鍋爐管

鋼管分無縫鋼管和焊接鋼管（有縫管）兩大類。按斷面形狀又可分為圓管和異形管，廣泛應用的是圓形鋼管，但也有一些方形、矩形、半圓形、六角形、等邊三角形、八角形等異形鋼管。 對於承受流體壓力的鋼管都要進行液壓試驗來檢驗其耐壓能力和質量，在規定的壓力下不發生泄漏、浸濕或膨脹為合格，有些鋼管還要根據標準或需方要求進行卷邊試驗、擴口試驗、壓扁試驗等。 ^[1] 

鍋爐管是無縫管的一種。製造方法與無縫管相同，但對製造鋼管所用的鋼種有嚴格的要求。根據使用温度高低分為一般鍋爐管和高壓鍋爐管兩種。

鍋爐管的力學性能是保證鋼材最終使用性能（機械性能）的重要指標，它取決於鋼的化學成分和熱處理制度。在鋼管標準中，根據不同的使用要求，規定了拉伸性能（抗拉強度、屈服強度或屈服點、伸長率）以及硬度、韌性指標，還有用户要求的高、低温性能等。

①一般鍋爐管使用温度在350℃以下，國產管主要用10號、20號碳結鋼熱軋管或冷拔管製造。

②高壓鍋爐管使用時經常處於高温和高壓條件，管子在高温煙氣和水蒸氣的作用下，會發生氧化和腐蝕。要求鋼管具有高的持久強度，高的抗氧化腐蝕性能，並有良好的組織穩定性。 ^[1] 

①一般鍋爐管主要用來製造水冷壁管、沸水管、過熱蒸汽管、機車鍋爐用的過熱蒸汽管，大、小煙管及拱磚管等。

②高壓鍋爐管主要用來製造高壓和超高壓鍋爐的過熱器管、再熱器管、導氣管、主蒸汽管等。高壓鍋爐管行業供求趨勢總體平穩，但是，各具體子行業供求狀況將進一步分化。業內人士指出，最關鍵的環節還是新型節能保温20g高壓鍋爐管設備的使用及推廣。

新型節能20g高壓鍋爐管產品在市場中正在逐漸增多，比如，綠色環保塗料、節能節水衞浴產品、環保石材、環保外水泥發泡保温板等，節能環保產品在20g高壓鍋爐管行業廣闊的市場中前景令人看好。 ^[1] 

相關規定

（1）GB/T5310-2008《高壓鍋爐用無縫鋼管》規定。化學成分試驗方法按GB222-84及《鋼鐵及合金化學分析方法》、GB223《鋼鐵及合金化學分析方法》中的有關部分。

（2）進口鍋爐鋼管的化學成分檢驗按合同規定的有關標準進行。 ^[1] 

（1）優質碳素結構鋼鋼號有20G、20MnG、25MnG。

（2）合金結構鋼鋼號15MoG、20MoG、12CrMoG、15CrMoG、12Cr2MoG、12CrMoVG、12Cr3MoVSiTiB等。

（3）有鏽耐熱鋼常用1Cr18Ni9、1Cr18Ni11Nb鍋爐管除保證化學成分和機械性能外，要逐根做水壓試驗，要作擴口、壓扁試驗。鋼管以熱處理狀態交貨。

此外，對成品鋼管顯微組織、晶粒度、脱碳層也有一定要求。 ^[2] 

（1）GB3087-2008《低中壓鍋爐用無縫鋼管》規定。拉力試驗按GB/T228-87，水壓試驗按GB/T241-90，壓扁試驗按GB/T246-97，擴口試驗按GB/T242-97，冷彎試驗按GB244-97。

（2）GB5310-2008《高壓鍋爐用無縫鋼管》規定。拉力試驗、水壓試驗和壓扁試驗與GB3087-82規定相同；衝擊試驗按GB229-94，擴口試驗按GB/T242-97，晶粒度試驗按YB/T5148-93；顯微組織檢驗按GB13298-91，脱碳層檢驗按GB224-87，超聲波檢驗按GB/T5777-96。

（3）進口鍋爐管的物理性能檢驗及指標按合同規定的有關標準進行。 ^[2] 

抗拉強度

試樣在拉伸過程中，在拉斷時所承受的最大力（Fb），出以試樣原橫截面積（So）所得的應力（σ），稱為抗拉強度（σb），單位為N/mm²（MPa）。它表示金屬材料在拉力作用下抵抗破壞的最大能力。計算公式為：

式中：Fb--試樣拉斷時所承受的最大力，N（牛頓）； So--試樣原始橫截面積，mm²。

屈服點

具有屈服現象的金屬材料，試樣在拉伸過程中力不增加（保持恆定）仍能繼續伸長時的應力，稱屈服點。若力發生下降時，則應區分上、下屈服點。屈服點的單位為N/mm²（MPa）。

上屈服點（σsu）：試樣發生屈服而力首次下降前的最大應力； 下屈服點（σsl）：當不計初始瞬時效應時，屈服階段中的最小應力。

屈服點的計算公式為：

式中：Fs--試樣拉伸過程中屈服力（恆定），N（牛頓）So--試樣原始橫截面積，mm²。 ^[2] 

在拉伸試驗中，試樣拉斷後其標距所增加的長度與原標距長度的百分比，稱為伸長率。以σ表示，單位為%。計算公式為：

式中：L1--試樣拉斷後的標距長度，mm； L0--試樣原始標距長度，mm。

在拉伸試驗中，試樣拉斷後其縮徑處橫截面積的最大縮減量與原始橫截面積的百分比，稱為斷面收縮率。以ψ表示，單位為%。計算公式如下：

式中：S0--試樣原始橫截面積，mm²； S1--試樣拉斷後縮徑處的最少橫截面積，mm²。

硬度指標

金屬材料抵抗硬的物體壓陷表面的能力，稱為硬度。根據試驗方法和適用範圍不同，硬度又可分為布氏硬度、洛氏硬度、維氏硬度、肖氏硬度、顯微硬度和高温硬度等。對於管材一般常用的有布氏、洛氏、維氏硬度三種。

A、布氏硬度（HB）

用一定直徑的鋼球或硬質合金球，以規定的試驗力（F）壓入式樣表面，經規定保持時間後卸除試驗力，測量試樣表面的壓痕直徑（L）。布氏硬度值是以試驗力除以壓痕球形表面積所得的商。以HBS（鋼球）表示，單位為N/mm²（MPa）。 ^[2] 

（1）GB3087-2008《低中壓鍋爐用無縫鋼管》規定。各種結構鍋爐用鋼管規格，外徑10～426mm，共計43種。壁厚1.5～26mm共計29種。但機車鍋爐用過熱蒸汽管、大煙管、小煙管和拱磚管的外徑和壁厚另有規定。

（2）GB5310-2008《高壓鍋爐用無縫鋼管》熱軋管的外徑22～530mm，壁厚20～70mm不等。冷拔（冷軋）管外徑10～108mm，壁厚2.0～13.0mm不等。

（3）GB3087-2008《低中壓鍋爐用無縫鋼管》和GB5310-95《高壓鍋爐用無縫鋼管》的規定。外觀質量：鋼管內外表面不允許有裂縫、摺疊、軋折、結疤、離層和發紋。這些缺陷應完全清除掉。清除深度不得超過公稱壁厚的負偏差，其清理處實際壁厚不得小於壁厚所允許的最小值。 ^[2] 

（1）GB3087-2008《低中壓鍋爐用無縫鋼管》規定。化學成分試驗方法按GB222-84及GB223《鋼鐵及合金化學分析方法》中的有關部分。

（2）GB5310-2008《高壓鍋爐用無縫鋼管》規定。化學成分試驗方法按GB222-84及《鋼鐵及合金化學分析方法》、GB223《鋼鐵及合金化學分析方法》中的有關部分。

（3）進口鍋爐鋼管的化學成分檢驗按合同規定的有關標準進行。 ^[2] 

（1）優質碳素結構鋼鋼號有20G、20MnG、25MnG。

（2）合金結構鋼鋼號15MoG、20MoG、12CrMoG、15CrMoG、12Cr2MoG、12CrMoVG、12Cr3MoVSiTiB等。

（3）有鏽耐熱鋼常用1Cr18Ni9、1Cr18Ni11Nb鍋爐管除保證化學成分和機械性能外，要逐根做水壓試驗，要作擴口、壓扁試驗。鋼管以熱處理狀態交貨。

此外，對成品鋼管顯微組織、晶粒度、脱碳層也有一定要求。 ^[2] 

鍋爐管分為兩大類:

GB/T3087-2018中低壓鍋爐管、

GB/T5310-2018高壓鍋爐管、

鍋爐管重量公式：[（外徑-壁厚）*壁厚]*0.02466=kg/米（每米的重量）。 ^[1] 

1管坯控制

管坯對無縫鋼管生產具有較大影響，主要表現為鋼的化學成分的穩定及鋼的純淨度方面。一般高壓管坯通常採用“電爐+LF+VD”生產流程，電弧爐主要用於冶煉出合格的粗鋼水，LF爐除對鋼水進行脱氧、脱硫和温度控制外，最重要的任務是調整鋼水的化學成分，VD爐主要是淨化鋼液，保證鋼水的純淨度。根據高壓鍋爐管的應用特點，要求鍋爐鋼在冶煉控制技術方面，除化學成分要命中目標以外，還要求鍋爐鋼純淨度要高，S、P有害元素控制要低，特別是S元素要嚴格控，主要因為S元素是引起原晶界弱化的主要雜質元素，是導致鋼蠕變脆化的主要因素。長期以來鍋爐管都是採用鍛軋管坯製造的，鍛軋管坯不僅可以在鋼錠上切除縮孔、夾渣等澆鋼缺陷，同時也可以通過大的軋製變形消除殘留的缺陷。

近年來隨着冶金工藝裝備水平的大幅度提升，管坯連鑄連軋生產工藝以其高效、低耗、優質、低成本優勢得到迅速推廣，管坯廠為了保證表面質量一般配有鋼棒漏磁探傷、超聲波相控陣探傷或紅外探傷等檢測手段，發現缺陷進行表面扒皮等相關配套手段。

2熱處理工序控制要點

在鍋爐用無縫鋼管生產工序中，熱處理是關鍵工序，熱處理對無縫鋼管的內在質量及表面質量產生重要影響，對生產合金無縫鋼管尤為重要，對電站鍋爐用高壓鍋爐管的持久性能影響較大，穩定的金相組織和良好的內外表面質量代表鋼管企業的製造水平。鋼管的化學成分確定之後，最終賦予鋼管優良力學性能和內在組織的是熱處理工藝，ASME標準給出的工藝參數範圍較寬，生產企業需現場試驗，找出合適的熱處理工藝。T22的通常熱處理工藝：920℃-940℃正火，保温大於20分鐘；720℃-740℃回火，保温2h。

3無損檢測的控制

一般國內鍋爐企業按照GB5310或企業採購規程（訂貨技術條件）進行採購高壓鍋爐管，無損檢測一般採用渦流及超聲波自動探傷，要求鋼管逐根進行渦流探傷，渦流探傷方法及驗收標準按GB7735較高級控制；鋼管逐根進行超聲波探傷，探傷方法按GB5777級，所有規格鋼管的驗收標準應符合L2級的規定；出口管或按照ASME SA-213標準交貨的鋼管的無損檢測按照SA-450進行控制。超聲波測厚、斜向傷檢測功能開始在國產自動探傷設備配置，將較好地提升國產設備的性能，同時有效地檢測鋼管內分層缺陷。 ^[3]