锅炉及压力容器常用钢材
锅炉及压力容器常用钢材的化学成分、力学性能及许用应力列表
表10-13 钢锻件的许用应力 公称厚度 （mm) ≤300 (四）15MnV 钢锻件 15MnV 表10-14化学成分 化学成分（%） C 0.12～ Si 0.20～ Mn 1.20～ Mo -Cr ≤0.30 S ≤0.035 P ≤0.035 Ni ≤0.30 在下列温度（℃）下的许用应力 ≤20 150 100 150 150 147 200 135 250 129 300 116 350 110
公称厚度 （mm) ≤300 ＞300～
Akv(J) ≥34 ≥34
HB 118～180
500
115～178
公称厚度 （mm) ≤300 ＞300～
500
500
（九）12Cr1MoV钢锻件 12Cr1MoV钢锻件 Cr
表10-34化学成分 化学成分（%） C 0.08～ Si 0.17～ Mn 0.40～ Mo 0.25～ Cr 0.90～ S ≤0.035 P ≤0.035 Ni ≤0.30
公称厚度 （mm) ≤300
Akv(J) ≥34
HB 118～180
＞300～
500
正火加回火 ≥620 或调质
430～600
≥255
≥19
≥34
115～178
公称厚度 （mm) ≤300
表10-28 JB4726对钢锻件高温屈服强度的规定 在下列温度（℃）下的σ0.2（MP）不小于 200 220 250 210 190 300 196 176 350 186 167 400 176 157 450 167 152 500 162 147
500
（七）15CrMo 钢锻件 15CrMo
表10-26化学成分 化学成分（%） C 0.12～ Si 0.17～ Mn 0.40～ Mo 0.45～ Cr 0.80～ S ≤0.035 P ≤0.035 Ni ≤0.30
整理压力容器常用钢材
文件编号： 10-54-9A -A9-3E整理人 尼克压力容器常用钢材金属材料的基本知识1、有关材料力学（机械）性能名词1.1极限强度：材料抵抗外力破坏作用的最大能力，叫做极限强度；分：抗拉强度，抗压强度，抗弯强度，抗剪强度，单位是兆帕。
1.2屈服点，屈服强度，单位是兆帕。
1.3弹性极限：材料在受到外力到某一极限时，若除去此外力，则变形即恢复原状，材料抵抗这一外力的能力。
1.4延伸率：材料受拉力作用断裂时，伸长的长度与原有长度的比值。
1.5断面收缩率：材料受拉力作用断裂时，断面缩小的面积与原有断面面积的比值。
1.6硬度：材料抵抗硬的物体压入表面的能力。
一般是用一定负荷把一定直径的淬硬钢球压材料表面，保持规定时间后卸除载荷，测量材料表面的压痕，按公式用压痕面积除以负荷所得的商。
依据测量方法的不同，有布氏硬度HB，洛氏硬度HR，表面洛氏硬度，维氏硬度HV。
2、金属材料分类2.1 按组分分：纯金属和合金，2.2 按实用分：黑色金属（铁和铁合金），有色金属（指铜，锡，锰，铅，铝等）3、钢铁3.1钢的定义：是指碳含量低于2％的一种铁碳合金，当然，其中还含有一定量的硅、锰、磷、硫等元素。
铁的定义：是指碳含量高于2％的一种铁碳合金。
含碳量小于0.04％为工业纯铁。
3.2 钢的分类3.2.1按化学成分分：碳素钢（除铁外，含有少量的硅、锰、硫、磷）；合金钢（钢中加入了一些如铬，镍、钼、钨、钒等元素）3.2.2按含碳量分：低碳钢（含碳量＜0.25%）；中碳钢（含碳量0.25~0.6%）；高碳钢（含碳量＞0.6%）。
3.2.3 按质量分：主要是控制钢中含硫、含磷量；普通钢（S不超过0.050％，P不超过0.045％），优质钢（S不超过0.035％，P不超过0.035％），高级优质钢（S不超过0.025％，P不超过0.030％），特级质量钢（S不超过0.015％，P不超过0.025％）。
3.2.4 按用途分：结构钢（建筑、机器零件），工具钢（工具、模具、量具），特殊用途（如不锈钢、耐酸钢、耐热钢、磁钢等），专业用钢（如汽车用钢，化工用钢，锅炉用钢，电工用钢，焊条用钢等）。
Q345R(R-HIC)-抗硫化氢腐蚀
Q345R（R-HIC）抗硫化氢腐蚀用Q345R(HIC）/Q345R（R-HIC）本技术条件适用于厚度8mm-130mm的在酸性环境下使用的Q345R(HIC)钢板加做SSCC 检验项目的抗硫化氢腐蚀钢板牌号用彭飞155********Q345R(R-HIC)表示。
钢板按理论重量交货化学成分：C：≤0.2%Mn：1.2%-1.35%Si：0.2%-0.6%P：≤0.015%S：≤0.004%Ca：0.0015%-0.003%O2：≤0.0025%CE：≤0.43%做抗氢诱导裂纹(HIC)试验：采用A溶液(初期PH值≤3.3)要求：CLR≤5%CTR≤1.5%CSR≤0.5%交货状态：正火。
试样状态：所有钢板应对其检验用试样进行模拟焊后热处理，模拟焊后热处理温度：610-635℃，保温时间：4-12小时，具体模拟焊后热处理制度在合同中注明。
布氏硬度：钢板应逐轧制张进行布氏硬度检验，布氏硬度值≤200HB。
超声波检验:钢板应逐张进行超声波探伤检查，探伤标准级别在合同中注明。
钢板表面质量应符合GB713-2008的规定。
附加要求（在用户提出要求并在合同中注明时才予以保证）1．模拟焊后热处理制度2．高温拉伸（双方协商）3．低温冲击（双方协商）4．钢板抗氢致裂纹（HIC）试验检验规则A．抗氢致裂纹（HIC）试验方法，试验方法任选其中之一（1）执行NACE TM0284标准，采用A溶液，三个试样平均值为：CLR≤10%；CSR≤3%；CTR≤1%。
（2）执行NACE TM0284标准，采用B溶液，三个试样平均值为：CLR≤10%；CSR≤3%；CTR≤1.5%。
（3）执行GB8650标准，三个试样平均值为：CLR≤5%；CSR≤0.5%；CTR≤1.5%；其中PH:介质酸碱度；CLR：裂纹长度百分比；CSR：裂纹敏感百分比；CTR：裂纹厚度百分比钢板抗硫化物应力腐蚀试验检验规则抗硫化物应力腐蚀试验（SSCC）试验方法执行GB4157－84标准Q345R 根据2008年9月1日实施的《GB 713-2008锅炉和压力容器用钢板》的新分类，16Mng和16MnR、19Mng合并为Q345R。
压力容器常用钢材
压力容器常用钢材Word文档：苏成功黄橙PPT制作：汪斌傅斌杰(1)钢材分类钢材的形状包括板、管、棒、丝、锻件、铸件等。
压力容器本体主要采用板材、管材和锻件。
钢板钢板是压力容器中最常用的材料，如圆筒、封头的制作钢管接管、换热管一般由无缝钢管制成锻件高压容器的平盖、端部法兰、接管法兰等锻件(2)钢材类型压力容器用钢可分为碳素钢、低合金钢和高合金钢1、碳素钢压力容器常用碳素结构钢有Q235B、Q235C;常用优质碳素结构钢有20g、20R、10G;压力容器专用钢板有Q245R、HP245、HP265、HP295。
①Q235B钢的应用举例：Q235B级钢主要用于建筑、桥梁工程上制造质量要求较高的焊接结构。
其技术标准为:②20g钢20g钢是制造锅炉的常用碳素钢板。
是用于制造压力小于6MPa , 壁温低于450C的船舶锅炉、蒸汽锅炉以及其他锅炉构件。
20厚壁钢管。
主要用做石油地质钻探管、石油化工用的裂化管、锅炉管、轴承管以及汽车、拖拉机、航空用高精度结构管等。
其技术标准为：③10G是GB/5310国标钢号（国外对应牌号：德国st45.&日本STB41、美国SA106B），为最常用锅炉钢管用钢10G钢管主要用于制造高压和更高参数锅炉管件，低温段过热器、再热器，省煤器及水冷壁等；如小口径管做壁温＜50CC受热面管子、以及水冷壁管、省煤器管等，大口径管做壁温＜45©蒸汽管道、集箱（省煤器、水冷壁、低温过热器和再热器联箱），介质温度＜45©管路附件等。
由于碳钢在450 ©以上长期运行将产生石墨化，因此作为受热面管子长期最高使用温度最好限制到450©以下。
该钢在这一温度范围，其强度能满足过热器和蒸汽管道要求、且具有良好抗氧化性能，塑性韧性、焊接性能等冷热加工性能均很好，应用较广。
此钢在伊朗炉（指单台）上所使用部位为下水引入管（数量为18吨）、汽水引入管（10吨）、蒸汽连接管（16吨）、省煤器集箱（8吨）、减温水系统（5吨），其余作为扁钢、吊杆材料使用（约86吨）。
常见钢材品种及用途
常见钢材品种及用途1.中厚板中板是指厚度3-25mm的钢板，厚度25-100mm的称为厚板，厚度超过100mm的为特厚板。
用途：中厚板主要应用于建筑工程、机械制造、容器制造、造船、桥梁建造等。
多用来制造各种容器（特别是压力容器）、锅炉的炉壳和桥梁结构，以及汽车大梁结构、江海运输的船壳、某些机械零部件，还可以拼装焊接成大型构件等。
2.螺纹钢螺纹钢是热轧带肋钢筋的俗称。
螺纹钢与光圆钢筋的区别是表面带有纵肋和横肋，通常带有二道纵肋和沿长度方向均匀分布的横肋。
主要用途：螺纹钢属于小型型钢钢材，主要用于钢筋混凝土建筑构件的骨架。
广泛用于房屋、桥梁、道路等土建工程建设。
在使用中要求有一定的机械强度、弯曲变形性能及工艺焊接性能。
生产螺纹钢的原料钢坯为经镇静熔炼处理的碳素结构钢或低合金结构钢，成品钢筋为热轧成形、正火或热轧状态交货。
3.不锈钢：不锈钢分类：不锈钢按不同外形分为型材、管材和板材；不锈钢按照不同轧制方法分为热轧和冷轧的两种；不锈钢按钢种的组织特征又分为5类：奥氏体型、奥氏体-铁素体型、铁素体型、马氏体型、沉淀硬化型。
主要用途：广泛用于化工、食品、医药、造纸、石油、原子能等工业，以及建筑、厨具、餐具、车辆、家用电器各类零部件。
4.扁钢扁钢是指宽12-300mm、厚4-60mm、截面为长方形并稍带纯边的钢材，是一种型材。
主要用途：扁钢可做为成品钢材，用于制箍铁、工具及机械零件，在建筑上用作房架结构件。
也可以做焊管的坯料和叠轧薄板用的薄板坯。
弹簧扁钢还可以组装汽车的叠片弹簧用。
5.方钢方形断面的钢材，分热轧和冷轧（冷拉）两大类，常见产品以冷拉居多。
热轧方钢的边长一般为5-250mm。
冷拉方钢要使用高质量的硬质合金模具加工，尺寸小一些，但表面光滑，精度较高，边长在3-100mm。
主要用途：轧制或加工成方形截面的钢材。
多用于机械制造，做工具模具，或加工零配件。
特别是冷拉钢材的表面状况良好，可直接使用，如喷涂、打砂、打弯、钻孔，也可直接电镀，免去了大量机加工时间及节省配置加工机械的费用。
锅炉压力容器常用钢材国内外钢号对照表
A320-316 A320-317 A320-304L A320-316L A320-317L A320-374 A320-310
钢号
X5CrNi89 X5CrNi89 X10CrNiTi189
X2CrNi189 X2CrNiMo1810 X10CrNiMo189
表 2：钢 管
钢
中国
钢号
X2CrNi189
德国 钢号
1.4006 1.4021 1.4016 1.4301 1.4301 1.45417
德国 材料号
1.4306
标准号
DIN17440 DIN17440 DIN17440 DIN17440 DIN17440 DIN17440
标准号
DIN17440
钢 管
00Cr17Ni13Mo3
美 国 ASM E 钢号
A312、A376、TP317 A213、A249、 A268、TP317
A312、A376、TP304L A213、A249、 A268、TP304L
A312、A376、TP316L
标准号
X10Cr13 X20Cr13 X8Cr17 X5CrNi189 X5CrNi189 X10CrMo189
SUS316 SUS317 SUS304L SUS316L SUS317L SUS347 SUS310
G4304、G4305 G4304、G4305 G4304、G4305 G4304、G4305 G4304、G4305 G4304、G4305 G4304、G4305
美 国 ASM E 钢号
A320-430 A320-304 A320-304
1.0425 1.0345 1.0435 1.0841 1.0844 1.0845
压力容器用碳素钢和低合金钢厚钢板
压力容器用碳素钢和低合金钢厚钢板压力容器是一种用于封闭和承受高压气体或液体的设备。
在设计和制造压力容器时，选择适当的材料对于保证容器的安全性和可靠性至关重要。
碳素钢和低合金钢是两种常用的材料，在厚钢板领域有着广泛的应用。
碳素钢是指含有碳元素的钢材，其碳含量在0.08%-2.0%之间。
由于碳素钢具有良好的可焊接性、可加工性和低成本等优点，因此在一些低压和中压容器的制造中广泛应用。
碳素钢具有较高的强度和硬度，并且能够承受一定的压力和温度。
同时，碳素钢还能够抵抗一些腐蚀性介质的侵蚀，具有较好的耐久性。
因此，在一些常规应用场景中，碳素钢是一种性价比很高的材料选择。
低合金钢是指含有一定数量的合金元素（如铬、镍、钼等）的钢材。
这些合金元素能够提高钢材的硬度、强度和耐腐蚀性能，从而使钢材具备更高的承压能力和耐久性。
低合金钢通常具有较高的强度和韧性，因此在一些高压容器和要求较高承压能力的容器中被广泛应用。
与碳素钢相比，低合金钢的成本较高，但在一些特殊工况和需求较高的领域，低合金钢具有不可替代的优势。
无论是碳素钢还是低合金钢，对于压力容器的生产和使用来说，关键在于正确的材料选择和合理的设计。
在实际应用中，需要根据容器所承受的压力、温度和介质性质等因素来选择合适的材料。
同时，还需要根据设计标准和规范进行合理的计算和选择，以确保容器的安全运行。
总之，碳素钢和低合金钢是压力容器材料的常见选择。
碳素钢具有良好的可焊接性和可加工性，适用于一些低压和中压容器的制造；低合金钢则能够提供更高的承压能力和耐久性，适用于一些高压容器和特殊工况的需求。
在实际应用中，需要根据具体情况进行合理选择，并按照标准和规范进行设计和制造，以确保容器的安全性和可靠性。
压力容器是在工业生产中广泛使用的一种设备，承载着重要的作用，可用于贮存和输送各种液体、气体或者气液两相的物质。
由于其工作环境特殊，容器内部所受的压力远大于常压，因此压力容器的制造材料对于其的安全性和可靠性至关重要。
锅炉用钢
重要、常用的锅炉管材。
1）20G：是GB5310-95的纳标钢号（国外对应牌号：德国的st45.8、日本的STB42、美国的SA106B），为最常用的锅炉钢管用钢，化学成分和力学性能与20板材基本相同。
该钢有一定的常温和中高温强度，含碳量较低，有较佳的塑性和韧性，其冷热成型和焊接性能良好。
其主要用于制造高压和更高参数的锅炉管件，低温段的过热器、再热器，省煤器及水冷壁等；如小口径管做壁温≤500℃的受热面管子、以及水冷壁管、省煤器管等，大口径管做壁温≤450℃的蒸汽管道、集箱（省煤器、水冷壁、低温过热器和再热器联箱），介质温度≤450℃的管路附件等。
由于碳钢在450℃以上长期运行将产生石墨化，因此作为受热面管子的长期最高使用温度最好限制到450℃以下。
该钢在这一温度范围，其强度能满足过热器和蒸汽管道的要求、且具有良好的抗氧化性能，塑性韧性、焊接性能等冷热加工性能均很好，应用较广。
此钢在伊朗炉（指单台）上所使用的部位为下水引入管（数量为28吨）、汽水引入管（20吨）、蒸汽连接管（26吨）、省煤器集箱（8吨）、减温水系统（5吨），其余作为扁钢、吊杆材料使用（约86吨）。
但现在我厂生产的300MW锅炉，此钢的用量日趋减少，已经多为强度较高的SA210C （小）和SA106C（大）替代。
2）SA-210C（25MnG）：是ASME SA-210标准中的钢号，是锅炉和过热器用碳锰钢小口径管，珠光体型热强钢。
我国于1995年将其移植到GB5310，定名为25MnG。
其化学成分简单，除碳、锰含量较高外，其余与20G相近，故其屈服强度较20G高约20%左右，而塑、韧性则与20G相当。
该钢的生产工艺简单，冷热加工性能好。
用其代替20G，可以减薄壁厚，降低材料用量，还可以改善锅炉的传热状况。
其使用部位和使用温度与20G基本相同，主要用于工作温度低于500℃的水冷壁、省煤器、低温过热器等部件。
我厂从1989年的利港工程开始使用该钢，为保证焊接性能，订货时对碳含量进行了限制≤0.30，相应地对锰含量提高。
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锅炉及压力容器常用钢材
1. 锅炉及压力容器对钢材性能的要求
按工作条件分为两大类：
一、用以制造室温及中温承压元件的钢板与钢管
具有特点：
1 有较高的室温强度
通常以屈服极限σs和强度极限σb为设计依据，要求有较大的σs和σb良好的韧性性能材料需具有足够的韧性防止脆性断裂，在考虑强度的同时也不能忽略韧性，
(1) 材料的韧性通常用冲击韧性值αk表示。
压力容器用钢的冲击韧性要求
冲击韧性值αk(N?m/cm2)
20℃ -40℃
>=60 >=35
(2)还需要考虑时效韧性
时效就是钢材经冷加工变形后，在室温或较高温度下，冲击韧性随时间变化。
通常在200-300℃，冲击韧性值显著降低。
一般要求下降率不超过50%。
由于容器断裂过程包括在缺陷处形成裂纹和裂纹扩散两个阶段，相应两种防止断裂方法
(1)选用具有足够韧性的钢材以防止裂纹产生，要求如上表所示
(2)选用韧性更高的材料，以求在裂纹产生后能够阻止裂纹扩展。
(要求温度比无塑性转变温度NPT高一定数值，例如元件的设计应力为屈服极限σs一半时，要高17℃
3 较低的缺口敏感性
制造过程中，开孔和焊接会产生局部应力集中，要求材料有较低的缺口敏感性，以防止产生裂纹
4 良好的加工工艺性能和焊接性能
由于焊接热循环作用，会
(1)降低热影响区材料的韧性、塑性
(2)在焊缝内产生各种缺陷
其中(1)、(2) 均会产生裂纹
在选材料时需考虑
(1)材料中碳的当量值(保证材料具有较好的可焊性)
(2)适当的焊接材料和焊接工艺
(3)材料具有良好的塑性(碳钢和碳锰钢δs不低于16%，合金钢δs不低于14%)
(4)良好的低倍组织
(5)钢材的分层、非金属夹杂物、气孔、疏松等缺陷尽可能减少(防止裂纹的产生)
二、用以制造高温承压元件的钢管
1 具有足够的蠕变强度、持久强度和持久塑性
通常以持久强度为设计依据，保证在蠕变的条件下安全运行
2 具有良好的高温组织稳定性
长期高温下不发生组织变化
3 具有良好的的高温抗氧化性
要求材料在高温条件下的氧化腐蚀速度小于0.1mm/a
4 具有良好的加工工艺性
要求冷加工性(冷态弯曲)和焊接性
2. 锅炉与压力容器用钢的分类
一、工作温度低于500℃的钢材
碳素钢和低合金结构钢
1 铁素体-珠光体结构钢
屈服强度σs为300-450MPa
16Mn，15MnV，15MnVN加入合金元素，固溶强化，结晶强化作用
2 低碳贝氏体类型钢
屈服强度σs为500-700Mpa
14CrMnMoVB延缓奥氏体分解，得到贝氏体，增加强度
3 马氏体型调质高碳钢
屈服强度σs为600Mpa以上
18MnMoNb和14MnMoNbB正火加回火，有良好的低温韧性
二、工作温度高于500℃的钢材
低合金热强钢和奥氏体不锈钢
1 低合金珠光体热强钢
15CrMo和12Cr1MoV，结晶强化，沉淀强化
2 低合金贝氏体热强钢
12Cr2MoWVTiB和12Cr3MoVSiTiB，特点：合金数量多而量少，高温强度高，抗氧化性强
3 奥氏体不锈钢
18-8型铬镍奥氏体不锈钢：1Cr18Ni9Ti和0Cr18Ni9Ti，高温强度高，抗氧化性强，且具有很高的韧性和较好的加工工艺性
3. 碳素钢
一、碳素钢中主要成分对性能的影响
1 碳的影响
碳增加，强度增大，塑性减少，可焊性变差，时效敏感性降低
2 锰的影响
脱氧(FeO)脱硫，改善热加工性能
3 硅的影响
脱氧
4 硫的影响
热脆性
5 磷的影响
冷脆性
6氧的影响
降低强度、塑性
7 氮的影响
提高强度、硬度，降低塑性
8 氢的影响
氢脆
二、碳钢的分类
化学成分：高(含碳量在于0.65%)、中(含碳量0.25-0.65%)、低碳钢(含碳量小于0.25%) 用途：普通碳素结构钢、优质碳素结构钢和碳素工具钢
1 普通碳素结构钢
甲类钢：按机械性能供应(A)，钢板，角钢等
2 优质碳素结构钢
按机械性能和化学成分供应
含碳量低：钢板、容器、螺钉、螺母
含碳量中：齿轮、轴
含碳量高：弹簧、钢丝绳
3 碳素工具钢(T)
高硬度和耐磨性，制造刀具、量具、模具
三、锅炉与压力容器常用碳素钢
承压元件主要使用低碳钢，因为塑性、韧性、加工工艺性和可焊性好
(1) 优质碳素结构钢
10号和20号无缝钢管
20号钢含碳量比10号钢多一倍，强度高，屈服极限σs和强度极限σb高20%，时效敏感性低，多采用20号钢
(2) 专用碳素钢
A3g A3R 15g 20g，冲击韧性好，金属表面和内部缺陷少
4. 普通低合金结构钢
低合金钢是在碳素钢的基础上加入少量Si,Mn,Cu,Ti,V,Nb,P等合金元素构成的，它的含碳量较低，多数小于0.2%。
其组织多数仍为F+P。
由于少量合金元素的加入可以大大提高钢材的强度，并改善了钢材的耐腐蚀性能和低温性能。
低合金钢可轧制成各种钢材，如板材，管材，棒材和型材等。
它广泛用于制造远洋轮船、大跨度桥梁，高压锅炉，大型容器，汽车，矿山机械及农业机械等。
大型化工容器材料采用16MnR，生量比碳钢可减轻1/3。
用15MnV制造球形贮罐，与碳钢相比节省45%。
焊接
5. 低合金热强钢
在原油加热，裂解，催化设备中，常用到许多能耐高温的钢材。
如裂解炉管，要求承受650～800℃高温。
20号钢在540℃下于氧化性气体中，因氧化强度只有50MPa。
因为石墨化。
常用的抗氧化钢
——Cr13SiAl,Cr25Ti,Cr17Ti,Cr25Ni2
热强钢
——12CrMo,Cr5Mo,1Cr18Ni9Ti,Cr25Ni20
6. 不锈耐酸钢
是不锈钢(耐大气)和耐酸钢(不锈)的总称，
铬不锈钢——1Cr13多用作化工机器中受力大的耐蚀零件，如轴，活塞杆，阀件，螺栓，浮阀等
0Cr13,Cr17Ti F组织，有良好塑性
铬镍不锈钢——1Cr18Ni9 18-8不锈钢
有较高的抗拉强度，较低屈服点，极好的塑性和韧性，焊接性能和冷弯成型性能好，用来制造贮罐，塔器，反应釜，应用最广。
7. 低温用钢
深冷分离，空分，液化气贮罐低温使用。
低温钢平均含碳量0.08～0.18%，单相F组织，加入适量的Mn,Al,Ti,Nb,Cu,V,N等元素改善钢的综合机械性能。
常用低温用钢
1) 低合金低温用钢
16MnDR -40℃机械性能优于一般低碳钢
2) 镍钢
2.25% -60℃
3.5% -100℃
9% -200℃
3) 高锰奥氏体钢
15Mn25Al4 其中Mn是形成A的基本元素，Al作为稳定A的元素。
4) 铬镍奥氏体不锈钢
18-8奥氏体不锈钢。