电厂常用金属材料牌号及其应用.docx

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电厂常用金属材料牌号及其应用

一、电厂常用金属材料及分类方法

火力发电厂由锅炉、汽轮机、发电机和辅机组成。

使用的金属材料很多，主要以钢材为主，还有铸钢、铸铁、以及铜、铝、钛等有色金属。

根据制造者和使用者的不同，对一种材料常用几种不同的分类方法。

1、钢的分类

钢，是对含碳量质量百分比介于0.02%至2.11%之间的铁碳合金的统称（以铁为主要元素、含碳量一般在2%以下，并含有其他元素的材料）。

钢的化学成分可以有很大变化，只含碳元素的钢称为碳素钢（碳钢）或普通钢；在实际生产中，钢往往根据用途的不同含有不同的合金元素，比如：

锰、镍、钒等等。

按化学成分分类

碳素钢

工业纯铁（C≤0.04%）

低碳钢（C0.04%～<0.25%）

中碳钢（C0.25%～0.60%）

高碳钢（C>0.60%）

合金钢

微合金钢（合金元素总量<0.2%）

低合金钢（合金元素总量0.2%～<5%）

中合金钢（合金元素总量5%～10%）

高合金钢（合金元素总量>10%）

按添加的合金元素分

碳钢

铬钢

钼钢

铬钼钢

铬钼钒钢

钼镍钢

钼镍钛钢……

按钢的品质分类

普通钢

S≤0.050%，P≤0.050%

优质钢

S≤0.040%，P≤0.040%，Cu≤0.025%

高级优质钢

S≤0.030%，P≤0.035%，Cu≤0.025%

按冶炼方法分类

按冶炼方式

平炉钢、转炉钢、电炉钢、真空电弧重熔（VAR）……

按脱氧和浇注方式

沸腾钢、镇静钢、半镇静钢

按显微组织分类

退火状态

亚共析钢、共析钢、过共析钢、

正火状态

珠光体钢、贝氏体钢、马氏体钢、奥氏体钢

无相变或部分相变

铁素体钢、奥氏体钢、双相钢

按用途分类

结构钢

机械制造用钢

调质钢、表面硬化钢、易切削钢……

弹簧钢、轴承钢、建筑及工程用钢、超高强度钢……

工具钢

碳素工具钢

合金工具钢

高速工具钢、刃具钢、量具钢、模具钢

特殊性能钢

不锈耐热钢、耐热钢、低温用钢、电工用钢……

专业用钢

锅炉用钢、压力容器用钢、船舶用钢、桥梁用钢……

按强度分类

强度等级

普强钢（σb<800MPa）、高强度钢（σb800～1400MPa）、超高强度钢（σb>1400MPa）

强度值

屈服强度、抗拉强度

2、铸铁的分类

按碳在铸铁中存在方式

灰口铸铁、球墨铸铁、蠕墨铸铁、可锻铸铁、白口铁…

合金铸铁按用途不同

耐磨、耐热、耐蚀、无磁、低热膨胀等铸铁

3、铜的分类

纯铜

（也称紫铜）

铜合金

黄铜（铜锌合金）

锡黄铜、铝黄铜、铅黄铜…

白铜（铜镍合金）

青铜（铜锡合金）

锡青铜、铍青铜、铝铁青铜…

二、化学元素及其在钢中的作用

1、电厂常用金属材料中的化学元素

中文名称

碳

硅

锰

硫

磷

铁

铬

钼

钒

化学元素符号

中文名称

镍

钨

钛

铌

氮

硼

铝

铜

锌

化学元素符号

中文名称

锡

铅

砷

锑

铋

钴

氧

稀土

锆

化学元素符号

钢中常存五元素：

C、Si、Mn、S、P

钢中五害元素：

Sn、Pb、As、Sb、Bi

2、钢中主要元素在钢中的作用

元素

符号

作用

铁

基体材料

碳

C<1%时，随着碳含量增加，钢的常温强度、硬度增高，但塑性、韧性降低。

C<0.3%时，焊接性能较好（锅炉受热面管）。

含碳量高会使固溶体中的合金元素向碳化物扩散，降低钢的强度。

硅

硅在碳钢的含量≤0.50％。

硅也是钢中的有益元素。

在沸腾钢中，含硅量很低，硅是作为脱氧元素加入到钢中。

在镇静钢中硅的含量一般为0.12～0.37％。

硅增大了钢液的流动性，除了形成非金属夹杂外，硅溶于铁素体中。

随着硅含量的提高，钢的抗拉强度提高，屈服点提高，伸长率下降，钢的冲击韧性显著降低。

锰

是一种弱脱氧剂。

适量的锰可有效提高钢材强度，消除硫、氧对钢材的热脆影响，改善钢材热加工性能，并改善钢材的冷脆倾向，同时不显著降低钢材的塑性、冲击韧性。

普通碳素钢中锰的含量约为0.3%～0.8%。

含量过高（达1.0%～1.5%以上）使钢材变脆变硬，并降低钢材的抗锈性和可焊性。

硫

有害元素。

引起钢材热脆（热加工时开裂），降低钢材的塑性、冲击韧性、疲劳强度和抗锈性等。

主要来自于炼铁、炼钢时加入的原材料和燃烧产物。

磷

有害元素。

虽可提高强度、抗锈性，但严重降低塑性、冲击韧性、冷弯性能和可焊性，尤其低温时发生冷脆（低温变脆），含量需严格控制。

它来源于矿石和生铁等炼钢原料。

铬

在结构钢中提高常温强度、硬度和淬透性。

在耐热钢中提高蠕变强度和抗氧化性能，减少石墨化倾向。

含量大于12%时，显著提高耐腐蚀性。

钼

显著提高耐热钢的蠕变强度和抗松弛性能（固溶强化作用），有效地减少钢的热脆性倾向。

也可以提高常温强度。

钒

提高耐热钢的蠕变强度和组织稳定性，改善焊接性能。

也可以提高常温强度。

含钒钢对热处理较敏感。

镍

<6%时，可提高钢的常温强度，但并不降低其塑形和韧性。

1%～3%的镍可提高淬透性，使大截面工件性能均匀。

耐热钢中加入镍主要是为了得到奥氏体组织和提高抗腐蚀能力，并可增加韧性。

钨

提高耐热钢的蠕变强度和热强性。

显著提高工具钢的红硬性。

钛、铌

Ti、Nb

提高耐热钢的蠕变强度，改善焊接性能。

在不锈钢中提高抗腐蚀能力和增加韧性。

硼

微量硼可以显著提高钢的淬透性，可提高蠕变强度和塑形。

但显著降低钢材塑性、韧性、可焊性和冷弯性能，增加时效倾向和冷脆性。

三、世界主要国家钢号表示方法

1、中国钢号表示方法

根据GB/T221-2008《钢铁产品牌号表示方法》规定，钢号采用汉语拼音、化学元素符号和阿拉伯数字相结合的原则，即：

钢号中添加的合金元素采用化学元素符号表示，如Cr、Mo、Mn…等。

混合稀土元素用Re或Xt表示。

产品名称、用途、冶炼和浇注方法等，一般采用汉语拼音的缩写字母表示。

字母

在钢号

中位置

含义

字母

在钢号

中位置

含义

头

铸钢

尾

高级（优质钢）

头

电工用冷轧取向硅钢

尾

半镇静钢

头

电工用热轧硅钢

尾

沸腾钢

头

电工用纯铁

尾

锅炉用钢

头

电工用冷轧无取向硅钢

尾

高压管道（子）用钢

头

滚动轴承钢

尾

压力容器用钢

头

变形高温合金

尾

特殊镇静钢

头

焊条用钢

尾

镇静钢

头

耐蚀合金

尾

多层或高压容器用钢

头

屈服强度

头

碳素工具钢

头

易切削钢

钢中主要化学元素含量用阿拉伯数字表示。

不同钢种其钢号表示方法有所不同，分别举例说明如下：

、碳素结构钢：

Q235A（A3）钢

“235”表示屈服强度下限数值，单位MPa，“A”表示质量等级代号，共分为A、B、C、D四级。

、优质碳素钢：

20，20g钢

钢号头两位数字表示平均含碳量的万分之几，“20”表示平均含碳量为0.2%。

钢号后缀“g”表示锅炉用钢。

、碳素工具钢：

T8A

“T”代表碳素工具钢类，数字表示平均含碳量的千分之几，“8”表示平均含碳量为0.8%。

钢号后缀“A”表示高级优质。

、合金结构钢、耐热钢：

12Cr2MoWVTiB（102钢）

钢号头两位数字表示平均含碳量的万分之几，“12”表示平均含碳量为0.12%。

钢中主要合金元素含量一般以百分之几表示，小于1.5%时只标符号，不标含量。

但对易混淆的钢号除外，如12Cr1MoV和12CrMoV，前者Cr0.9～1.2%，后者Cr0.6～0.9%，其余成分全部相同。

当平均合金含量在1.50﹪～2.49﹪，2.50﹪～3.49﹪…，21.50﹪～22.49﹪，…范围时，分别用相应数字2，3，…，21，…标注。

、不锈耐酸钢、耐热钢：

1Cr18Ni9Ti

钢号前数字表示平均含碳量的千分之几，“1”表示平均含碳量为0.1%。

当平均含碳量≤0.1﹪，用“0”表示；当平均含碳量≤0.03﹪，用“00”表示。

合金元素及含量标注同上。

、合金工具钢（高速钢）：

W18Cr4V

一般不标出碳含量。

2、美国钢号表示方法

美国钢铁产品牌号大都采用美国各团体学会标准的牌号表示方法。

主要有：

AISI（AmericanIronandSteelInstitute）美国钢铁学会标准

SAE（AmericanSocietyofAutomotiveEngineers）美国汽车工程师学会标准

ASTM（AmericanSocietyofTestingandMaterrials）美国材料试验学会标准

ASME（AmericanSocietyofMechanicalEngineers）美国机械工程师学会标准

此外还有“金属与合金牌号的统一数字系统”（UnifiedNumberingSystemforMetalsandAlloys），简称UNS系统。

结构钢的钢号目前大都采用AISI和SAE标准的钢号表示方法。

钢号一般采用四位数字来表示，前两位表示钢类，后两位表示钢中平均含碳量，以万分之几表示。

如：

“1016”——普通碳素钢，含碳量0.16%，相当于我国的16Mn。

不锈钢和耐热钢的钢号通常采用AISI钢号表示方法。

钢号由三位数字组成，第一位数字表示钢的类型，其它两位数字只表示顺序号。

如：

“3××”——镍铬奥氏体钢。

对于我们常见的电站用钢，主要采用ASTM和ASME标准的钢号表示方法。

.部分ASME/ASTM标准及所列出的材料牌号：

SA-106高温用无缝碳钢公称管；

分A、B、C三等级，形成SA-106A、SA-106B、SA-106C三种钢。

其中A级钢中：

C≤0.25%、S≤0.035%、P≤0.035%。

SA-192/SA-192M高压用无缝碳钢锅炉管子；

SA-209/SA-209M锅炉和过热器用无缝碳钼合金钢管子；

分T1、T1a、T1b三等级，形成三种钢。

SA-210/SA-210M锅炉和过热器用无缝中碳钢管子；

分A-1、C二等级，形成二种钢。

SA-213/SA-213M锅炉、过热器和换热器用无缝铁素体和奥氏体合金钢管子；

标准给出的铁素体钢有：

T2；T5、T5b、T5c；

T11；T12；T17；

T21；T22；T23；

T9；T91；T92；T122；

18Cr-2Mo；

标准给出的奥氏体钢有：

TP201；TP202；

TP304、TP304H、TP304N、TP304LN、TP304L；

TP309Cb、TP309H、TP309HCb、TP309S；

TP310Cb、TP310H、TP310HCb、TP310HCbN、TP3110S；

TP316、TP316H、TP316L、TP316N、TP316LN；

TP317、TP317L；

TP321、TP321H；

TP347、TP347H、TP347LN、TP347HFG；

TP348、TP348H；XM-15；XM-19；

SA-335/SA-335M高温用无缝铁素体合金钢公称管；

标准中给出的钢有：

P1；P2；P5、P5b、P5c；

P11；P12；P15；

P21；P22；P23；

P9；P91；P92；P122；P911；

SA-387/SA-387M压力容器用铬钼合金钢板；

SA-515/SA-515M中、高温压力容器用碳钢板；

按强度等级分为：

60；65；70；三种钢

SA-516/SA-516M低、中温压力容器用碳钢板；

按强度等级分为：

55；60；65；70；四种钢

SA-662/SA-662M中、低温压力容器用碳锰钢板；

分A、B、C三等级，形成三种钢。

SA-672/SA-672M中温高压用电熔化焊公称管；

其中有：

A672B70CL32

SA-691/SA-691M高温、高压用碳素钢和合金钢电熔化焊公称管。

其中有：

A691Cr1-1/4CL22

.ASME钢号表示方法及其含义

在选用ASME材料时，常常遇到比如：

SA213TP304H、SA106Gr.B的情况，那么它们到底表示什么意思呢？

以下来详细说明其中的含义。

ASME的钢号基本上按以下六部分来表示：

Sxxxxxxxxxx

①②③④⑤⑥

SA213TP304H

①.“S”：

ASME标志代号。

②.x：

分“A”、“B”两种：

A表示铁基材料（ASME第二卷材料篇中PARTA）；

B表示非铁基材料（ASME第二卷材料篇中PARTB）。

③．xxx：

表示钢号序号。

如“53、106、335、213、216、240”等等，感觉有点像国标的标准号。

④．xx：

常用的有“TP、GRADE（Gr）、TYPE（T）、WC、CLASS（CL）、F”等，

其表示的意义分别为：

“TP”：

不锈钢耐热钢；

“WC”：

可焊铸钢；

“GRADE”：

按化学成份分的类别；

“F”：

锻件；

“TYPE”：

按化学成份的类型；

“CLASS”：

按成份或强度分的类别；

“T”：

小口径管；

“P”：

大口径管。

⑤．xxx:

数字或英文字母，其意义如下表：

名称

表示意义

名称

表示意义

名称

表示意义

0.5Mo

2.25Cr-1Mo

304

18Cr-8Ni

0.5Cr-0.5Mo

2.25Cr-1.6W-V-Nb

316

18Cr-8Ni-2.54Mo

13Cr-0.5Mo

2.4Cr-1Mo-Ti-B

321

18Cr-8Ni-Ti

7Cr-0.5Mo

9Cr-1Mo

347

18Cr-8Ni-Nb+Ta

1.25Cr-0.5Mo

9Cr-2W

A\B\C

碳钢件的

化学成份分类

1Cr-0.5Mo

122

12Cr-2W

承压配件，如弯头

⑥.x：

附加说明如：

H－表示含碳量较高，（C=0.04～0.1%）；

L－表示含碳量较低（C<0.035%）；

N－表示含氮；

CD－冷拔；

ERW－电阻焊管。

.GB5310-2008、ASME/ASTM、JIS管子材料对照表

根据GB5310-2008标准，此标准中钢的牌号与ASME/ASTM以及JIS相近钢牌号对照表如下：

GB5310-2008、ASME/ASPM、JIS管子材料对照表

GB5310-2008

ASME/ASPM

JIS

20G

A-1、B

STB410

20MnG

A-1、B

STB410

25MnG

STB510

15MoG

STBA12

20MoG

T1a

STBA13

12CrMoG

T2/P2

STBA20

15CrMoG

T12/P12

STBA22

12Cr2MoG

T22/P22

STBA24

12Cr1MoVG

12Cr2MoWVTiB

07Cr2MoW2VNbB

T23/P23

12Cr3MoVSiTiB

15NiMnMoNbCu

T36/P36

10Cr9Mo1VNb

T91/P91

STBA26

10Cr9MoW2VNbBN

T92/P92

10Cr11MoW2VNbCu1BN

T122/P122

11Cr9Mo1W1VNbBN

T911/P911

07Cr19Ni10

TP304H

SUS304HTB

10Cr18Ni9NbCu3BN

（S30432）

07Cr25Ni21NbN

TP310HNbN

07Cr19Ni11Ti

TP321H

SUS321HTB

07Cr18Ni11Nb

TP347H

SUS347HTB

08Cr18Ni11NbFG

TP347HFG

因此，T91/P91可由10Cr9Mo1VNbN的材料代替；T22/P22可由12Cr2MoG的材料代替；SA106-B的管子可由20G或者20MnG的材料代替。

3、德国钢号表示方法

DIN表示德国工业标准。

钢号有两种表示方法，DIN17006体系和DIN17007体系，常见的为DIN17006体系。

对于碳素钢，常有按照材料强度的表示方法。

如St45.8：

钢号的主体由St字母（stahl的缩写）和随后的抗拉强度下限数值组成（kgf/mm2），然后是附在主体后面代表保证范围的数字和处理状态的缩写字母，保证范围见下表。

数字

保证范围

数字

保证范围

屈服点

屈服点及冲击韧性

弯曲或顶锻试验

屈服点和弯曲或顶锻及冲击韧性

冲击韧性

高温强度或蠕变强度

屈服点和弯曲或顶锻试验

电气特性或磁性

弯曲或顶锻试验及冲击韧性

无

弯曲或顶锻试验（每炉一个试样）

“St45.8”中St45代表抗拉强度下限450MPa，8代表保证高温强度或蠕变强度。

St45.8相当于中国的20g。

对于低合金钢，由表示含碳量为万分之几的数字、合金元素符号和表示合金元素含量值的数字组成。

合金元素采用化学元素符号表示，并按其含量的高低依次排列，含量相同时则按字母次序排列。

实际合金元素含量是数字除相应指数。

Cr、Co、Mn、Ni、Si、W的指数为4，Al、Cu、Mo、Nb、Ti、V的指数为10，N、S、P的指数为100。

例如：

10CrMo910，平均含碳量为0.10%，Cr含量2.25%，Mo含量1%。

相当于中国的12Cr2MoG，美国的T22、P22、F22。

对于高合金钢（钢中总合金元素含量≥5%），钢号前面冠以字母“X”，随后是表示平均含碳量万分之几的数字、按含量排序的合金元素符号和表示主要合金元素含量的平均百分数组成。

平均百分数按四舍五入化为整数。

例如：

X6CrNiNb1810——含0.06%C，18%Cr，10%Ni及少量Nb，相当于中国的0Cr18Ni11Nb，美国的TP347H；X2CrNiMo18143——含0.02%C，18%Cr，14%Ni和3%Mo，相当于中国的00Cr17Ni14Mo2，美国的TP316L。

4、日本钢号表示方法

JIS是日本工业标准的代号（JapaneseIndustrialStandard）。

钢号原则上由三部分组成。

第一部分用英文字母表示材料分类，如：

“S”表示钢（steel）。

第二部分对于碳素钢，用数字表示含碳量，其它钢材用英文字母表示用途、钢材种类或主要合金元素等。

钢号的第三部分一般为数字，对于碳素结构钢，用来表示强度下限值；对于合金结构钢，数字代号表示合金元素含量及碳含量；对于不锈钢和耐热钢，用三位数字表示，基本上参考美国AISI标准不锈钢的2XX、3XX、4XX及6XX等数字系列。

此外，在第三部分之后，根据需要，还可附加表示形状、制造方法及热处理等方面的后缀符号。

部分钢材用途、钢材种类对应的符号

钢材用途或种类

符号

锅炉及压力容器用碳素钢板

中、常温压力容器用碳素钢板

压力容器用调质钢板

锅炉、热交换器用碳素钢管

锅炉、热交换器用合金钢管

TBA

管道用合金钢管

TPA

结构用不锈钢管

主要合金元素代表符号

元素名称

采用的符号

单个元素时

复合元素时

锰

铬

镍

钼

铝

主要合金元素含量数字代号与元素含量范围对照

数字代号

锰钢

铬锰钢

铬钢

铬钼钢

镍铬钢

镍铬钼钢

Mn%

Cr%

Mo%

Ni%

Cr%

Ni%

Cr%

Mo%

>1.00

<1.30

>1.00

<1.30

>0.30

<0.90

>0.30

<0.80

>0.30

<0.80

>0.15

<0.30

>1.00

<2.00

>0.25

<1.25

>0.20

<0.70

>0.20

<1.00

>0.15

<0.40

>1.30

<1.60

>1.30

<1.60

>0.30

<0.90

>0.80

<1.40

>0.80

<1.40

>0.15

<0.30

>2.00

<2.50

>0.25

<1.25

>0.70

<2.00

>0.40

<1.50

>0.15

<0.40

>1.60

>0.30

<0.90

>1.40

<2.00

>1.40

>0.15

<0.30

>2.50

<3.00

>0.25

<1.25

>2.00

<3.50

>1.50

>0.15

<1.00

>0.80

<1.40

>0.30

<0.60

>3.00

>0.25

<1.25

>3.50

>0.70

<1.50

>0.15

<0.40

由于日本钢号表示方法规律性差，现通过一些典型钢号做具体说明：

S20CS表示钢，20表示碳含量（C%×100），C表示碳素钢。

该钢号相当于中国20号钢。

SB42S表示钢，B表示锅炉及压力容器用碳素钢板，42表示抗拉强度下限值（kgf/mm2）。

该钢号相当于中国20g。

SGV42S表示钢，GV表示中、常温压力容器用碳素钢板，42表示抗拉强度下限值（kgf/mm2）。

该钢号相当于中国20g。

STBA22S表示钢，TBA表示锅炉、热交换器用合金钢管，22表示钢种序号。

该钢号相当于中国15Cr1Mo，德国15CrMo44，美国T11、P11、F11。

STBA24S表示钢，TBA表示锅炉、热交换器用合金钢管，24表示钢种序号。

该钢号相当于中国12Cr2MoG，德国10CrMo910，美国T22、P22、F22。

STPA28S表示钢，TPA表示管道用合金钢管，28表示钢种序号。

该钢号相当于中国10Cr9Mo1VNb，德国X10CrMoVNb91，美国T91、P91。

SUS321S表示钢，US表示结构用不锈钢，321表示铬镍奥氏体钢序号。

该钢号相当于中国1Cr18Ni9Ti，德国X12CrNiTi189，美国AISI321。

SCr440S表示钢，Cr表示含铬钢，4表示铬含量在0.30～0.90%之间。

40表示碳含量（C%×100）。

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