)象稱之）后的沖擊功的平均值之差與原始狀態(tài)的沖擊功的平均值之比，由GB4160規(guī)定的方法來測定；疲勞：長期承受交變載荷作用的零件，在發(fā)生斷裂時的應(yīng)力，遠低于材料的屈服強度，這種現(xiàn)象叫疲勞損壞。金屬材料

6、在無數(shù)次交變載荷作用下，不致引起斷裂的最大應(yīng)力叫做疲勞強度，用-1表示。分為低周疲勞和高周疲勞，低周疲勞是指高應(yīng)變或應(yīng)力、低壽命的疲勞，鍋爐受壓元件材料承受低周疲勞居多；高周疲勞主要是彈性應(yīng)變起決定作用。由相應(yīng)的疲勞試驗來確定；腐蝕疲勞：指在循環(huán)交變應(yīng)力和腐蝕介質(zhì)共同作用下產(chǎn)生的開裂與破壞；熱疲勞：由于溫度的循環(huán)變化，引起熱應(yīng)力的循環(huán)變化，并由此產(chǎn)生的疲勞破壞。若熱應(yīng)力長期工作中多次周期性地作用在材料上，將會引起塑性變形的積累，導(dǎo)致熱疲勞裂紋的產(chǎn)生與擴展，使材料出現(xiàn)損傷破壞。其一般出現(xiàn)在金屬零件的表面，成龜裂狀。鍋爐的減溫器管、省煤器管、再熱器管與水冷壁管等，都會由于溫度的波動及起動、停爐等造

7、成熱疲勞損壞。主要的影響因素是部件本身的溫度差。就鋼來說，其高溫組織穩(wěn)定性越好，其抗熱疲勞能力越高；鋼的線膨脹系數(shù)愈大、導(dǎo)熱系數(shù)愈小，就會造成較大的溫度差和熱應(yīng)力而降低材料的抗熱疲勞性能。珠光體鋼的抗熱疲勞性能高于奧氏體鋼就是這個原因。此外熱疲勞裂紋一般均屬晶內(nèi)破壞，故細晶鋼具有更高的抗熱疲勞性能。蠕變及蠕變強度：在一定溫度和應(yīng)力作用下，隨時間增加發(fā)生緩慢的塑性變形的現(xiàn)象稱為蠕變。材料的蠕變曲線（蠕變變形量和時間的關(guān)系曲線）如圖3，由圖可知，在加載引起瞬間變形（oa）后，蠕變過程分為三個階段：ab段（變形逐漸減慢，稱為減速階段或不穩(wěn)定階段），bc段（變形速度基本恒定，稱為穩(wěn)定階段。此一線段傾角

8、的正切表示蠕變速度），cd段（蠕變加速，稱為最后階段）。當溫度升高或應(yīng)力增大，第二階段會變短或消失。而蠕變極限則是指材料在一定溫度下、在規(guī)定的持續(xù)時間之內(nèi)，產(chǎn)生一定蠕變變形量或引起規(guī)定的蠕變速度，此時所能承受的最大應(yīng)力，有兩種定義方法：一種是以T 1×10-5表示（在T時引起的蠕變速度為1×10-5%/h的應(yīng)力，即是在T溫度，引起規(guī)定蠕變第二階段的形變速度的應(yīng)力值，如1.10-5代表蠕變速度為1.10-5%/h的蠕變強度，鍋爐材料常采用此種表示定義）；或以T 1/105表示（在T時工作105h，其總變形量為1%的應(yīng)力值；如1/105代表經(jīng)100000小時總變形為1%的蠕變強

9、度）。持久強度：在高溫和應(yīng)力長期作用下抵抗斷裂的能力，是指在一定溫度和規(guī)定持續(xù)時間內(nèi)引起斷裂的最大應(yīng)力值，以T t表示，其中T示溫度（），t示時間（h）?；痣姀S的高溫材料一般用T 105表示，即在T運行105h發(fā)生斷裂應(yīng)力值。由于許多鋼在長期高溫運行后，其塑性降低明顯，此時盡管蠕變變形量未到達規(guī)定值，但材料卻提前破壞，呈現(xiàn)出蠕變脆性現(xiàn)象，這是十分危險的。故鍋爐鋼管常以持久強度作為設(shè)計依據(jù)。持久強度和塑性按GB6395規(guī)定的持久試驗來確定。持久強度曲線如圖4，當應(yīng)力一定時，材料運行環(huán)境的絕對溫度和斷裂時間t存在如下關(guān)系式（拉爾森-米勒爾方程）：T（c+lgt）=常數(shù)，c對一定材料為常數(shù)（見表1）

10、，據(jù)此公式可知，溫度越高，壽命越短。因而超溫運行會嚴重影響工件的壽命。表1  不同鋼材的c值鋼種    c值    鋼種    c值低碳鋼    18    18Cr-8Ni奧氏體不銹鋼    18鉬鋼    19    18Cr-8Ni-Mo奧氏體不銹鋼    17Cr-Mo鋼    23    25Cr-20Ni不銹鋼    15Cr

11、-Mo-Ti-B鋼    22    高鉻不銹鋼    24-25持久塑性：通過持久強度試驗，測量試樣在斷裂后的相對伸長率及斷面收縮率，持久塑性是高溫下材料運行的一個重要指標，它反映材料在高溫及應(yīng)力長時間作用下的塑性性能；一般要求持久塑性不得低于3-5%。抗松馳穩(wěn)定性：零件在高溫和應(yīng)力長期作用下，若維持總變形不變，零件的應(yīng)力將隨時間延長而逐漸降低的現(xiàn)象，它是彈性變形自動轉(zhuǎn)成塑性變形的結(jié)果。對緊固件用鋼來說，其抗松馳性能是一個重要的高溫性能指標，一般以抗松馳穩(wěn)定性（即材料抵抗松馳的能力稱之）作為強度計算指標。組織穩(wěn)定性：這是高溫材料的特

12、殊性能，稍后講?？寡趸裕涸诟邷毓ぷ飨碌匿摬暮苋菀着c直接接觸的介質(zhì)發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，如鍋爐過熱器的外表面與煙氣、主蒸汽管道外表面與空氣等都會發(fā)生氧化反應(yīng)，從而使金屬表面產(chǎn)生化學(xué)腐蝕。高溫時，當O2、CO2、H2O等汽體與金屬表面接觸發(fā)生氧化時，如果金屬與氧形成的氧化膜能揮發(fā)或不能完整地覆蓋在金屬表面，則金屬會繼續(xù)被氧化；若氧化膜能象一層致密的保護膜一樣覆蓋在金屬表面，則其可以防止金屬被進一步氧化。鐵的氧化物有三種，即FeO 、Fe3O4 、Fe2O3 。當溫度在570以下時，碳鋼材料表面上形成的氧化膜由Fe2O3和Fe3O4 所組成，這種氧化物較致密，能強烈地防止原子擴散，故其具有一定的抗氧化性。

13、當溫度高于570時，形成的氧化膜由Fe2O3、Fe3O4 和FeO三層所組成，其厚度比例大致為1：10：100，此時的主要氧化物為FeO，這種氧化物不致密，其晶體結(jié)構(gòu)簡單，是鐵原子缺位的固溶體，金屬原子很容易通過空位進行擴散，因而破壞了整個氧化膜的強度，故其抗氧化性差。因此在溫度高于570時，鐵的氧化過程大大加速。提高鋼的高溫抗氧化性能的基本方法是合金化；對加入鋼的中的合金元素應(yīng)滿足下列要求：（1）能在鋼的表面形成一層穩(wěn)定的合金氧化膜，以阻止鐵與氧結(jié)合，為此合金元素的的離子應(yīng)比鐵離子小，比鐵更容易氧化，（2）合金氧化膜應(yīng)與鐵基體結(jié)合緊密，不容易剝落。Al、 Si 、Cr三種元素均可滿足上述要求

14、。    Al、 Si的過多加入會影響鋼的組織穩(wěn)定性，故目前主要加入Cr來提高鋼的抗氧化性能。要使鋼具有足夠的抗氧化性，溫度越高，則所要加入的Cr量越多：在600-650間，約要5%的Cr；800時，約要12%的Cr；950時，約要20%的Cr；1100時，要28%的Cr。但大多數(shù)情況下一般不單獨加Cr，應(yīng)同時加入Cr和Al，Cr和 Si或Cr、Al、Si，這樣一方面可以降低Cr的使用量，另一方面還可提高鋼的熱強性能。    高溫下鋼除了受到氧化外，還可能受到其它氣體，如SO2 、SO3、H2S、H2等的作用，產(chǎn)生諸如（1）硫腐蝕、（2）氫腐蝕以及（3）

15、應(yīng)力腐蝕等高溫腐蝕，如鍋爐受熱面管子在運行過程中，管壁直接與高溫汽水、水和蒸汽接觸，會產(chǎn)生腐蝕現(xiàn)象，引起管子過早破壞。象空氣預(yù)熱器等如在露天下工作，由于煙氣中有SO2，還會產(chǎn)生低溫腐蝕損壞。提高鋼材抗高溫腐蝕性能的措施仍是加入Cr、Al、Si等合金元素最為有效，這些元素加入后一方面形成致密氧化膜起保護作用，另一方面可提高鋼的電極電位，使Fe離子不容易被拉走，材料也不易被腐蝕。如加入11.7% Cr，鋼的電極電位就由負變成正，所以一般的不銹鋼的含Cr量為12-13%。熱脆性：指鋼在某一溫度區(qū)間長期加熱會導(dǎo)致其沖擊韌性顯著降低的現(xiàn)象。其可能的原因是在高溫下沿原奧氏體晶界析出了一層碳化物或氮化物脆性

16、網(wǎng)，如FeS或Cr7C3等。主要影響因素是鋼的化學(xué)成分，含Cr、Mn、Ni等元素的鋼的熱脆傾向大，而加入Mo、W、V等會降低該脆性，在低合金鋼中加入微量元素如B、Ti、Nb也可降低熱脆性。 我也來說兩句 查看全部回復(fù) 最新回復(fù)· kahou (2007-5-13 23:07:57)3鍋爐金屬材料類別1）用于制造鍋爐的金屬材料有如下種類：鍋爐用鋼板、鍋爐用鋼管、鍋爐用鍛件及圓鋼；其它還有鑄鋼件、鑄鐵件、緊固零件及焊接材料等。（1） 鍋爐鋼板：分為汽包鋼板和結(jié)構(gòu)鋼板。A汽包鋼板：是我廠鍋爐的重要受壓元件的材料，留到稍后講。B結(jié)構(gòu)用鋼板：主要用于制造鋼結(jié)構(gòu)，如爐頂板、平臺扶梯、爐頂小室、地

17、腳螺栓和腹板等，（A）碳素結(jié)構(gòu)鋼，按國家標準GB700-1988，共有5種（Q195，Q215A、B，Q235A、B、C、D，Q255A、B，Q275，不僅僅用于結(jié)構(gòu)板，也用于鍛件或緊固件）；（B）優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼（GB699，直接用含碳量表示，不僅僅用于結(jié)構(gòu)板，也用于鍛件或緊固件）；（C）低合金結(jié)構(gòu)鋼，按GB/T1591-94，同樣為五種（Q295A、B，Q345A、B、C、D、E，Q390A、B、C、D、E，Q420A、B、C、D、E，Q460C、D、E）；（D）合金結(jié)構(gòu)鋼（GB3077，不僅僅用于結(jié)構(gòu)板，也用于鍛件或緊固件）    （A）和（C）中的結(jié)構(gòu)鋼，大多含碳量小

18、于0.2%、錳0.8-1.7%、釩0.02-0.2%、鈮0.015-0.060%、鈦0.02-0.2%；我廠也用16Mn和19Mn6等鋼做爐頂板等較重要的部件。（2）受熱面鋼管：是我廠重要的受壓元件材料，留到稍后講。 （3） 鍛件：主要用于生產(chǎn)有關(guān)的鍋筒吊桿、管板、蓋板、管道法蘭等件。見表3（及其它更好的鋼如Cr13型馬氏體不銹鋼和1Cr18Ni9Ti奧氏體不銹鋼）。表3  鍋爐用鍛件鋼的種類    鋼號    標準編號    適用范圍         &

19、#160;  工作壓力（MPa）    壁溫（）碳素鋼    Q235-A, Q235-B    GB700    2.5    350    Q235-C, Q235-D                20，25    GB699    5.9    450合金鋼    12CrMo&#

20、160;   ZBJ98016鍋爐鍛件技術(shù)條件    不限    540    15CrMo            550    12Cr1MoV            565    30CrMo35CrMo            450 

21、   25Cr2MoVA            510（4） 鑄鋼件：鍋爐鑄件主要是閥門及管道附件。機組運行時鑄件承受內(nèi)壓力、靜應(yīng)力，要求保證其有足夠的強度和剛度；對高溫下工作的鑄件，還要求有高的持久強度和蠕變強度，以及良好的熱疲勞性能和一定的抗氧化性。在溫度較高和壓力較大時，一般采用鑄鋼件。表4  鍋爐用鑄鋼件鋼的種類    鋼號    標準編號    適用范圍       

22、     工作壓力（MPa）    壁溫（）碳素鋼    ZG200-400    GB11352    6.3    450    ZG230-450    ZBJ98015    不限    合金鋼    ZG20CrMo    ZBJ98015鍋爐管道附件承壓鑄鋼件技術(shù)條件    不限    510&#

23、160;   ZG20CrMoV            540    ZG15Cr1Mo1V            570（5） 鑄鐵件：分為灰鑄鐵（HT150以上）、可鍛鑄鐵（KTH300-06、KTH300-08、KTH300-10、KTH300-12）和球墨鑄鐵（QT400-18、QT450-10）三種。這三類鑄鐵的適用公稱壓力和介質(zhì)溫度基本上是逐漸升高，但壓力不大于2.5MPa，溫度不高于300。（

24、6）緊固零件：螺栓和螺帽等件主要用于管道法蘭、閥門等需要緊固連接的部件上，以保證機組運行時不漏氣。處于較高溫度下工作的緊固件，是在應(yīng)力松弛的條件下工作的，工作時承受拉伸應(yīng)力，有時也有彎曲應(yīng)力；由于其失效將造成漏汽和停電等重大事故，影響機組安全運行，故對其用鋼有如下要求：高的抗松弛性、高的屈服強度、一定的持久強度和蠕彎強度、高的持久塑性和小的蠕變脆性、具有一定的抗氧化性能。表5  鍋爐用緊固零件鋼的種類    鋼號    標準編號    適用范圍       

25、60;   工作壓力（MPa）    介質(zhì)溫度（）碳素鋼    Q235-A, Q235-B    GB700    1.6    350    Q235-C, Q235-D                20，25    GB699    不限    350    35

26、0;           420合金鋼    40Cr    GB3077    不限    450    35CrMo    JB/T74        500    25Cr2MoVA            500    25

27、Cr2Mo1VA            500    20Cr1Mo1VNiTiB20Cr1Mo1TiB            570    2Cr12WMoVNbB            600（7） 焊接材料：焊接受壓元件所作用的焊條應(yīng)符合GB/T5117碳鋼焊條、GB/T5118低合金鋼焊條、GB983不銹鋼焊條

28、的規(guī)定；焊絲應(yīng)符合GB4242焊接用不銹鋼絲、GB/T8110氣體保護電弧焊用鋼焊絲、GB10045碳鋼藥芯焊絲、GB/T14957熔化焊用鋼絲、GB/T14958氣體保護焊用鋼絲的規(guī)定；焊劑應(yīng)符合GB5293碳素鋼埋弧焊用焊劑、GB12470低合金鋼埋弧焊用焊劑的規(guī)定。2）驗收：用于制造鍋爐的主要材料如鋼板、鋼管和焊接材料等，鍋爐制造廠應(yīng)按有關(guān)規(guī)定進行入廠驗收，合格后方能使用。當然若質(zhì)量穩(wěn)定并取得有關(guān)機構(gòu)產(chǎn)品安全質(zhì)量認可的材料，可免于入廠驗收。3）國外材料：若鍋爐受壓元件采用國外鋼材，應(yīng)符合以下要求：應(yīng)為國外鍋爐用鋼標準所列的鋼號或化學(xué)成分、力學(xué)性能、焊接性能與國內(nèi)允許用于鍋爐的鋼相近，并列

29、入鋼材標準的鋼號或成熟的鍋爐鋼號；應(yīng)按訂貨合同規(guī)定的技術(shù)標準和技術(shù)條件進行驗收，對照國內(nèi)鍋爐鋼標準如其缺少檢驗項目，必要時應(yīng)補做所缺項目的檢驗，合格后方能使用；首次使用前，應(yīng)進行焊接工藝評定和成形工藝試驗，滿足要求后才能使用。4）代用材料：鍋爐受壓元件代用的鋼板和鋼管，應(yīng)采用化學(xué)成分和力學(xué)性能相近的材料，并滿足強度和結(jié)構(gòu)上的要求，并經(jīng)有關(guān)技術(shù)部門同意。4耐熱鋼在高溫時的組織穩(wěn)定性及強化原理1）耐熱鋼在高溫時的組織變化     在室溫時，鋼的組織一般是穩(wěn)定的。但在高溫及應(yīng)力的長期作用下，由于原子擴散過程的加劇，鋼的組織將逐漸發(fā)生變化，從而引起鋼的性能發(fā)生改變，特別是對鋼的高溫

30、強度及塑性產(chǎn)生不利的影響。    耐熱鋼在高溫時表現(xiàn)出來的組織變化有以下四種：珠光體組織球化和碳化物聚集、碳化物結(jié)構(gòu)石墨化、合金元素在固溶體和碳化物之間重新分配、時效并產(chǎn)生新相。  （1）珠光體組織球化和碳化物聚集：珠光體球化是指鋼材經(jīng)高溫長期運行后，珠光體組織中的滲碳體由片狀逐漸變成球狀，并聚集長大。20碳鋼、15CrMo、12Cr1MoV等珠光體耐熱鋼，其原始組織一般為鐵素體加珠光體，所以它們在高溫下最普遍的組織不穩(wěn)定性就是珠光體球化。發(fā)生球化的原因是：球狀滲碳體比片狀的更為穩(wěn)定；因前者的表面積比同體積的球狀滲碳體的大，總表面能較高；在高溫下，由于原

31、子得到能量，活動能力增強，將自發(fā)從高能量狀態(tài)向低能量的狀態(tài)轉(zhuǎn)變。珠光體球化會使鋼的室溫和高溫強度降低，尤其使蠕變極限和持久強度下降，從而加速了高溫部件在運行過程中的蠕變速度，導(dǎo)致破壞加速。如對12Cr1MoV鋼的試驗表明：完全球化后，該鋼的持久強度比未球化的降低約1/3；含Mo量0.5%的鋼在538下使用20年后，蠕變極限下降77%。在火電廠中，引起爆管事故的重要原因往往就是珠光體發(fā)生嚴重球化，因而要對鍋爐鋼管等設(shè)備的材料進行珠光體球化程度監(jiān)督，定期檢查其發(fā)展情況。影響珠光體球化的因素主要是溫度、時間及鋼的化學(xué)成分。溫度高、時間長，則球化嚴重；鋼中加入Cr、Mo、V、Nb、Ti等到合金元素能阻

32、止碳在固溶體中的擴散或形成穩(wěn)定的碳化物，所以能阻礙或減緩滲碳體向球狀轉(zhuǎn)變和聚集。但鋼中加入鋁Al會加速球化過程。  （2）石墨化：鋼中的Fe3C在高溫和應(yīng)力作用下會發(fā)生分解，從而析出游離態(tài)的C（石墨），這一組織轉(zhuǎn)變稱為石墨化。石墨化是碳鋼和珠光體鉬鋼組織不穩(wěn)定的一種最危險形式。碳鋼在450、鉬鋼在485以上，經(jīng)幾萬h運行后，就會出現(xiàn)石墨化，使鋼材的性能惡化，造成脆性爆管事故。石墨化不僅很大程度上消除了碳化物對鋼的強化作用，而且由于石墨本身的強度和塑性極低，相當于在鋼中出現(xiàn)了裂紋或孔隙，危害極大。鋼中的化學(xué)成分對其石墨化傾向有決定性的影響：Al、Si、Ni是促進石墨化的元素，

33、故熱力設(shè)備用的碳鋼和鉬鋼應(yīng)盡可能不用Al、Si 脫氧，而加入碳化物形成元素Cr、V、Ti、Nb等形成穩(wěn)定性更高的碳化物，或使?jié)B碳體的穩(wěn)定性提高，從而能有效地阻止石墨化過程。高溫蒸汽管道經(jīng)過冷變形和焊接，也會促進石墨化進程，特別是在焊接熱影響區(qū)中，最易出現(xiàn)鏈狀石墨化石墨，使管子破裂，對焊縫采用退火或正火后回火等措施，可大大減少石墨化傾向。  （3）合金元素在固溶體和碳化物之間重新分配：鋼的組織，在高溫和應(yīng)力長期作用下，固溶體中的合金元素逐漸減少，碳化物中的合元素逐漸增多，使固溶體中的合金元素逐漸貧化。對耐熱鋼來說，固溶體中的合金元素的貧化主要是指Mo、Cr貧化。這樣重新分配的

34、結(jié)果，使鋼的強度、蠕變極限和持久強度下降，對高溫部件的運行構(gòu)成威脅。    合金再分配的過程隨溫度升高和時間延長而加強。鋼中含碳量的升高也會加速這一過程。特別是溫度接近于鋼材的使用溫度上限時，合金元素遷移的速度更快。圖5為碳化物中合金元素的含量與溫度及運行時間的變化關(guān)系。    鋼的化學(xué)成分對合金元素的再分配有決定性的影響。由于合金元素的再分配與擴散過程有關(guān)，因此鋼中加入能延緩擴散過程的元素將有利于固溶體的穩(wěn)定。如在鉻鉬鋼中加入V元素，則可減慢Mo、Cr的遷移過程，所以Mo、Cr、V鋼較 Mo、Cr鋼時的使用溫度更高。  （4）時效和

35、新相的形成：耐熱鋼在高溫應(yīng)力下工作，隨時間的推移，從過飽和固溶體中分解出高度彌散的強化相粒子（新相），使鋼的性能隨之變化。時效前期強化相的粒子細小而彌散，鋼的強度、硬度升高，而韌 性、塑性降低，即表現(xiàn)出彌散沉淀強化；隨時間延續(xù)，新相粒子聚集長大，強化效果漸漸消失，鋼的室溫和高溫強度都顯著下降。鋼在時效過程中的析出的新相主要是碳化物，另外有一些氮化物和金屬間化合物。奧氏體和馬氏體等高合金耐熱鋼時效的傾向較大，而低合金的珠光體耐熱鋼的時效傾向較小。2）耐熱鋼的強化原理和合金元素的作用      （1）耐熱鋼強化原理：鋼中加入合金元素，即通過合金化來提高鋼的熱

36、強性，是耐熱鋼的主要強化措施。合金對鋼的強化作用主要表現(xiàn)在強化固溶體、強化晶界、強化滲碳體及沉沉淀強化。        A）固溶強化：耐熱鋼是以固溶體為基體的，固溶強化是耐熱鋼的重要手段之一，加入合金元素能強化基體的主要原因是：合金元素增強了固溶體原子間的結(jié)合力（這主要是因為加入Cr、Mo、W、Mn、Nb等元素能增加金屬原子間鍵合的電子數(shù)，鍵合電子數(shù)越多，原子間結(jié)合力越強。只有V、Ni會降低固溶體的結(jié)合力）；合金元素引起晶格畸變（合金元素的原子半徑與鐵原子半徑大小不同，大多數(shù)合金原子的半徑比鐵原子的大，原子半徑相差愈大，引起的晶格畸變

37、也愈大，晶格常數(shù)的改變就大。合金元素使晶格常數(shù)增加的次序為：Co、Cr、Ni、Mn、Mo、V、W、Al、Ti、Nb）；合金元素提高固溶體的再結(jié)晶溫度，延緩再結(jié)晶過程（如Co、Ni、Si、Mn、Cr、Mo、W等提高再結(jié)晶溫度的能力依次遞增，可有效地提高鋼的熱強性）；合金元素提高鐵原子的自擴散激活能，并阻止碳與合金元素在固溶體中擴散，使組織更加穩(wěn)定。如加入Mo、W、 Ni、V等能阻礙擴散過程的進行。特別是當多種合金元素共同加入后，它們的交互作用對固溶強化的效應(yīng)更明顯，也更主要）。        B）強化晶界：由于晶界處原子排列不規(guī)則，存在

38、大量缺陷和空位，原子沿晶界擴散速度就比晶內(nèi)擴散速度大得多；而且鋼中的硫、磷及其它低熔點的雜質(zhì)易于在晶界聚集，并往往與基體金屬形成易熔共晶組織。因此，高溫下晶界強度較低，有利于蠕變的進行和蠕變裂紋的產(chǎn)生。故在高溫長期應(yīng)力作用下，鋼的斷裂形式也往往是晶間斷裂，所以強化晶界對提高鋼的熱強性具有十分重要的意義。合金元素對晶界的強化作用主要表現(xiàn)在如下幾個方面：純化晶界（S、P等雜質(zhì)元素在晶界聚集形成的脆性，可通過加入Mn、B、Re和堿金屬等化學(xué)性極活潑的元素，使之與上述雜質(zhì)在冶金過程中發(fā)生反應(yīng)生成穩(wěn)定難熔的化合物而加以消除）；填充晶界空位（B原子的直徑介于一般間隙原子如N、C等和置換原子之間，鋼中加入微

39、量的B，無論其處于置換態(tài)還是處于間隙態(tài)，都能穩(wěn)定有效地填充晶界空位，使有利于原子擴散的空位大大減少，晶界就處于較為穩(wěn)定的狀態(tài)）；強化相沉淀（合金形成的碳化物在晶界上沉淀出不連續(xù)的強化相，可使裂紋沿晶界的發(fā)展受阻）。        C）滲碳體強化和沉淀強化：合金元素一部分溶入鐵素體基體進行固溶強化，一部分溶入滲碳體使之成為合金滲碳體，如（Fe、Cr）3C等，合金滲碳體比滲碳體具有更高的穩(wěn)定性和強度。同時，合金元素還可在過飽和固溶體中沉淀出第二相（或更多相）顆粒，如碳化物、氮化物、硼化物等到難熔化合物，對晶體位錯的運動起阻礙作用，因而鋼得

40、到強化。這些沉淀相成分和結(jié)構(gòu)越復(fù)雜、與基體差別越大，它就越穩(wěn)定，多元合金化可得到這種復(fù)雜的碳化物。形成的V4C3、NbC、TiC、Cr7C3、Mo2C等合金化合物在高溫下較穩(wěn)定，且彌散分布不易聚集長大，從而提高基體的熱強性。  （2）耐熱鋼中碳及合金元素的作用        A）碳的作用：鋼的熱強性是隨含碳量的增加而降低的（增加含碳量，在高溫長期使用過程中，從固溶體中析出的碳化物必然增多，奪走了固溶體中的合金元素，加速碳化物的長大，使鋼的抗蠕變性能下降；增加含碳量，鋼中的石墨化加劇、鋼的焊接性能、冷變形工藝性能也隨

41、之變壞，當鋼的含碳量大于0.25%時，焊接就易出現(xiàn)裂紋）；但增加含碳量，可降低鋼的時效敏感性；故其碳含量也不能過低，而應(yīng)控制在一定的范圍內(nèi)。熱力設(shè)備的耐熱鋼含碳量一般在0.1-0.3%。        B）鉻的作用：是耐熱鋼中不可缺少的元素，可以多方面提高鋼的性能，其主要表現(xiàn)在：提高抗氧化性、耐腐蝕性（在鋼的表面形成Cr2O3保護膜，阻止鋼被繼續(xù)氧化；Cr含量超過11.7%后，鋼的電極電位由負變正，提高了抗電化學(xué)腐蝕性能）；提高鋼的持久強度和蠕變抗力；阻止石墨化過程；阻止珠光體球化過程；提高鋼的淬透性；但會引起材料的熱脆性和降低鋼的可

42、焊性。        C）鉬、鎢的作用：主要表現(xiàn)在：提高熱強性（其固溶強化作用顯著，并能提高再結(jié)晶溫度）；消除鋼的回火脆性，降低熱脆性；提高鋼的抗蒸汽腐蝕能力（這對鍋爐用鋼具有特別的意義）；阻止珠光體球化。當這兩種元素復(fù)合加入時，其作用更為顯著（近年在我國的12Cr2MoWVTiB等鋼上得到了廣泛應(yīng)用）。        D）釩的作用：沉淀強化（V與碳形成的碳化物VC或V4C3，在較高溫度下也難于聚集，在鋼中基本上是均勻彌散分布）；降低合金元素的再分配速度（因V是強碳化物形成元

43、素，其形成VC或V4C3的能力比Cr、Mo強，能使Cr、Mo盡可能地溶入固溶體中）；但過量的V反而會使V的碳化物粗化，因溶入固溶體的V會降低固溶體原子之間的結(jié)合力，故耐熱鋼中的V含量都在0.4%以下。        E）鈦、鈮（Ti、Nb）的作用：沉淀強化（Ti、Nb為強碳化物形成元素，其能形成高溫穩(wěn)定性比VC還高的TiC、NbC或Nb3C3，此外還可形成TiFe2、Fe3Nb2等細小彌散的金屬間化合物）；阻止Cr、Mo在固溶體和碳化物中的再分配，提高再結(jié)晶溫度改善鋼的可焊性。但V、Ti、Nb在鋼中單獨加入效果并不明顯，需復(fù)合加入。&

44、#160;       F）鋁、硅（Al、Si）的作用：顯著提高抗氧化性。近年來硅的應(yīng)用較多，鋁應(yīng)用受到限制（Al促進珠光體球化，Al、Si加速石墨化過程）。        G）硼、稀土（B、Re）的作用：微量B和少量Re元素能起到填充晶界空位、強化晶界、消除熱脆性等作用。· kahou (2007-5-13 23:08:25)5耐熱鋼的分類    耐熱鋼按其顯微組織不同，大致分為四類：珠光體耐熱鋼、馬氏體耐熱鋼、鐵素體耐熱鋼和奧氏體耐熱鋼。1）珠光體耐熱

45、鋼或鐵素體-珠光體耐熱鋼：主要加入合金元素是Cr、Mo、V，其總含量較低，一般在5-7%以下，也稱為低合金耐熱鋼。其主要強化元素為Mo，一般在正火+回火溫度后使用，其組織為鐵素體+碳化物；由于這類鋼中的抗氧化合金元素含量不高，故其工作溫度范圍為350-620之間。按其用途不同，可分為鍋爐管子用鋼、汽包用鋼、緊固件用鋼和轉(zhuǎn)子用鋼。    在熱力設(shè)備中，合金元素含量較低的鉻鉬鋼主要用于500-510以下的蒸汽管道、集箱等零部件及540-550以下的鍋爐受熱面管子；而合金元素較多的中碳鉻鉬鋼和鉻鉬釩鋼則主要用于550以下的汽輪機主軸、葉輪、汽缸、隔板及高溫緊固件等。由于其含抗氧化

46、元素量不高，鉻鉬鋼和鉻鉬釩鋼在使用溫度分別超過550和580時，其組織穩(wěn)定性和高溫抗氧化性能急劇下降，持久強度大為降低。    近年來我國研制成功的12Cr2MoWVTiB（鋼102）、12Cr3MoVSiTiB、12MoVWBSi等新鋼種，由于多種元素的復(fù)合作用，其使用溫度可高達600-620。由于鋼中的合金元素總量增加，鋼的淬透性提高，在正火后也能得到貝氏體組織，所以其具有更高的熱強性。此外根據(jù)我國資源情況，還研制和使用了20Cr1Mo1VTiB、20Cr1MoVNbB等緊固件用鋼。2）馬氏體耐熱鋼：主要是Cr13型馬氏體不銹鋼（含Cr12%以上，奧氏體等溫轉(zhuǎn)變曲線大大

47、向右移，奧氏體空冷時，也能得到馬氏體組織），用于制造汽輪機葉片等，其在高溫和應(yīng)力長期作用下，其鉻碳化物會造成鋼的組織不穩(wěn)定?？杉尤胍恍㎝o、W、V、Nb等合金元素，提高其使用溫度（1Cr13、2 Cr13的最高使用溫度分別為470和450），經(jīng)淬火+高溫回火得到回火索氏體（馬氏體）組織，某些鋼的應(yīng)用溫度可達580-600。3）鐵素體耐熱鋼：鋼中加入合金元素是Cr（高鉻）、Al、Si，其總含量相當多，鋼具有單一的鐵素體組織，在加熱和冷卻時不發(fā)生相變，故不能用淬火來強化。這類鋼的特點是：抗氧化和耐腐蝕性（在含硫氣氛中）優(yōu)良，但在高溫下有晶粒長大傾向、且脆性較大、熱強性能差，故其實際上是抗氧化用鋼。

48、這類鋼不宜作受沖擊載荷的零件、只宜制作各種承受應(yīng)力不大的爐用構(gòu)件如過熱器吊架、退火爐罩、熱交換器等。4）奧氏體耐熱鋼：在鋼中加入含量較高的某些合金元素，奧氏體等溫轉(zhuǎn)變曲線大大向右移，還能使Ms點降到室溫以下，這樣鋼在室溫下也仍具有奧氏體組織。奧氏體晶格致密度比鐵素體高、原子間的結(jié)合力大、合金元素在奧氏體中擴散很慢，故其熱強性很高、較高的塑韌性和良好的可焊性；加之此類鋼中的Cr、Ni含量高，故又有優(yōu)良的抗氧化性和耐蝕性。但其室溫強度低，易產(chǎn)生加工硬化，故加工困難，此外其導(dǎo)熱性差、線膨脹系數(shù)大。熱力設(shè)備中常用的奧氏體鋼1Cr18Ni9Ti、1Cr18Ni12Mo2Ti、4Cr14Ni14W2Mo、

49、2Cr20Mn9Ni2Si2N、Mn17Cr7MoVNbBZr等，其在600左右都有足夠的熱強性，其抗氧化溫度可達700-900或更高，鍋爐管道、汽輪機閥體等重要部件常用這類鋼制造，但成本相當高。6鍋爐受壓元件材料的運行環(huán)境及對材料的要求1）鍋爐規(guī)程對受壓元件的要求    鍋爐受壓元件所用的金屬材料及焊接材料等應(yīng)符合有關(guān)國家標準和行業(yè)標準。材料制造單位必須保證材料質(zhì)量并提供質(zhì)量證明書。金屬材料和焊縫金屬在使用條件下應(yīng)具有規(guī)定的強度、韌性和伸長性及良好的抗熱疲勞性能和抗腐蝕性能；鍋爐受壓元件修理用的鋼板、鋼管的焊接材料應(yīng)與所修部位原來的材料牌號相同或性能類似。制造鍋爐受壓元件

50、的金屬材料必須是鎮(zhèn)靜鋼。對于板材，其20時的伸長率5應(yīng)不低于18%；對于碳鋼和碳錳鋼，其室溫時的夏比（V形缺口試樣）沖擊吸收功不低于27J。        這是因為鍋爐用的金屬材料，常常是在高溫、高壓或較大的（沖擊）載荷下工作。一般說來，溫度對鋼材的力學(xué)性能影響的總趨勢是：在超過某一溫度時，隨溫度的上升，鋼的強度下降而其塑性增加；鋼材在高溫下的強度與時間有關(guān)，高溫下不能用其瞬間強度作為性能指標。如有人專門對45#鋼進行拉伸試驗，在500鋼的瞬間強度為400MPa，而在此溫度下施加300MPa的應(yīng)力經(jīng)約20分鐘左右就發(fā)生斷裂。這是由于金屬內(nèi)部的組織在高溫下

51、要發(fā)生變化，如珠光體球化、石墨化、合金中碳化物的數(shù)量和結(jié)構(gòu)發(fā)生變化（下面介紹耐熱鋼時還要介紹）等。故在高溫下工作的鋼材，對它們的組織和性能的要求，與常溫下使用的鋼材是不相同的。    火電廠熱力設(shè)備中的許多零部件，如鍋爐的過熱器管、主蒸汽管道及聯(lián)箱，汽輪機的葉片、葉輪、主軸、汽缸，以及管道法蘭螺栓等，其工作條件是長期處于高溫（450）、高壓以及腐蝕介質(zhì)（水、蒸氣、煙汽）環(huán)境，對它們的材料選用，僅考慮室溫力學(xué)性能是不夠的，還須考慮它們的高溫強度及高溫耐腐蝕能力，即需用耐熱鋼。    耐熱鋼是熱穩(wěn)定鋼和熱強鋼的總稱。所謂的熱穩(wěn)定鋼是指能在高溫下長期工作而不至

52、于因介質(zhì)侵蝕造成破壞的鋼，又稱抗氧化鋼；熱強鋼是指在高溫下能長期工作，且具有足夠強度而不發(fā)生大量變形或發(fā)生破壞斷裂的鋼，其一般也具有一定的抗氧化性。例如，鍋爐的過熱器管子，外部受高溫煙氣的作用、內(nèi)部受高壓蒸汽的作用。一般情況下，管子壁溫要比蒸汽溫度高約50左右，若蒸汽參數(shù)為540，則壁溫約為590。在這樣高的工作溫度下長期運行，一般鋼材的組織結(jié)構(gòu)將會發(fā)生變化，高溫時強度降低、腐蝕損壞也會明顯地表現(xiàn)出來。所以對鍋爐用金屬材料必須進行比較嚴格的選擇，并在使用前進行復(fù)驗，保證材質(zhì)符合鍋爐的有關(guān)要求。2）鍋爐受熱面管子和蒸汽管道用鋼及其要求    在鍋爐內(nèi)，過熱器是重要的高溫部件。

53、過熱器管子在運行時，外部受高溫煙氣的作用；而內(nèi)部則流通著高壓蒸汽。蒸汽管道包括主蒸汽管道、主蒸汽母管、導(dǎo)汽管和再熱蒸汽管等。蒸汽管道外部不受高溫煙氣的作用，僅受其內(nèi)部過熱蒸汽的溫度和壓力的作用。過熱器管的管壁溫度（即金屬溫度）要比蒸汽溫度高，而蒸汽管道的管壁溫度則可近似地看成與過熱蒸汽溫度相同。過熱器管和蒸汽管道鋼管金屬都處于高溫應(yīng)力的條件下，即是在產(chǎn)生蠕變的條件下運行，對它們所用的鋼材性能的要求是由其運行條件和加工工藝要求決定的。具體的要求有：要求過熱器管和蒸汽管道金屬有足夠高的蠕變強度、持久強度和持久塑性（通常進行過熱器管強度計算時，以高溫持久強度極限為主要依據(jù)，再以蠕變極限來校核），在高

54、溫長期運行中組織穩(wěn)定性好，有良好的工藝性能（特別是要焊接性能好，對過熱器管還要求良好的冷加工性能），抗氧化性能高（通常要求過熱器管和蒸汽管道金屬在運行溫度下的氧化速度應(yīng)小于0.1mm/年）。    過熱器管和蒸汽管道用鋼選擇的主要依據(jù)是金屬溫度?？紤]到火電廠蒸汽管道發(fā)生事故的影響面比過熱器管大、后果嚴重得多，因此對同一鋼號，用于蒸汽管道時所允許的最高使用溫度一般要比過熱器管低約30-50。3）水冷壁管和省煤器管用鋼及其要求      A）水冷壁管：在鍋爐運行時，水冷壁管和爐膛內(nèi)火焰接觸，燃料燃燒所產(chǎn)生的熱量通過水冷壁管加熱鍋爐爐水。對

55、水冷壁管金屬來說，是用鍋爐爐水冷卻水冷壁管。在正常運行時，由于管內(nèi)水流的冷卻作用，其工作溫度并不高，這種溫度水平一般的耐熱鋼均能承受。    在水冷壁管的運行過程中，容易產(chǎn)生“垢下腐蝕”現(xiàn)象。其產(chǎn)生與鍋爐給水的水質(zhì)及鍋爐運行工況有關(guān)，其中尤其是鍋爐水質(zhì)的好壞與水冷壁管的安全運行有密切相關(guān)。此外若燃煤中含硫量高，在運行過程中會出現(xiàn)水冷壁管的硫腐蝕，嚴重時會危及鍋爐的安全運行，目前解決硫腐蝕的主要措施是用表面滲鋁鋼管作為水冷壁管。    對水冷壁管材料的主要要求有：水冷壁管金屬具有一定強度（以使得管壁厚度不致于過厚，否則會影響加工與傳熱），傳熱效率高，有一定

56、的抗腐蝕性能，工藝性能好（如冷彎、焊接等性能），在某些情況下還要求其熱疲勞性能好（如在直流鍋爐上）。      B）省煤器管：省煤器管處于鍋爐尾部，管子外部與煙氣接觸，內(nèi)部是鍋爐爐水。鍋爐爐水首先經(jīng)過省煤器管以吸收煙氣中余熱。為此，省煤器管工作溫度不高，但溫度波動較大。省煤器管外表在工作時常受到煙氣中飛灰顆粒的磨損。    對省煤器管金屬的主要要求有：一定的強度，傳熱效率高，有一定的抗腐蝕性能和良好的工藝性能，還應(yīng)考慮其熱疲勞性能（以使省煤器管金屬在激烈的溫度波動條件下不至于因熱疲勞而過早破壞）。4）聯(lián)箱用鋼及其要求：聯(lián)箱用鋼也由其工

57、作條件決定，基本上與同參數(shù)的蒸汽管道一致。聯(lián)箱的結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜，上面有很多插管座。由于聯(lián)箱和蒸汽管道一旦發(fā)生爆炸事故將對人身及設(shè)備造成重大危害，因此對同一鋼號，用于蒸管道或聯(lián)箱的材料，其允許的最高金屬金屬溫度比過熱器管低30-50。所用鋼材與同參數(shù)的蒸汽管道的材料相同。5）汽包用鋼及其要求：主要用于制造重要的受壓部件，即壓力容器筒體如汽包，一般由鋼板卷成兩個半圓或圓筒，兩頭加上封頭焊接而成。汽包處于中溫（350以下）、高壓狀態(tài)下工作，它除了受較高的內(nèi)壓力外，還受到?jīng)_擊、疲勞載荷、熱應(yīng)力、水和蒸汽介質(zhì)的腐蝕作用。其運行時裝有大量的有壓力的飽和汽水，如果因其破裂而發(fā)生爆炸，則會發(fā)生廠毀人亡的災(zāi)難性事

58、故。所以汽包是極其重要的，它的安全運行與許多因素有關(guān)，但材料的性能卻是最重要的因素之一。在制造汽包過程中，鋼板要經(jīng)過各種冷熱加工工序，如下料、卷板、焊接和熱處理等，且汽包所處的溫度是飽和蒸汽的溫度，因而對汽包鋼板有下列要求：    較高的強度（包括室溫和中溫強度），屈服強度和抗拉強度是設(shè)計決定許用應(yīng)力的依據(jù)；高壓鍋爐汽包一般采用400MPa以上強度級別的鋼種；    良好的塑性和冷彎性能（下料和卷板等工藝的要求，加工時不易出現(xiàn)裂紋）；    室溫沖擊韌性和時效沖擊韌性（因其運行溫度正好處于時效過程進行得較為強烈的溫度范圍）； 

59、;   較低的缺口敏感性，在鍋爐制造中要在鋼板表面開管孔和焊接管接頭，造成應(yīng)力集中；    良好的焊接性能（要求低的含碳量，以防止產(chǎn)生焊接裂紋和應(yīng)力集中），良好的冶金質(zhì)量（要求S和P等雜質(zhì)和氣體含量盡量低、較好的低倍組織，要求鋼的分層、非金屬夾雜、氣孔、疏松等缺陷盡可能少，不得有白點和裂紋）。    汽包用鋼均為低碳鋼或低合金鋼，均屬于珠光體鋼，這是由汽包的工作溫度決定的。為減少汽包鋼板的厚度，以適應(yīng)高參數(shù)機組的發(fā)展要求，在低碳鋼基礎(chǔ)上加入少量合金元素如Mn、V、Mo、B、Nb、Re等成為低合金珠光體鍋爐鋼。· kahou (2007

60、-5-13 23:09:05)7汽包用鋼    目前，按國家標準GB713-1997鍋爐用鋼板，共有7種：20g、22Mng（SA299）、15CrMog、16 Mng、19Mng（19Mn6）、13MnNiCrMoNbg和12Cr1MoVg等； 其余標準中的鋼板見表1。表1  鋼板鋼的種類    鋼號    標準編號    適用范圍            工作壓力（MPa）    壁溫（）碳素鋼

61、    Q235-A, Q235-B    GB700GB3274    1.0    -    Q235-C, Q235-D                15,20    GB710,  GB711,GB13237    1.0    -    20R    GB6654,Y

62、B(T)40    5.9    450    20g    GB713    5.9    450    22g    YB(T)41        合金鋼    12Mng, 16Mng    GB713,YB(T)41    5.9    400    16MnR 

63、;   GB6654, B(T)40    5.9    400    下面介紹一下比較重要、常用的鍋爐汽包板材。1）20g鋼板：是鍋爐上最常用的碳鋼板。它有適當?shù)膹姸群土己玫乃苄?，還有良好的冶煉、制板、焊接、熱處理和冷熱成型等工藝性能。它的用途極廣泛，主要用于工作溫度450的中低壓鍋爐做鍋筒及法蘭、集箱端蓋等件，但在大型鍋爐中用量較少，主要用在壓力較低的部位。國外相近牌號有德國的H、日本的SB42和俄羅斯的20K。其化學(xué)成分C0.2，Si0.15-0.30，Mn0.50-0.90，S0.035，P0.035；熱軋或熱處理后

64、的強度水平s185-245，b380-530 MPa；塑性22-26。  2）19Mn6（P355GH、19Mng）鋼板：是DIN17155標準中的鋼號，其是在以前的19Mn5的基礎(chǔ)上調(diào)整了Mn含量，并將一些強化元素控制在較低的水平，以保持力學(xué)性能與19Mn5相同，是C-Mn細晶粒低合金鋼，其在EN10028中的牌號為P355GH。該鋼具有良好的綜合力學(xué)性能，其在500以下的高溫力學(xué)性能優(yōu)于碳鋼；還具有良好的可焊性以及冷熱加工等工藝性能。它主要用于代替22g和16Mng制造高壓鍋爐的鍋筒和封頭，在我廠的300MW鍋爐的高壓加熱器和低壓加熱器制造中也得到應(yīng)用；也可用于石油化工

65、設(shè)備中的高壓容器和其它焊接結(jié)構(gòu)件。相近牌號有中國的GB713中的19Mng、16Mng、美國的SA299、日本的SB49和俄羅斯的16。其化學(xué)成分C0.15-0.22，Si0.30-0.60，Mn1.00-1.60，S0.030，P0.035，Al0.020，其余有少量限制了上限的合金元素；正回火態(tài)下強度水平s300-310，b510-610 MPa；塑性20。3）SA299（22Mng）鋼板：是ASME規(guī)范中的成熟鋼號，為一種成分簡單的碳-錳-硅鋼，其化學(xué)成分和強度級別類似于我國的16Mng和德國的19Mn6，但含碳量更高。常溫屈服強度不低于275MPa。該鋼的力學(xué)性能穩(wěn)定并有良好的塑性、斷

66、裂韌性和抗疲勞裂紋擴展的性能，缺口效應(yīng)不敏感，鋼板厚度方向力學(xué)性能也較為均勻。它有良好的冶煉、制板、焊接和成型工藝性能。它主要用于制造工作溫度不高于400的300MW和600MW機組鍋爐的汽包、下降管、彎頭和下環(huán)形集箱。相近牌號有中國的GB713中的22Mng該鋼在我廠應(yīng)用較少，若今后我廠有300MW和600MW機組鍋爐訂貨，要求按ASME規(guī)范制造，可選用此鋼制造汽包等部件。其化學(xué)成分C0.28-0.30，Si0.13-0.45，Mn0.90-1.40，S0.040，P0.035，其余有少量限制了上限的合金元素；正火態(tài)（或軋態(tài)）下強度水平s275-290，b515-655 MPa；塑性20。4

67、）BHW35鋼板：BHW35為德國梯森鋼廠的鋼號，是德國六十年代研制成功的可焊貝氏體型耐熱結(jié)構(gòu)鋼；其在EN10028中的牌號為13MnNiMo54；我國將其移植到GB713，牌號為13MnNiCrMoNb。它是一種添加有鎳、鉻、鉬和微量鈮（鈮起細化晶粒并強化的作用）的細晶粒低合金鋼。該鋼有較好的綜合力學(xué)性能，有較高的高溫屈服點和對裂紋不敏感的特性，良好的焊接性能和工藝性能。適用于工作溫度不超過400的各種焊接件，如鍋筒、壓力容器等構(gòu)件。我廠主要用其制造200MW、300MW高壓、超高壓的鍋爐汽包，厚度較厚。其化學(xué)成分C0.15，Si0.10-0.50，Mn1.00-1.60，S0.025，P0

68、.025，Cr0.20-0.40，Ni0.60-1.00，Mo0.20-0.40，Nb0.005-0.022；正回火態(tài)下強度水平s380-390，b570-740 MPa；塑性18。    在七十年代初我國鍋爐制造行業(yè)就引入了該鋼，由于有優(yōu)良的力學(xué)性能、良好的焊接及工藝性能，得到了各大鍋爐廠的重視和應(yīng)用，主要用于制造200MW鍋爐汽包、高壓加熱器和壓力容器等產(chǎn)品。83年我廠在300MW鍋爐汽包的選材時，對BHW35和SA299鋼板的性能進行了對比，采用BHW35可使鍋爐汽包壁厚減小1/4（從203mm降為145mm），經(jīng)制造和運輸帶來極大好處。多年來，我廠已經(jīng)用此鋼制造了300MW鍋爐汽包約50臺，對BHW35的焊接性能和工藝性能已經(jīng)完全掌握，積累了豐富的生產(chǎn)經(jīng)驗，并制定了和種規(guī)程，我廠對其母材和焊接頭做了大量的性能試驗，特別是特殊性能試驗。各種試驗結(jié)果均表明該鋼板及焊接頭有較好的性能。目前我國國內(nèi)已經(jīng)具備生產(chǎn)BHW35厚板的能力。5）12Cr1MoV鋼板：12Cr1MoV為前蘇聯(lián)研制的低合金鍋爐用鋼，我國五、六十年代引入該鋼種，原先一直作為鍋爐鋼管的主要用鋼。該鋼具有較好的熱強性能和持久塑性，并具有較好的熱加工工藝性能和焊接工藝性能，但對熱處理較敏感。根據(jù)我國電站鍋爐制造的要求，我國又研制生產(chǎn)了研制生產(chǎn)了1