【鋼管の知識】ボイラー管・合金管の代表的な種類

20G:GB5310-95(対応する海外ブランド:ドイツst45.8、日本STB42、米国SA106B)の鋼板番号であり、ボイラー鋼管に最も多く使用される鋼材です。化学成分と機械的性質は20鋼板と基本的に同じです。常温および中高温で一定の強度を持ち、炭素含有量が低く、塑性と靭性が優れており、冷間および熱間成形および溶接性が良好です。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、低温部のウォーターウォールの製造に使用されます。壁温≤500℃の伝熱面管用の小径管、水壁管、エコノマイザ管など、壁温≤450℃の蒸気管およびヘッダー(エコノマイザ、水壁、低温過熱器および再熱器ヘッダー)用の大径管、および中温≤450℃のパイプライン付属品など。炭素鋼は450℃を超える環境で長時間使用すると黒鉛化するため、伝熱面管の長期最高使用温度は450℃以下に制限するのが最適です。この温度域では、鋼の強度が過熱器や蒸気管の要求を満たし、耐酸化性、塑性靭性、溶接性などの熱間および冷間加工特性も良好で、広く使用されています。イランの炉で使用される鋼材(単一ユニットを指す)は、汚水導入管(数量28トン)、蒸気水導入管(20トン)、蒸気接続管(26トン)、エコノマイザヘッダー(8トン)、減温水システム(5トン)、残りは平鋼とブーム材(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、ボイラーおよび過熱器用の炭素マンガン鋼小径管で、パーライト耐熱鋼です。中国では1995年にGB5310に移植され、25MnGと命名されました。炭素とマンガンの含有量が多いことを除いて化学成分は単純で、残りは20Gと似ているため、降伏強度は20Gより約20%高く、可塑性と靭性は20Gと同等です。この鋼は製造プロセスが簡単で、冷間および熱間加工性が良好です。20Gの代わりに使用すると、壁の厚さと材料の消費量を減らすことができ、同時にボイラーの伝熱性を向上させることができます。使用部位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、低温過熱器、および使用温度が500℃未満のその他の部品に使用されます。

SA-106C:ASME SA-106規格の鋼種で、大口径ボイラーおよび高温過熱器用の炭素マンガン鋼管です。化学組成はシンプルで20G炭素鋼に似ていますが、炭素とマンガンの含有量が多いため、降伏強度は20Gより約12%高く、可塑性と靭性も悪くありません。この鋼は製造プロセスが簡単で、冷間加工性と熱間加工性に優れています。20Gヘッダー(エコノマイザー、ウォーターウォール、低温過熱器、再加熱器ヘッダー)の代替として使用すると、壁厚を約10%削減でき、材料コストを節約し、溶接作業負荷を軽減し、ヘッダーの起動時の応力差を改善できます。

15Mo3(15MoG):DIN17175規格の鋼管で、ボイラー過熱器用の小径炭素モリブデン鋼管であり、パーライト系耐熱鋼です。中国では1995年にGB5310に移植され、15MoGと命名されました。化学成分は単純ですが、モリブデンが含まれているため、炭素鋼と同じ加工性能を維持しながら、耐熱強度は炭素鋼よりも優れています。性能が優れ、価格が安いため、世界各国で広く採用されています。ただし、高温で長時間運転すると黒鉛化する傾向があるため、使用温度を510℃以下に制御し、製錬中のAl添加量を制限して黒鉛化プロセスを制御・遅延する必要があります。この鋼管は主に低温過熱器と低温再加熱器に使用され、壁温度は510℃以下です。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、通常耐火強度レベルσs≥270-285、σb≥450-600 MPa、塑性δ≥22。

SA-209T1a(20MoG):ASME SA-209規格の鋼種であり、ボイラーおよび過熱器用の小径炭素モリブデン鋼管であり、パーライト耐熱鋼である。中国では1995年にGB5310に移植され、20MoGと命名された。化学成分は単純であるが、モリブデンが含まれているため、炭素鋼と同様の加工性能を維持しながら、耐熱性は炭素鋼よりも優れている。しかし、この鋼は高温で長期運転すると黒鉛化する傾向があるため、使用温度を510℃以下に制御し、過熱を防止する必要がある。製錬時には、Alの添加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る。この鋼管は主に水冷壁、過熱器、再加熱器などの部品に使用され、壁温度は510℃以下である。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、正規化強度レベルσs≥220、σb≥415 MPa、塑性δ≥30です。

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。12CrMo鋼よりもクロム含有量が高いため、耐熱性が高くなっています。550℃を超えると耐熱性が大幅に低下します。500~550℃で長時間運転すると、黒鉛化は起こりませんが、炭化物の球状化と合金元素の再分布が起こり、鋼の熱負荷につながります。強度が低下し、450℃でも良好な耐熱性を示します。製管・溶接工程での性能も良好です。主に蒸気パラメータが550℃以下の高圧・中圧蒸気管およびヘッダー、管壁温度が560℃以下の過熱器管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、常温焼戻し時の強度レベルσs≥235、σb≥440-640 MPa、塑性δ≥21です。

T22(P22)、12Cr2MoG:T22(P22)はASME SA213(SA335)規格材料で、中国GB5310-95に記載されています。Cr-Mo鋼シリーズの中で、耐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、原子力発電、圧力容器などに使用されています。用途は広いです。しかし、技術的な経済性は我が国の12Cr1MoVほど良くないため、国内の火力発電ボイラー製造ではあまり使用されていません。ユーザーの要求があった場合にのみ採用されます(特にASME規格に従って設計・製造された場合)。この鋼は熱処理に敏感ではなく、耐久性の高い塑性と優れた溶接性を備えています。 T22細径管は主に金属壁温度が580℃以下の過熱器・再熱器の伝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、ボックス管、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σs≥280、σb≥450-600MPaの焼戻し下での強度レベル、塑性度δ≥20です。

12Cr1MoVG:GB5310-95規格鋼で、国内の高圧、超高圧、亜臨界圧発電所のボイラー過熱器、ヘッダー、主蒸気管などに広く使用されています。化学組成と機械的性質は、12Cr1MoV鋼板と基本的に同じです。化学組成は単純で、総合金含有量は2%未満であり、低炭素、低合金​​のパーライト系熱間強度鋼です。バナジウムは炭素と安定な炭化物VCを形成し、鋼中のクロムとモリブデンをフェライトに優先的に存在させ、クロムとモリブデンがフェライトから炭化物へ移行する速度を遅くすることで、鋼の高温安定性を高めます。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℃、10万時間での耐久強度は後者より40%高く、製造プロセスが簡単で、溶接性能が良好です。熱処理プロセスが厳格であれば、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主蒸気パイプラインは、540℃で10万時間の安全運転後も継続して使用できることが示されています。大口径管は主に蒸気パラメータが565℃未満のヘッダーと主蒸気管として使用され、小口径管は金属壁温度が580℃未満のボイラー伝熱面管として使用されます。

12Cr2MoWVTiB(G102):GB5310-95の鋼種であり、1960年代に我が国で開発・開発された低炭素、低合金​​(少量多価)ベイナイト熱間強度鋼です。1970年代から冶金部標準YB529に含まれ、現在の国家標準となっています。1980年末、冶金部、機械電力部の共同審査に合格しました。この鋼は総合的な機械的性質が良好で、熱強度と使用温度は同種の外国鋼を上回り、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、鋼に含まれる合金元素の種類が多く、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、最高使用温度は620℃に達することができるためです。発電所の実際の運転において、本鋼管の組織と性能は長期運転後も大きな変化が見られないことが確認されました。主にメタル温度≤620℃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。焼戻し強度はσs≥345、σb≥540-735MPa、塑性度δ≥18です。

SA-213T91(335P91):ASME SA-213(335)規格の鋼種であり、米国ラバーリッジ国立研究所で開発された原子力(他の分野でも使用)の高温圧力部品用の材料です。この鋼はT9(9Cr-1Mo)鋼をベースに、炭素含有量の上限と下限を制限し、P、Sなどの残留元素の含有量をより厳密に制御しながら、0.030〜0.070%の微量のN、0.18〜0.25%の微量のV、0.06〜0.10%のNbを添加して微細化を達成し、新しいタイプのフェライト耐熱合金鋼は粒子要件によって形成されます。 ASME SA-213に記載されている鋼種であり、中国では1995年にGB5310規格に移植され、鋼種は10Cr9Mo1VNbと設定されています。国際規格ISO / DIS9329-2ではX10 CrMoVNb9-1と記載されています。クロム含有量が多い(9%)ため、耐酸化性、耐腐食性、高温強度、非黒鉛化傾向が低合金鋼よりも優れています。モリブデン元素(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と比較して、溶接性、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、熱膨張係数が小さく、熱伝導性が良好で、耐久強度が高い(例えば、TP304オーステナイト鋼と比較すると、強靭化温度が625℃、等応力温度が607℃)。そのため、総合的な機械的性質が良好で、時効前後の構造と性能が安定しており、溶接性能と加工性能が良好で、耐久性と耐酸化性が高い。主にボイラーの金属温度が650℃以下の過熱器と再加熱器に使用されます。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、正焼戻し状態での強度レベルσs≥415、σb≥585 MPa、塑性δ≥20です。


投稿日時: 2020年11月18日

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