【鋼管に関する知識】一般的に使用されるボイラー管と合金管の紹介

20G: GB5310-95 に記載されている鋼種番号です (対応する海外ブランド: ドイツでは st45.8、日本では STB42、米国では SA106B)。ボイラー鋼管に最も一般的に使用される鋼です。化学組成と機械的特性は基本的に 20 鋼板と同じです。この鋼は、常温および中高温で一定の強度を持ち、炭素含有量が少なく、塑性と靭性に優れ、冷間および熱間成形と溶接特性が良好です。主に、高圧および高パラメータのボイラー管継手、過熱器、再熱器、エコノマイザー、低温部の水壁の製造に使用されます。壁面温度が 500 ℃ 以下の加熱面管用の小径管、水壁管、エコノマイザー管など、壁面温度が 450 ℃ 以下の蒸気管およびヘッダー (エコノマイザー、水壁、低温過熱器および再熱器ヘッダー) 用の大径管、中温 450 ℃ 以下の配管付属品など。炭素鋼は 450 ℃ を超える温度で長時間運転すると黒鉛化するため、加熱面管の長期使用最高温度は 450 ℃ 以下に制限するのが最適です。この温度範囲では、鋼の強度は過熱器および蒸気管の要求を満たし、耐酸化性、塑性靭性、溶接性などの熱冷間加工特性が優れているため、広く使用されています。イランの炉(単体の場合)で使用される鋼材は、下水導入管(28トン)、蒸気水導入管(20トン)、蒸気接続管(26トン)、エコノマイザーヘッダー(8トン)、過熱水冷却システム(5トン)であり、残りは平鋼およびブーム材(約86トン)として使用されます。

SA-210C (25MnG): ASME SA-210 規格の鋼種です。ボイラーや過熱器用の炭素マンガン鋼の小径管で、パーライト熱強度鋼です。中国は 1995 年に GB5310 に移植し、25MnG と命名しました。炭素とマンガンの含有量が高いことを除けば化学組成は単純で、残りは 20G と似ているため、降伏強度は 20G より約 20% 高く、塑性と靭性は 20G と同等です。この鋼は製造工程が単純で、冷間および熱間加工性に優れています。20G の代わりにこれを使用すると、肉厚と材料消費量を削減でき、同時にボイラーの熱伝達を改善できます。使用部と使用温度は基本的に 20G と同じで、主に水壁、エコノマイザー、低温過熱器、および使用温度が 500℃ 未満のその他のコンポーネントに使用されます。

SA-106C: ASME SA-106規格の鋼種です。高温用の大口径ボイラーや過熱器用の炭素マンガン鋼管です。化学組成は単純で20G炭素鋼に似ていますが、炭素とマンガンの含有量が高いため、降伏強度は20Gより約12%高く、塑性や靭性も悪くありません。製造工程が簡単で、冷間加工性、熱間加工性も良好です。20Gヘッダー(エコノマイザー、水壁、低温過熱器、再熱器ヘッダー)の代わりにこれを使用すると、肉厚を約10%削減でき、材料費の節約、溶接作業量の削減、起動時のヘッダーの応力差の改善につながります。

15Mo3 (15MoG): DIN17175規格の鋼管です。ボイラー過熱器用の小径炭素モリブデン鋼管で、パーライト系耐熱鋼です。中国は1995年にGB5310に移植し、15MoGと命名しました。化学組成は単純ですが、モリブデンを含んでいるため、炭素鋼と同じ加工性能を維持しながら、炭素鋼よりも耐熱性に優れています。性能が良く価格も安いため、世界各国で広く採用されています。ただし、高温での長期運転では黒鉛化の傾向があるため、使用温度は510℃以下に抑える必要があり、製錬時に添加するAlの量を制限して黒鉛化プロセスを抑制・遅延させる必要があります。この鋼管は主に低温過熱器および低温再熱器に使用され、壁面温度は510℃以下です。その化学組成は、C0.12-0.20、Si0.10-0.35、Mn0.40-0.80、S≤0.035、P≤0.035、Mo0.25-0.35です。通常の耐火強度レベルはσs≥270-285、σb≥450-600 MPaです。塑性δ≥22です。

SA-209T1a (20MoG): ASME SA-209規格の鋼種です。ボイラーや過熱器用の小径炭素モリブデン鋼管で、パーライト熱強度鋼です。中国は1995年にこれをGB5310に移植し、20MoGと命名しました。化学組成は単純ですが、モリブデンを含んでいるため、炭素鋼と同じ加工性能を維持しながら、炭素鋼よりも熱強度に優れています。ただし、高温での長期運転では黒鉛化しやすい傾向があるため、使用温度は510℃以下に制御し、過熱を防ぐ必要があります。製錬時には、添加するAlの量を制限して黒鉛化プロセスを制御および遅延させる必要があります。この鋼管は主に水冷壁、過熱器、再熱器などの部品に使用され、壁面温度は510℃以下です。その化学組成は、C0.15-0.25、Si0.10-0.50、Mn0.30-0.80、S≤0.025、P≤0.025、Mo0.44-0.65であり、正規化強度レベルはσs≥220、σb≥415 MPa、塑性δ≥30である。

15CrMoG: GB5310-95鋼種(世界各国で広く使用されている1Cr-1/2Mo鋼および11/4Cr-1/2Mo-Si鋼に相当)です。クロム含有量が12CrMo鋼よりも高いため、耐熱強度が高くなります。温度が550℃を超えると、耐熱強度が著しく低下します。500~550℃で長時間運転すると、黒鉛化は発生しませんが、炭化物の球状化と合金元素の再分布が発生し、これら全てが鋼の熱強度低下につながります。この鋼は450℃で優れた緩和抵抗性を持ち、パイプ製造および溶接加工性能に優れています。主に、蒸気パラメータが 550℃ 未満の高圧および中圧蒸気パイプおよびヘッダー、管壁温度が 560℃ 未満の過熱器チューブなどに使用されます。化学組成は、C0.12-0.18、Si0.17-0.37、Mn0.40-0.70、S≤0.030、P≤0.030、Cr0.80-1.10、Mo0.40-0.55 です。強度レベルは、通常の焼戻し状態で σs≥ 235、σb≥440-640 MPa、塑性 δ≥21 です。

T22 (P22)、12Cr2MoG: T22 (P22) は ASME SA213 (SA335) 規格の材料で、中国 GB5310-95 に記載されています。Cr-Mo 鋼シリーズの中では、熱強度が比較的高く、同じ温度での耐久強度と許容応力は 9Cr-1Mo 鋼よりもさらに高くなっています。そのため、海外の火力発電所、原子力発電所、圧力容器などに幅広く使用されています。しかし、国内の 12Cr1MoV ほど技術的に経済的ではないため、国内の火力発電所のボイラー製造ではあまり使用されていません。ユーザーからの要求があった場合 (特に ASME 仕様に従って設計および製造する場合) にのみ採用されます。この鋼は熱処理に敏感ではなく、耐久性のある塑性が高く、溶接性も良好です。 T22小径管は主に金属壁温度が580℃以下の過熱器および再熱器の加熱面管として使用され、P22大径管は主に金属壁温度が565℃を超えない過熱器/再熱器継手、ボックス、および主蒸気管に使用されます。化学組成はC≤0.15、Si≤0.50、Mn0.30-0.60、S≤0.025、P≤0.025、Cr1.90-2.60、Mo0.87-1.13です。強度レベルはσs≥280、正焼戻し下でσb≥450-600MPaです。塑性δ≥20です。

12Cr1MoVG: GB5310-95 にリストされている鋼材で、国内の高圧、超高圧、亜臨界発電所のボイラーの過熱器、ヘッダー、主蒸気管に広く使用されています。化学組成と機械的特性は基本的に 12Cr1MoV シートと同じです。化学組成は単純で、合金の総含有量は 2% 未満であり、低炭素、低合金​​のパーライト高温強度鋼です。中でも、バナジウムは炭素と安定した炭化物 VC を形成できるため、鋼中のクロムとモリブデンがフェライトに優先的に存在し、フェライトから炭化物へのクロムとモリブデンの移動速度が遅くなり、鋼が高温でより安定します。この鋼の合金元素の総量は、海外で広く使用されている2.25Cr-1Mo鋼の半分に過ぎませんが、580℃、100,000時間における耐久強度は後者より40%高く、製造工程は簡素で、溶接性も良好です。熱処理工程を厳密に行えば、満足のいく総合性能と熱強度が得られます。発電所の実際の運転では、12Cr1MoV主蒸気管は540℃で100,000時間の安全運転後も引き続き使用できることが示されています。大径管は主にヘッダーや蒸気パラメータが565℃以下の主蒸気管として使用され、小径管は金属壁温度が580℃以下のボイラー加熱面管として使用されます。

12Cr2MoWVTiB (G102): GB5310-95 に規定されている鋼種です。1960 年代に我が国で開発された低炭素・低合金(少量の多成分)ベイナイト高温高強度鋼です。1970 年代から冶金部標準 YB529 に採用され、現在の国家標準となっています。1980 年末には冶金部と機械電力部の合同評価に合格しました。この鋼は総合的な機械的特性に優れ、耐熱性や使用温度は類似の海外鋼を上回り、620 ℃ では一部のクロムニッケルオーステナイト鋼のレベルに達しています。これは、鋼中に多くの種類の合金元素が含まれており、Cr、Si などの耐酸化性を向上させる元素も添加されているため、最高使用温度が 620 ℃ に達するためです。発電所の実際の運転では、鋼管の構造と性能は長期運転後もほとんど変化しないことが示されました。主に金属温度が620℃以下の超高パラメータボイラーの過熱管および再熱管として使用されます。化学組成は、C0.08-0.15、Si0.45-0.75、Mn0.45-0.65、S≤0.030、P≤0.030、Cr1.60-2.10、Mo0.50-0.65、V0.28-0.42、Ti0.08-0.18、W0.30-0.55、B0.002-0.008です。正焼戻し状態での強度レベルはσs≥345、σb≥540-735 MPaです。塑性はδ≥18です。

SA-213T91 (335P91): ASME SA-213 (335) 規格の鋼種です。米国ラバーリッジ国立研究所が開発した、原子力発電所の高温高圧部品用材料です (他の分野でも使用されています)。この鋼は T9 (9Cr-1Mo) 鋼をベースにしており、炭素含有量の上限と下限が制限されています。また、P や S などの残留元素の含有量をより厳密に管理しながら、微量の 0.030-0.070% の N、微量の 0.18-0.25% の V および 0.06-0.10% の Nb を添加して結晶粒の微細化を実現した新しいタイプのフェライト系耐熱合金鋼です。 ASME SA-213 に記載された鋼種であり、中国は 1995 年にこの鋼を GB5310 規格に移植し、そのグレードを 10Cr9Mo1VNb と定めました。また、国際規格 ISO/DIS9329-2 では X10 CrMoVNb9-1 と記載されています。クロム含有量が高い (9%) ため、耐酸化性、耐食性、高温強度、非黒鉛化傾向が低合金鋼よりも優れています。元素モリブデン (1%) は主に高温強度を向上させ、クロム鋼の高温脆化傾向を抑制します。T9 と比較すると、溶接性能と熱疲労性能が向上し、600 °C での耐久性は後者の 3 倍であり、T9 (9Cr-1Mo) 鋼の優れた高温耐食性を維持しています。オーステナイト系ステンレス鋼と比較して、膨張係数が小さく、熱伝導率が高く、耐久強度も高い(例えば、TP304オーステナイト系ステンレス鋼と比較すると、強靭温度は625℃、等応力温度は607℃である)。そのため、総合的な機械的特性が優れ、時効前後の構造と性能が安定しており、溶接性や加工性も良好で、耐久性と耐酸化性にも優れている。主にボイラーの過熱器や再熱器(金属温度が650℃以下)に使用される。その化学組成は、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であり、正焼戻し状態での強度レベルはσs≥415、σb≥585 MPa、塑性δ≥20である。


投稿日時:2020年11月18日

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