20G : Il s’agit de la désignation d’acier répertoriée dans la norme GB5310-95 (correspondances étrangères : ST45.8 en Allemagne, STB42 au Japon et SA106B aux États-Unis). C’est l’acier le plus couramment utilisé pour les tubes de chaudières. Sa composition chimique et ses propriétés mécaniques sont sensiblement les mêmes que celles des tôles d’acier 20. Cet acier présente une certaine résistance à température ambiante, moyenne et élevée, une faible teneur en carbone, une bonne plasticité et une bonne ténacité, ainsi que de bonnes propriétés de formage à chaud et à froid et de soudage. Il est principalement utilisé pour la fabrication de raccords de tuyauterie de chaudières haute pression et à paramètres élevés, de surchauffeurs, de resurchauffeurs, d’économiseurs et de parois d’eau dans la section basse température. Par exemple, les tubes de petit diamètre pour les tubes de chauffe (température de paroi ≤ 500 °C), les tubes de parois d'eau, les tubes d'économiseur, etc., les tubes de grand diamètre pour les conduites de vapeur et les collecteurs (économiseur, paroi d'eau, surchauffeur basse température et collecteur de resurchauffeur) (température de paroi ≤ 450 °C), ainsi que les accessoires de canalisations pour fluides caloporteurs (température de paroi ≤ 450 °C), etc. L'acier au carbone se graphitisant en cas d'utilisation prolongée à plus de 450 °C, il est préférable de limiter la température maximale d'utilisation à long terme des tubes de chauffe à moins de 450 °C. Dans cette plage de températures, la résistance de l'acier répond aux exigences des surchauffeurs et des conduites de vapeur, et il présente une bonne résistance à l'oxydation, une bonne ténacité plastique, une bonne soudabilité et d'autres propriétés de mise en œuvre à chaud et à froid, ce qui explique son utilisation répandue. L'acier utilisé dans le four iranien (pour une seule unité) est composé du tuyau d'arrivée d'eaux usées (28 tonnes), du tuyau d'arrivée d'eau et de vapeur (20 tonnes), du tuyau de raccordement de vapeur (26 tonnes), du collecteur d'économiseur (8 tonnes) et du système d'eau de désurchauffe (5 tonnes). Le reste est utilisé comme acier plat et pour les bras de la chaudière (environ 86 tonnes).

SA-210C (25MnG) : Il s'agit de la nuance d'acier de la norme ASME SA-210. C'est un acier au carbone-manganèse pour tubes de petit diamètre, destiné aux chaudières et aux surchauffeurs. C'est un acier à haute résistance thermique de type perlite. La Chine l'a intégré à la norme GB5310 en 1995 et l'a désigné 25MnG. Sa composition chimique est simple, à l'exception de sa teneur élevée en carbone et en manganèse ; pour le reste, elle est similaire à celle du 20G. De ce fait, sa limite d'élasticité est environ 20 % supérieure à celle du 20G, tandis que sa plasticité et sa ténacité sont équivalentes. Cet acier présente un procédé de fabrication simple et une bonne aptitude au formage à chaud et à froid. Son utilisation à la place du 20G permet de réduire l'épaisseur des parois et la consommation de matériau, tout en améliorant le transfert de chaleur de la chaudière. Ses applications et ses températures d'utilisation sont globalement les mêmes que celles du 20G ; il est principalement utilisé pour les parois d'eau, les économiseurs, les surchauffeurs basse température et autres composants dont la température de fonctionnement est inférieure à 500 °C.

SA-106C : Il s'agit de la nuance d'acier définie par la norme ASME SA-106. C'est un acier au carbone-manganèse destiné aux tubes de gros calibre pour chaudières et surchauffeurs haute température. Sa composition chimique est simple et similaire à celle de l'acier au carbone 20G, mais sa teneur en carbone et en manganèse est plus élevée, ce qui lui confère une limite d'élasticité supérieure d'environ 12 % à celle du 20G. Sa plasticité et sa ténacité sont également satisfaisantes. Cet acier se caractérise par un procédé de fabrication simple et une bonne aptitude au formage à chaud et à froid. Son utilisation en remplacement des collecteurs en acier 20G (économiseur, paroi d'eau, surchauffeur basse température et collecteur de resurchauffeur) permet de réduire l'épaisseur des parois d'environ 10 %, ce qui engendre des économies de matériaux, réduit la charge de soudage et améliore la stabilité des collecteurs lors du démarrage.

L'acier 15Mo3 (15MoG) est un tube en acier conforme à la norme DIN 17175. Il s'agit d'un tube en acier au carbone-molybdène de petit diamètre destiné aux surchauffeurs de chaudières. C'est un acier perlitique à haute résistance thermique. La Chine l'a intégré à la norme GB 5310 en 1995 et l'a désigné 15MoG. Sa composition chimique est simple, mais il contient du molybdène. Ainsi, tout en conservant les mêmes performances de mise en œuvre que l'acier au carbone, sa résistance thermique est supérieure. Grâce à ses bonnes performances et à son faible coût, il est largement utilisé dans le monde entier. Cependant, cet acier a tendance à se graphitiser lors d'une utilisation prolongée à haute température. Sa température d'utilisation doit donc être maintenue en dessous de 510 °C et la quantité d'aluminium ajoutée lors de la fusion doit être limitée afin de contrôler et de retarder le processus de graphitisation. Ce tube en acier est principalement utilisé pour les surchauffeurs et les resurchauffeurs basse température, lorsque la température de paroi est inférieure à 510 °C. Sa composition chimique est C0,12-0,20, Si0,10-0,35, Mn0,40-0,80, S≤0,035, P≤0,035, Mo0,25-0,35 ; niveau de résistance au feu normal σs≥270-285, σb≥450-600 MPa ; Plasticité δ≥22.

SA-209T1a (20MoG) : Il s'agit de la nuance d'acier définie par la norme ASME SA-209. C'est un tube en acier au carbone-molybdène de petit diamètre destiné aux chaudières et aux surchauffeurs. Cet acier à structure perlitique offre une excellente résistance thermique. La Chine l'a intégré à la norme GB5310 en 1995 et l'a désigné 20MoG. Sa composition chimique est simple, mais grâce à la présence de molybdène, il présente une résistance thermique supérieure à celle de l'acier au carbone, tout en conservant les mêmes performances de mise en œuvre. Cependant, cet acier a tendance à se graphitiser lors d'une utilisation prolongée à haute température. Il est donc impératif de limiter sa température d'utilisation à moins de 510 °C et d'éviter toute surchauffe. Lors de la fusion, la quantité d'aluminium ajoutée doit être limitée afin de contrôler et de retarder le processus de graphitisation. Ce tube en acier est principalement utilisé pour des pièces telles que les parois refroidies à l'eau, les surchauffeurs et les réchauffeurs, lorsque la température de paroi est inférieure à 510 °C. Sa composition chimique est C0,15-0,25, Si0,10-0,50, Mn0,30-0,80, S≤0,025, P≤0,025, Mo0,44-0,65 ; niveau de résistance normalisé σs≥220, σb≥415 MPa ; plasticité δ≥30.

L'acier 15CrMoG est un acier de nuance GB5310-95 (correspondant aux aciers 1Cr-1/2Mo et 11/4Cr-1/2Mo-Si largement utilisés dans le monde). Sa teneur en chrome étant supérieure à celle de l'acier 12CrMo, il présente une résistance thermique plus élevée. Cependant, cette résistance diminue significativement au-delà de 550 °C. Lors d'une utilisation prolongée entre 500 et 550 °C, la graphitisation ne se produit pas, mais la sphéroïdisation des carbures et la redistribution des éléments d'alliage entraînent une diminution de la résistance de l'acier. Ce dernier présente néanmoins une bonne résistance à la relaxation thermique à 450 °C et offre de bonnes performances pour la fabrication de tubes et le soudage. Principalement utilisé comme conduites et collecteurs de vapeur haute et moyenne pression avec des paramètres de vapeur inférieurs à 550 °C, tubes de surchauffeur avec une température de paroi inférieure à 560 °C, etc. Sa composition chimique est C 0,12-0,18, Si 0,17-0,37, Mn 0,40-0,70, S ≤ 0,030, P ≤ 0,030, Cr 0,80-1,10, Mo 0,40-0,55 ; niveau de résistance σs ≥ 235 à l'état revenu normal, σb ≥ 440-640 MPa ; plasticité δ ≥ 21.

T22 (P22), 12Cr2MoG : Les aciers T22 (P22) sont conformes à la norme ASME SA213 (SA335) et répertoriés dans la norme chinoise GB5310-95. Dans la série des aciers au chrome-molybdène, leur résistance thermique est relativement élevée et leur endurance ainsi que leur contrainte admissible à température égale sont même supérieures à celles de l’acier 9Cr-1Mo. De ce fait, ils sont largement utilisés dans les centrales thermiques, les centrales nucléaires et les appareils à pression à l’étranger. Cependant, leur rapport coût-efficacité est moins avantageux que celui de l’acier 12Cr1MoV chinois, ce qui explique leur moindre utilisation dans la fabrication des chaudières pour centrales thermiques en Chine. Ils ne sont employés que sur demande (notamment lorsque la conception et la fabrication sont conformes aux spécifications ASME). Cet acier est insensible aux traitements thermiques, présente une grande plasticité durable et de bonnes propriétés de soudage. Les tubes T22 de petit diamètre sont principalement utilisés comme tubes de chauffe pour les surchauffeurs et les resurchauffeurs dont la température de paroi métallique est inférieure à 580 °C, tandis que les tubes P22 de grand diamètre sont principalement utilisés pour les jonctions surchauffeur/resurchauffeur dont la température de paroi métallique ne dépasse pas 565 °C. Ils servent également à la fabrication de boîtes et de conduites de vapeur principales. Leur composition chimique est la suivante : C ≤ 0,15 %, Si ≤ 0,50 %, Mn 0,30-0,60 %, S ≤ 0,025 %, P ≤ 0,025 %, Cr 1,90-2,60 %, Mo 0,87-1,13 %. Leur résistance mécanique est σs ≥ 280 MPa, σb ≥ 450-600 MPa après revenu positif. Leur plasticité est δ ≥ 20.

L'acier 12Cr1MoVG, conforme à la norme GB5310-95, est largement utilisé dans les surchauffeurs, collecteurs et conduites de vapeur principales des chaudières des centrales électriques à haute, très haute pression et subcritiques. Sa composition chimique et ses propriétés mécaniques sont similaires à celles de l'acier 12Cr1MoV. Sa composition chimique est simple, avec une teneur totale en éléments d'alliage inférieure à 2 %. Il s'agit d'un acier perlitique à haute résistance à chaud, faiblement allié et à faible teneur en carbone. Le vanadium, en se combinant au carbone, forme un carbure VC stable, ce qui favorise la présence de chrome et de molybdène dans la ferrite et ralentit leur transfert de la ferrite vers le carbure. L'acier est ainsi plus stable à haute température. La teneur totale en éléments d'alliage de cet acier est deux fois inférieure à celle de l'acier 2,25Cr-1Mo, largement utilisé à l'étranger. Cependant, sa résistance à la traction à 580 °C et après 100 000 heures est supérieure de 40 % à celle de ce dernier. De plus, son procédé de fabrication est simple et sa soudabilité est bonne. Un traitement thermique rigoureux permet d'obtenir des performances globales et une résistance thermique satisfaisantes. L'exploitation en centrale électrique a démontré que la conduite principale de vapeur en acier 12Cr1MoV peut être utilisée en toute sécurité pendant 100 000 heures à 540 °C. Les conduites de grand diamètre servent principalement de collecteurs et de conduites principales de vapeur dont la température est inférieure à 565 °C, tandis que les conduites de petit diamètre sont utilisées pour les tubes de chauffe de la chaudière dont la température de paroi est inférieure à 580 °C.

L'acier 12Cr2MoWVTiB (G102) est un acier bainitique à haute résistance à chaud, faiblement allié (en faible quantité) et à faible teneur en carbone, développé en Chine dans les années 1960. Il est intégré à la norme YB529 du ministère de la Métallurgie depuis les années 1970 et constitue la norme nationale actuelle. Fin 1980, cet acier a passé avec succès l'évaluation conjointe du ministère de la Métallurgie et du ministère des Machines et de l'Énergie électrique. Il présente d'excellentes propriétés mécaniques globales, et sa résistance thermique ainsi que sa température de service dépassent celles d'aciers étrangers similaires, atteignant le niveau de certains aciers austénitiques au chrome-nickel à 620 °C. Ceci est dû à la présence de nombreux éléments d'alliage, notamment du chrome et du silicium, qui améliorent sa résistance à l'oxydation, permettant ainsi d'atteindre une température de service maximale de 620 °C. L'exploitation effective de la centrale a démontré que la structure et les performances des tubes en acier restaient globalement inchangées après une longue période de fonctionnement. Ces tubes sont principalement utilisés comme tubes de surchauffeur et de resurchauffeur dans les chaudières à très hautes performances (température du métal ≤ 620 °C). Leur composition chimique est la suivante : C 0,08-0,15 %, Si 0,45-0,75 %, Mn 0,45-0,65 %, S ≤ 0,030 %, P ≤ 0,030 %, Cr 1,60-2,10 %, Mo 0,50-0,65 %, V 0,28-0,42 %, Ti 0,08-0,18 %, W 0,30-0,55 %, B 0,002-0,008 %. Leur résistance à la traction est de σs ≥ 345 MPa et σb ≥ 540-735 MPa à l'état revenu positif. Leur plasticité est de δ ≥ 18.

SA-213T91 (335P91) : Il s’agit de la nuance d’acier définie par la norme ASME SA-213 (335). Ce matériau, développé par le Laboratoire national de Rubber Ridge aux États-Unis, est destiné aux pièces haute température et haute pression utilisées dans les centrales nucléaires (et dans d’autres domaines). Cet acier est dérivé de l’acier T9 (9Cr-1Mo) et sa teneur en carbone est soumise à des limites supérieures et inférieures strictes. Un contrôle plus rigoureux de la teneur en éléments résiduels tels que le phosphore (P) et le soufre (S) est appliqué. Des traces d’azote (N) (0,030 à 0,070 %), ainsi que des traces d’éléments fortement carbogènes (V) (0,18 à 0,25 %) et de niobium (Nb) (0,06 à 0,10 %) sont ajoutées afin d’obtenir un acier allié ferritique réfractaire de nouvelle génération, répondant aux exigences de granulométrie. Il s'agit d'un acier conforme à la norme ASME SA-213. La Chine l'a intégré à la norme GB5310 en 1995, sous la désignation 10Cr9Mo1VNb. La norme internationale ISO/DIS9329-2 le désigne quant à elle par la désignation X10CrMoVNb9-1. Grâce à sa teneur élevée en chrome (9 %), cet acier présente une meilleure résistance à l'oxydation et à la corrosion, une résistance mécanique à haute température et une faible tendance à la graphitisation que les aciers faiblement alliés. L'élément molybdène (1 %) améliore principalement la résistance mécanique à haute température et limite la fragilité à chaud de l'acier au chrome. Comparé à l'acier T9, il offre de meilleures performances de soudage et de résistance à la fatigue thermique, sa durabilité à 600 °C est trois fois supérieure, et il conserve l'excellente résistance à la corrosion à haute température de l'acier T9 (9Cr-1Mo). Comparé à l'acier inoxydable austénitique, il présente un faible coefficient de dilatation, une bonne conductivité thermique et une résistance à la traction supérieure (par exemple, comparé à l'acier austénitique TP304, sa température de contrainte maximale est de 625 °C et sa température de contrainte équivalente de 607 °C). De ce fait, il offre d'excellentes propriétés mécaniques globales, une structure et des performances stables avant et après vieillissement, une bonne soudabilité et une bonne aptitude à la mise en œuvre, ainsi qu'une grande durabilité et une excellente résistance à l'oxydation. Il est principalement utilisé dans les surchauffeurs et les réchauffeurs de chaudières dont la température du métal est inférieure ou égale à 650 °C. Sa composition chimique est C0,08-0,12, Si0,20-0,50, Mn0,30-0,60, S≤0,010, P≤0,020, Cr8,00-9,50, Mo0,85-1,05, V0,18-0,25, Al≤0,04 , Nb0,06-0,10, N0,03-0,07 ; niveau de résistance σs≥415, σb≥585 MPa à l'état de revenu positif ; plasticité δ≥20.