压力容器用金属材料选用导则

压力容器用金属材料选用导则1.1 压力容器用钢应具有以下性能 a）较高的室温拉伸强度和塑性，屈强比适宜。 b）良好的韧性，低的脆性形貌转变温度(FATT50)和无塑性转变温度(NDT)，较高的时效抗力。 c）对于承受腐蚀介质作用的容器，应根据使用环境和受力状态，选用耐腐蚀性高的材料。d）良好的冷、热加工工艺性能和焊接性能。 1.2 压力容器用钢的选用主要依据容器工作温度和压力，要求材料应有高的室温、中温拉伸强度、韧性和低的脆性转变温度以及良好焊接性能。1.3 压力容器用钢的验收1.3.1压力容器用钢板的技术要求和质量检验应符合GB 713的规定。1.3.2进口压力容器用钢板的技术要求和质量检验，应符合供货国标准或订货合同要求。1.4压力容器用钢常用材料牌号、特性及其主要应用范围见附录A中表A1、A2。表A1 汽水管道、集箱和锅炉受热面钢管常用钢钢号、特性及其主要应用范围钢号与技术条件特性主 要 应 用 范 围类 似 钢 号20GGB 53102008 在450以下具有满意的强度和抗氧化性能，但在470480高温下长期运行过程中，会发生珠光体球化和石墨化。冷热加工性能和焊接性能良好，无回火脆性。 壁温430的蒸汽管道、集箱； 壁温460的受热面管子及省煤器管等SA210A-1、SA106B（ASME）STB410(JIS)P235GH（EN）、PH26（ISO）C22、CK22、St45.8/(DIN)TU 48 C、XC18(NF)、N2024(SN)、CT20(OCT)15MoG/20MoGGB 53102008 成分最简单的低合金热强钢，正火后的组织为铁素体+珠光体，有时有少量贝氏体。其热强性和腐蚀稳定性优于碳素钢，工艺性能与碳素钢差异不大。焊接性能良好，焊前需预热，焊后需热处理。在500550长期运行会产生珠光体球化和石墨化，导致钢的蠕变强度和持久强度降低，甚至引起钢管的脆性断裂。 壁温450的蒸汽管道； 壁温480锅炉受热面管T1、P1/T1a(ASME)STBA12/STPA13(JIS)16Mo3（ISO、EN）15Mo3 (DIN)、15020(SN)、16M()20MnG/25MnGGB 53102008 在室温与中温具有较高的强度。450以下的强度明显高于20G，略高于15MoG/20MoG。抗氧化性能与20G相当，450以上的持球强度低于15MoG/20MoG。工艺性能良好，但锰含量过高时，钢的韧性下降，焊接性能变差。壁温430的蒸汽管道、集箱； 壁温460的受热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）SA 672B70CL32材料为中温和高温压力容器用碳钢中厚板，抗拉强度为485MPa级。钢板经950正火，性能和质量应符合SA515技术规范。焊制钢管的工艺、性能和质量应符合SA 672技术规范。超临界机组冷再管道。12CrMoG/15CrMoGGB 53102008 正火+回火后的组织为铁素体+珠光体，有时有少量贝氏体。在480540下具有足够的热强性和组织稳定性，综合性能良好，无热脆性现象，无石墨化倾向。冷热加工性能和焊接性能良好。在520以下，具有较高的持久强度和良好的抗氧化性能，但长期在500550运行会发生珠光体球化，使强度下降。 壁温520的蒸汽管道、集箱； 壁温550的受热面管子T2、P2/T12、P12 (ASME)STBA20/STBA22 (JIS)13CrMo4-5(ISO )13CrMo4-5、13CrMo5-5(EN )12MX/15XM ()13CrMo44(DIN)15CD2(法国)12Cr1MoVGGB 53102008 钢中加入少量的钒，可降低铬、钼元素由铁素体向碳化物中转移的速度，提高钢的组织稳定性和热强性，弥散分布的钒的碳化物可以强化铁素体基体。正火+回火后的组织为铁素体+贝氏体或铁素体+珠光体或铁素体+贝氏体+珠光体。该钢在580时仍具有高的热强性和抗氧化性能，并具有高的持久塑性。冷热加工性能和焊接性能较好，但对热处理规范敏感性较大，常出现冲击吸收能量不均匀现象。在500700回火时具有回火脆性现象；长期在高温下运行，会出现珠光体球化以及合金元素向碳化物转移，使热强性能下降。 壁温550的蒸汽管道、集箱； 壁温580的受热面管子121M(4543)13CrMoV42(DIN)15225(SN)表A1(续)钢号与技术条件特性主 要 应 用 范 围类 似 钢 号 15Cr1Mo1V(15X1M1) 俄罗斯钢号。与12Cr1MoV钢相比，含钼量有所提高，故热强性能稍高，在450550，其持久强度比12Cr1MoV钢高19.6MPa，570时高9.8MPa，但持久塑性稍低于12Cr1MoV钢。该钢在570以下长期使用时，组织稳定，且具有良好的抗氧化性能。焊接性能与12Cr1MoV钢相当。存在的问题是有些炉号钢的冲击吸收能量较低，焊缝易出现裂纹，且钢中含有0.013%0.08%的残铝对钢的韧性不利。 壁温580的蒸汽管道和集箱12Cr2MoGGB 53102008 非常成熟的低合金热强钢。正火+回火后的组织为铁素体+贝氏体或铁素体+珠光体或铁素体+贝氏体+珠光体；若进行等温退火，则组织为铁素体+珠光体。具有良好的冷热加工性能和焊接性能。长期在540以上运行，会出现碳化物从铁素体基体中析出并聚集长大现象，导致钢的蠕变强度和持久强度降低。 壁温580的过热器管、再热器管； 壁温570的蒸汽管道、集箱T22、P22(ASME、ASTM) STBA24、STPA24(JIS)10CrMo9-10(ISO、EN)HT8(SANDVIK)SA 691 1-1/4 Cr CL22材料为高温高压用带纵焊缝低合金焊接钢管。钢板经正火+回火，性能和质量应符合SA387技术规范。焊制钢管的工艺、性能和质量应符合SA 691技术规范。超超临界机组冷再管道。12Cr2MoWVTiB(钢102)GB 53102008 属贝氏体低合金热强钢。正火+回火后的组织为贝氏体，具有良好的综合力学性能、工艺性能和相当高的持久强度，组织稳定性高，于620经5000h时效后，力学性能无明显变化。但该钢易出现混晶组织，且蒸汽侧氧化较严重（即使用于亚临界锅炉的高温再热器管）。 壁温600的过热器管和再热器管12Cr3MoVSiTiB(-11)GB 53102008 属贝氏体热强钢。在600有足够高的持久强度和抗氧化性能，无热脆倾向，组织稳定性高，长期时效后无热脆倾向。对正火加热温度较为敏感，回火后冷却速度对钢的性能无明显影响。该钢工艺性能稍差。 壁温600的过热器管和再热器管07Cr2MoW2VNbBGB 53102008属贝氏体低合金热强钢。正火+回火后的组织为贝氏体，具有良好的综合力学性能、工艺性能和相当高的持久强度，组织稳定性高，在580下长期服役具有良好的综合力学性能、相当高的持久强度（580/105h持久强度101MPa），高温烟气腐蚀与抗蒸汽氧化性能与T22钢相近。焊接前应预热，焊后热处理。壁温600的水冷壁管，也可用于壁温600过热器和再热器管，T/P23（ASME）STBA23（JIS）7CrWVMoNb9-6（EN）HCM2S（日本住友金属）表A1(续)钢号与技术条件特性主 要 应 用 范 围类 似 钢 号15Ni1MnMoNbCu GB 53102008 通常将15Ni1MnMoNbCu称之为WB36，为VOLLORECMANNESMANN，简写V&M（瓦卢瑞克曼内斯曼钢管公司）生产的Ni-Cu-Mo低合金钢。该钢具有较高的室温、中温强度，用于锅炉给水管道可使管壁厚度减薄，从而有利于加工、制造、安装和运行。由于钢中含有Cu，因此提高了钢的抗腐蚀性能，但通常含Cu钢具有红脆性，为了避免在热成型过程中的脆性，将Cu/Ni比控制在0.5左右。该钢的焊接性能良好。 壁温450的集箱、锅筒、压力容器等。WB36 (V&M)T/P36、F36(ASME)15NiCuMoNb5-6-4（EN）15NiCuMoNb5(VdTUV)591（BS）X20CrMoV121(F12) 属12%铬型马氏体热强钢，具有良好的高温强度和抗氧化性能，但工艺性能较差，在锻造轧制和焊接时易产生裂纹。钢的热强性能低于钢102和-11钢 壁温540560的集箱和蒸汽管道 HT9(SANDVIK) 1X12B2M() 2X12MBP() X20CrMoWV121(DIN)1Cr9Mo1 属马氏体型热强钢。由于钢中含铬量较高，因此抗氧化和抗腐蚀性能优于低合金钢，钢的热强性能高于2.25Cr-1Mo，但低于12Cr1MoV。焊接性能较差，且有空淬现象。 壁温650的再热器管 T9/P9(ASME) X11CrMo9-1+1（EN） STBA26、STPA26(JIS) X12CrMo91(德国) HT7(SANDVIK瑞典)1Cr9Mo2 HCM9M是9Cr-2Mo型铁素体钢，是日本三菱重工和住友金属株式会社联合研制的。该钢具有高的抗氧化和抗高温蒸汽腐蚀性能，并具有更高的热强性和组织稳定性。 壁温650的过热器管、再热器管 壁温600的、集箱和导汽管 HCM9M (日本住友)10Cr9Mo1VNbNGB 53102008 马氏体型热强钢。T/P91高的Cr量大大提高了钢的抗氧化、抗腐蚀性，Cr、Mo、Mn元素的加入保证了钢的基体强度，少量的N与V、Nb在钢中可形成氮化物或复合碳/氮化物Nb（C、N）产生沉淀强化效应。低的含C量增强了钢的组织稳定性，Mo可提高钢的再结晶温度，延缓高温运行下马氏体的分解。该钢具有良好的高温强度和抗氧化、抗蒸汽腐蚀性能。焊接时应采用低的线能量，严格执行焊接工艺。 壁温650的过热器管、再热器管； 壁温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 马氏体型热强钢，由日本新日铁公司研发。T/P92是在TP91钢的基础上，添加2%W，降低Mo含量，W、Mo同时添加可有效提高钢的持久强度，微量的B可增加钢的晶界强度。该钢具有良好的高温强度和抗氧化、抗蒸汽腐蚀性能。C含量的降低可提高组织稳定性和焊接性能。与TP91一样，焊接时应采用低的线能量，严格执行焊接工艺，焊后需尽快热处理。 壁温650的过热器管、再热器管； 壁温621的蒸汽管道、集箱T/P92、F92（ASME）NF616（日本新日铁公司）STPA29（JIS）X10CrWMoVNb9-2（EN）10Cr11MoW2VNbCu1BNGB5310-2008马氏体型耐热钢，由日本住友金属研发。与T/P92钢相比，提高了Cr含量、添加了Cu、提高了W、降低了Mo含量，其余元素的含量与T/P92几乎相同。正火+回火后为回火马氏体，持久强度高于T/P91低于T/P92，抗蒸汽氧化/高温烟气腐蚀性能与TP92钢相当，但明显优于TP91。焊接时应采用低的线能量，严格执行焊接工艺，焊后需尽快热处理。壁温650的过热器和再热器管；壁温621的蒸汽管道和集箱。T/P122、F122（ASME）HCMl2A（日本住友公司）SUS410J3TB（单相钢）（METI-日本通产经济省）SUS410J3DTB（双相钢）（METI-日本通产经济省）11Cr9Mo1W1NbBNGB5310-2008马氏体型耐热钢，由欧洲煤炭钢铁协会研发。成分与T/P92非常相近，仅有W、Mo含量有微小差异。正火+回火后为回火马氏体，610下持久强度高于T/P91低于T/P92，抗蒸汽氧化/高温烟气腐蚀性能与TP92钢相当。焊接性能与T/P92相同。 壁温650的过热器和再热器管；壁温621的蒸汽管道和集箱。T/P911、F911（ASME）X11CrMoWVNb 9-1-1（EN）E911（欧洲煤炭钢铁协会）07Cr19Ni10GB 5310200818Cr-8Ni型奥氏体耐热钢。600以上的持久强度高于TP321H低于TP347H，抗蒸汽氧化/高温烟气腐蚀性能与TP321H、TP347H相当，冷变形能力、焊接性能良好，但对晶间腐蚀比较敏感。晶粒度7级或粗于7级。壁温670的过热器和再热器管TP304H(ASME)X6CrNi18-10（EN）SUS304H TB(JIS)X7CrNi18-9（ISO）07Cr19Ni11TiGB 53102008用钛稳定的18Cr-8Ni型奥氏体耐热钢。600以上的持久强度低于TP304H与TP347H，抗蒸汽氧化/高温烟气腐蚀性能与TP304H、TP347H相当，冷变形能力、焊接性能良好。晶粒度7级或粗于7级。壁温670的过热器和再热器管TP321H(ASME) X6CrNiTi18-10（EN）SUS321H TB(JIS)X7CrNiTi18-10（ISO） 12X18H12T()07Cr18Ni11NbGB 53102008用铌稳定的18Cr-8Ni型奥氏体耐热钢。持久强度高于TP304H与TP321H，抗蒸汽氧化/高温烟气腐蚀性能与TP304H、TP347H相当，冷变形能力、焊接性能良好。晶粒度7级或粗于7级。壁温670的过热器和再热器管TP347H(ASME) X7CrNiNb18-10（EN）SUS347H TB(JIS)X7CrNiNb18-10（ISO）08X18H12()08Cr18Ni11NbFGGB 53102008相对于07Cr18Ni11Nb，碳含量下限由0.04%提高到0.06%，其余元素成分完全相同。主要在钢管制作中采用了细化晶粒工艺，钢的晶粒度7-10级，增强了钢的蒸汽氧化抗力，同时持久强度高于TP347H。晶粒度7-10级。壁温670的过热器和再热器管TP347HFG(ASME) 0Cr17Ni12Mo2GB 132962007含2%3%钼的奥氏体热强钢。600以上的持久强度低于TP347H，高于TP304H、TP321H。由于含Mo，提高了钢的抗点腐蚀能力。晶粒度7级或粗于7级。壁温670的过热器和再热器管TP316H(ASME) SUS316H TB (JIS)表A110Cr18Ni9NbCu3BNGB 5310-2008奥氏体耐热钢，由日本住友金属株式会社和三菱重工研发。在TP304H的基础上，略微增加C量，降了Mn、Si量，添加约3Cu、0.45%Nb和一定量的N。适量的Cu使钢产生微细弥散富铜的金属间化合物相沉淀于奥氏体内以提高钢的强度、抗腐蚀性和抗蒸汽氧化性能，Nb、N形成的氮化物产生沉淀强化以提高钢的强度和塑性和韧性，降低Si、Cr含量有利于防止相的析出。持久强度远高于TP347H、TP304H、TP321H，细的晶粒（7-10级）有利于提高钢的抗蒸汽氧化能力，抗蒸汽氧化性能大大优于TP321H和TP347H，抗腐蚀性能优于TP304H、略低于TP347H，焊接热裂纹敏感性低于TP347H。壁温705的过热器和再热器管S30432（ASME）Super304H（日本住友公司）SUS304JIHTB（JIS）DMV304HCu（DMV公司）07Cr25Ni21NbNGB 5310-200825Cr-20Ni型奥氏体耐热钢，由日本住友金属株式会社研发。钢中铬量为25时氮可达到最大溶解度，所以，该钢的N含量明显高于S30432，增加氮量有利于增加NbCrN以提高钢的高温强度，同时可稳定奥氏体相。钢的持久强度高于TP347H、TP304H，优异的抗蒸汽氧化与抗烟气腐蚀能力。晶粒度7级或粗于7级。壁温730的过热器和再热器管TP310HCbN（ASME）SUS310JITB（JIS）表A2 锅炉锅筒、分离器常用钢钢号、特性及其主要应用范围钢号与技术条件特性主 要 应 用 范 围类 似 钢 号Q245RGB 7132008 相当于GB 71397中的20g。该钢的塑性、韧性及焊接性能良好，但对应变时效较为敏感，强度较低，用这种钢制造的锅筒壁厚较厚。该钢板以热轧状态交货，必要时进行890920正火处理 低、中压锅炉锅筒 20K、22K(OCT) SB42、SB46、SB49(JIS) HII(DIN) 11474.1(SN)Q345RGB 7132008相当于GB 71386中的16Mng、12Mng。该钢具有良好的综合力学性能、工艺性能和焊接性能。该钢的缺口敏感性比碳钢大，疲劳强度较低。一般情况下，钢板以热轧、控轧或正火状态交货，正火温度900920。经正火处理后可显著提高韧性，并降低脆性转变温度 工作压力5.9MPa的低、中压锅炉锅筒 19Mn5、19Mn6(DIN) SPV36(JIS) 16() 17Mn4(DIN) SA299(ASME)19Mn5、19Mn6 德国钢号，属屈服强度为300MPa级别的碳锰钢，冶炼、热加工性能及焊接性能均良好，断裂韧性和低循环疲劳性能也较好，有利于降低低应力脆断的风险。钢板的正火温度为890950，消除应力退火温度为520580 中、高压锅炉锅筒 19Mn6(GB) SA299(ASME)SA299 美国钢号。该钢的化学成分和屈服强度级别与16Mng和19Mn5钢相近，但钢中含碳量更高，其低循环疲劳性能略低于19Mn5。该钢的力学性能比较稳定。厚度方向的力学性能较均匀，高温抗拉强度较高，冲击吸收能量较高，如不含有太多的MnS夹杂，层状撕裂敏感性亦不高，脆性转变温度低于30，无塑性转变温度NDT约为15。焊接性能良好。 高压、超高压亚临界锅炉锅筒。由美国引进的300MW、600MW机组锅炉锅筒均使用该种钢 SA299(ASME)13MnNiMo54 德国钢号。属屈服强度为392MPa级别的含锰、镍、钼强韧性配合良好的低合金钢。钢的组织稳定，具有良好的综合力学性能和工艺性能。该钢在正火加高温回火状态下使用，正火+回火组织为回火贝氏体加铁素体，故该钢又可称为低合金贝氏体钢。 DIWA353是德国迪林根公司在对BHW35的优化后的牌号，其各项性能指标优于BHW35。 高压、超高压及亚临界锅炉锅筒BHW35（德国蒂森公司）DIWA353（德国迪林根公司）15CrMoGGB 53102008材料特性见表A1用于超(超)临界锅炉汽水分离器SA336 F12(ASME)SA182 F12 CL2(ASME)15Ni1MnMoNbCu GB 53102008材料特性见表A1用于超临界锅炉汽水分离器对应牌号见表A110Cr9Mo1VNbNGB 53102008材料特性见表A1用于超超临界锅炉汽水分离器对应牌号见表A1SA302C 抗拉强度550-690MPa级的锰、镍、钼低合金钢。与BHW35钢的成分、拉伸性能相近。厚度50mm的钢板供货状态一般为热轧，厚度大于50mm的钢板供货状态一般为正火+回火。用于超临界锅炉汽水分离器SA302C(ASME)