4-11 含碳量对碳钢性能的影响如何？

答：随着含碳量的增加，碳钢的强度增加，硬度提高，但塑性降低，焊 接性能变差。锅炉广泛使用的20钢就是含碳量较低的低碳钢，由于焊接性 能良好，给锅炉制造、安装、维修带来很大方便。

4-12 锅炉各部件采用哪几种钢材？

答：锅炉各部件的工作介质温度相差很大，各受热面的热负荷和管内工 作介质的放热系数差别也较大。因此，应该根据各种部件的计算温度选用合 适的材料。

因为碳钢最便宜，价格是低合金钢的几分之一，是高合金钢的1/20~ 1/10，所以，只要能使用碳钢的一般不选用合金钢，能使用低合金钢的不选 用高合金钢。

有些部件的计算温度低于碳钢的许用温度，但对于超高压和亚临界压力 锅炉的汽包和水冷壁管，为了降低壁厚、减少热应力，便于起吊和运输，也 可采用低合金钢制造。锅炉各部件应采用钢材见表4-1。

表4-1锅炉各部件表压力、计算壁温

及应采用钢材

4-13 合金元素可以使钢材获得哪些特殊的性能？

答：若加入铬（Cr)、镍（Ni)、锰（Mn)、钛（Ti）等元素，可以提高 钢的耐腐蚀性；若加入足够的铬（Cr)、硅（Si)、铝（Al）等元素，可以提 高钢的抗氧化能力；若加入钨（W)、钼（Mo)、钒（V）等元素，能明显地 提高钢在高温下的强度；若加入铬（Cr)、钼（Mo)、钒（V)、钛（Ti）等 元素，可以提高钢的耐磨性。

4-14 什么叫热应力？

答：由于零部件内、外或两侧温差引起的零部件变形受到约束，而在物 体内部产生的应力称为热应力。

4-15 什么叫热冲击？

答：金属材料受到急剧的加热和冷却时，其内部将产生很大的温差，从 而引起很大的冲击热应力，这种现象称为热冲击。一次大的热冲击产生的热 应力能超过材料的屈服极限，而导致金属部件损坏。

4-16 为什么同一种钢材，当作受热面管子使用时，许用温度较高，而 当作主蒸汽管或集箱使用时，许用温度较低？

答：锅炉的大部分承压部件，例如汽包，水冷壁，省煤器，水冷壁上、 下集箱，低温段过热器等的材质都是20钢。但是同一种钢材，作受热面管 子使用时，许用温度较高，而作主蒸汽管和集箱使用时，许用温度较低，详见表4-2。

表4-2
各钢材不同用途时的允许使用温度

一般来讲，钢中合金元素含量越高，其许用温度也越高，价格也越贵。 为了尽量降低造价，在保证安全生产和一定的设计寿命前提下，尽量使钢材 在接近许用温度下工作。当受热面管子因超温损坏时，管内的体积小，管内 介质的总能量较小而且受热面管子都在炉内，一般不会造成人身事故，事故 的影响只限于一台炉，修复也比较容易。当主蒸汽管或集箱因过热或使用寿 命终了损坏时，因容积较大，其中介质具有较大的能量，不但会造成严重的 人身事故，而且事故造成的影响和损失也大，修复和更换比较困难，工作量 也较大。

4-17 钢号中字母和数字所代表的意义？

答：钢号中字母代表钢中所含的元素，数字代表该元素的含量。含碳量 以1/10000为单位，合金元素以1％为单位，合金元素含量小于1％者，数 字省略。

现以锅炉高温段过热器常用的12Cr1MoV钢为例说明：12---含碳量平 均为12/10000，碳的元素符号一般省略；Cr---含铬量平均为1.0%;Mo---含钼量小于1%，为0.3%;V一含钒量小于1%，为0.15%~0.3%。

4-18 为什么锅炉广泛采用20钢？

答：除了壁温超过碳钢允许使用温度的过热器、再热器及其集箱，还有 主蒸汽管采用耐热合金钢外，锅炉其余受热面，如水冷壁、省煤器、空气预 热器、对流管、低温段过热器再热器以及汽包和下降管，几乎全部采用 20钢。

20钢是低碳钢中含碳量较高的钢种，不但抗拉强度较高，而且具有良 好的韧性和塑性，可在常温下进行弯管工作。20钢具有良好的氧气切割和 焊接性能，一般情况下，焊接前不需要采取任何措施。只要壁厚不超过 30mm或工件的刚性不大，焊接后也不需进行热处理，即可获得性能良好的 焊接接头。因此，采用20钢给锅炉的制造、安装和检修带来了很大的方便。

虽然随着含碳量的增加，钢材的抗拉强度提高，但提高的幅度不大，而 钢材的韧性和塑性降低。当钢的含碳量超过0.25％时，焊接性能较差。因 此，虽然采用高碳钢使抗拉强度提高，可以减少受热面、集箱或汽包的壁 厚，节约少量钢材，但由于常温下机械加工性能和焊接性能较差，给锅炉的 制造、安装和检修带来很多困难。权衡利弊，采用20钢利远大于弊，所以 锅炉广泛使用20钢制造各种锅炉部件。

4-19什么是奥氏体钢？

答：对于碳钢来讲，温度超过723℃时才出现奥氏体。当温度低于 723℃时，如果钢中的含碳量等于0.8%，则为珠光体。含碳量大于0.8％为 珠光体加二次渗碳体；含碳量小于0.8％为铁素体加珠光体。也就是说，在 常温下碳钢不可能出现奥氏体。

如果在钢中加入数量较多的镍，就能使合金钢在常温下保持奥氏体组 织。为了提高含镍奥氏体钢表面的抗氧化性能，通常要加入较含镍量还要多 的铬。因此含镍的耐热合金钢几乎都是高合金钢，如 1Cr18Ni9、 ICr18Ni9Ti等。含铬的奥氏体钢的抗蠕和抗氧化性能很好，所以奥氏体 钢成为高性能耐热合金钢的代名词。

奥氏体钢最高使用温度可达700℃，可以满足超高压和亚临界甚至超临 界压力锅炉的过热器管和蒸汽管道的要求。但是奥氏体钢含合金元素多，价 格昂贵，导热性能差，膨胀系数高，而且工艺性能比低合金耐热钢差，故在 使用上受到很大限制。

近20多年的运行实践证明，采用奥氏体钢将主蒸汽温度提高到600~ 650℃，其经济效益并不高。因此已逐渐地把汽温降低到540~570℃，这样 就可以采用价格较便宜的低合金耐热钢，其经济效果已得到公认。

4-20 什么是蠕变？蠕变极限？锅炉哪些部件会发生蠕变？

答：金属在不变应力作用下，缓慢而持续不断地产生的塑性变形称为蠕变。锅炉过热器的设计寿命为10万h，在10万h内变形为1％的应力值为 蠕变极限。碳素钢在400℃以上即产生蠕变，在400~500℃范围内，平均每 升高12~15℃，蠕变增加一倍。如水冷壁管内清洁无垢，水循环正常，中 压炉、高压炉水冷壁管的温度低于400℃。如果水冷壁管内结垢或由于水循 环不良，水冷壁管得不到良好的冷却，壁温显著升高，超过400℃而产生蠕 胀。水冷壁管的局部胀粗、鼓包都是蠕胀的结果。省煤器管由于处于烟气温 度较低的区域，管内结垢很少发生，所以，省煤器管很少产生蠕变。预热器 管处于烟气温度最低的区域，而且预热器管内压力很低，所以，预热器管也不会发生蠕变。

过热器管处于烟气温度较高的区域，而且管内介质的温度较高，如调整 不当，过量空气系数过大，燃烧不良使过热蒸汽超温，管壁温度较高，特别 是在点火过程中，如果排汽量不足，过热器管得不到良好的冷却，管壁温度 也较高，所以蠕变常在过热器管上产生。为监视蠕变情况，要定期测量过热 器管的外径。

来源：锅炉运行/《火电厂生产岗位技术问答》