维普资讯 http://www.cqvip.com ２４ 文章编号：１００４・８７７４（２００２）・０５・２４・０３ 工业锅 炉 ２００２年第５期（总第７５期） 对执行ＧＢ３０８７．１９９９（（１氐中压锅炉用无缝钢管》有关问题的探讨 郑士华，李惠琳 （上海发电设备成套设计研究所，上海摘２００２４０） 要：分析了执行ＧＢ ３０８７．１９９９《低中压锅炉用无缝钢管》标准时应保证中压锅炉过热器钢管的高温瞬时性能符合标准规 定的必要性，并提出了参考措施和建议。 关键词：标准；锅炉钢管；高温瞬时性能 中图分类号：ＴＫ２２３．１ １ 文献标识码：Ａ Ｖｉｅｗｓ ｏｎ Ｅｘｅｃｕｔｉｎｇ ｔｈｅ Ｎｅｗ Ｖｅｒｓｉｏｎ Ｓｔａｎｄａｒｄ ＧＢ ３ ０８７－１ ９９９ “Ｓｅａｍｌｅｓｓ Ｓｔｅｅｌ Ｔｕｂｅｓ ｆＯｒ Ｌｏｗ ａｎｄ Ｍｅｄｉｕｍ Ｐｒｅｓｓｕｒｅ Ｂｏｉｌｅｒｓ” Ｚ肛ＮＧ Ｓｈｊ－ｈｕａ．ＬＩ Ｈｕｉ・１ｉＩ１ （Ｓｈａｎｇｈａｉ Ｐｏｗｅｒ Ｅｑｕｉｐｍｅｎｔ Ｒｅｓｅａｒｃｈ Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ，Ｓｈａｎｇｈａｉ ２００２４０，Ｃｈｉｎａ） Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｅ ｐａｐｅｒ ａｎａｌｙｚｅｓ ｔｈｅ ｎｅｃｅｓｓｉｔｙ ｈａｔｔ ｗｈｅｎ Ｓｔａｎｄａｒｄ ＧＢ ３０８７—１９９９ ｉｓ ｅｘｅｃｕｔｅｄ，ｔｈｅ ｈｉｇｈ—ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ ｉｎ— ｓｔａｎｔａｎｅｏｕｓ ｔｅｎｓｉｏｎ ｐｒｏｐｅｒｔｙ ｏｆ ｓｕｐｅｒ－ｈｅａｔｅｒ ｓｔｅｅｌ ｔｕｂｅｓ ｏｆ ｍｅｄｉｕｍ ｐｒｅｓｓｕｒｅ ｂｏｉｌｅｒｓ ｓｈｏｕｌｄ ｂｅ ｇｕａｒａｎｔｅｅｄ ｔｏ ｃｏｎｆｏｒｍ、Ⅳｉｔｌ１ ｒｅｌａｔｅｄ ｓｐｅｃｉｆｉｃａｔｉｏｎｓ ｏｆ ｔｈｉｓ ｓｔａｎｄａｒｄ，ａｎｄ ｓｉｍｕｌｔａｎｅｏｕｓｌｙ ｈｅ ｐａｐｅｒ ｒｅｃｏｍｍｅｎｄｓ ｍｅａｓｕｒｅ ａｔｎｄ ｓｕｇｇｅｓｔｉｏｎ ｆｏｒ ｒｅｆｅｒｅｎｃｅ． Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：Ｓｔａｎｄａｒｄ；Ｂｏｉｌｅｒ ｕｂｅ；Ｈｉｇｈ ｔｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ ｉｎｓｔａｎｔａｎｅｏｕｓ ｔｅｎｓｉｏｎ ｐｒｏｐｅｒｔｙ ＧＢ ３０８７．１９９９《低中压锅炉用无缝钢管》于 １９９９年１１月１日发布，并于２０００年８月１日开始 切除，所以只有随连铸流弥散分布在连铸坯中。其 次，在连铸坯中易产生缩孔、边部裂纹、芯部裂纹， 这些缺陷均将对锅炉无缝钢管的质量产生影响。生 产中发现连铸坯的表面质量较差，易产生渣孔、针 孔、纵裂等缺陷。由于表面质量缺陷造成的废品量 在生产初期几乎要占总废品量的大部分融。有关钢管 厂的生产实践表明，表面纵裂是水平连铸圆管坯的 主要缺陷之一，这种缺陷在２０钢中时有发生，、而化 实施。该标准增加了用连铸坯或钢锭制管的生产方 法，并对中压锅炉过热蒸汽管的高温瞬时性能提出 了要求，这是标准修订中增加的最主要的两项内容， 也是锅炉行业最关注的两个问题。现对按该标准生 产和供货的低中压锅炉用无缝钢管的有关问题谈几 点看法和建议，以便于标准的贯彻执行。 １ 使用连铸坯生产低中压锅炉钢管的质量问题 学成分是影响水平连铸圆管坯表面质量的因素之一。 硫、磷、碳、锰等元素的不适当含量均可能导致管坯 表面纵裂的发生。当硫含量在０．０２５％－－０．０３５％变化 ＧＢ ３０８７—１９９９标准明确规定“管坯可用热轧方 法制造，也可采用连铸坯或钢锭”。从长远看，采用 连铸坯生产锅炉无缝钢管是今后发展的方法。但目 时，随着硫含量的增加使钢的延伸率显著降低；当 钢中硫、磷含量之和大于０．０２５％时使纵向裂纹明显 增加；当Ｍｎ／Ｓ小于４０时，纵裂随着Ｍｎ／Ｓ的减少而 急聚增加，而当Ｍｎ／Ｓ大于４０时纵裂则很少。除此 之外，碳含量的多少也是不可忽视的因素，因为从 前还存在一些质量方面的问题。因为由原来采用锻 坯或轧制坯生产锅炉无缝钢管变为由连铸坯生产锅 炉无缝钢管，显然是在工艺上发生了重大变化，这种 工艺上的变化势必会对锅炉无缝钢管的性能产生影 响。首先在锻坯和轧坯上，其钢中的缩孔、非金属夹 铁—碳平衡图上可以看出，当碳含量在０．１０％－－０．５３％ 时正好是发生包晶反应的成分范围，从而对管坯表 面质量产生影响，尤其是当碳含量在０．１０％－－０．１８％时 杂物等缺陷均位于钢锭应被切除的头部和尾部，而 在连铸坯中这些缺陷则无法聚集在一端，也不能被 收稿日期：２００２—０２—２５ 产生裂纹的敏感性增加。ＧＢ ３０８７．１９９９标准中２０钢 维普资讯 http://www.cqvip.com ・标准与工艺・ 对执行ＧＢ３０８７—１９９９《低中压锅炉用无缝钢管》有关问题的探讨 ２５ 的化学成分范围碳含量为０．１ ７％－－，０．２４％，这个成分范 围正好处于包晶反应区。在这个成分范围内，钢的 延伸率较小，而管坯的裂纹敏感性较大［３１。对国内十 六家钢管厂生产的２０３个炉批号、２９种不同规格的 ２０低中压锅炉管的化学成分统计结果表明，绝大部 分炉批号的２０锅炉无缝钢管的实际化学成分一般均 在影响连铸坯钢管产生表面裂纹的范围之内，因此 钢管生产厂对于用连铸坯生产锅管应当采取适当的 质量控制措施，尽量避开影响连铸坯表面质量的最 敏感区。 另外，用连铸坯生产锅炉无缝钢管还存在能否 达到一定的压缩比问题，当压缩比不足时，对锅炉 管的性能也将产生影响而使之不适用于制造锅炉受 压元件。 目前由于各锅炉制造厂对采用连铸坯生产锅炉 无缝钢管的实际质量水平了解甚少，钢管厂对这种 用连铸坯生产的锅炉无缝钢管亦没有提供令人信服 的性能数据（尤其是高温性能数据），因此，双方对连 铸坯生产的锅炉无缝钢管的实际质量水平在认识上 存在较大的差距，只有通过性能评定并用数据证实 其实际性能水平不低于用锻坯或轧坯生产的锅炉管 产品，才可以统一钢管厂和锅炉厂对这种锅炉无缝 管质量的认识，也只有这样才便于今后的生产、订 货和使用。上海五钢（集团）公司对其所生产的２０Ｇ连 铸轧坯的质量控制较好，在冶炼时考虑了最佳化学 成分，尽量避开产生表面裂纹最敏感的成分范围， 并同时采用了钢包精炼和真空除气工艺，然后连铸 成２２０￣２２０ｍｍ方坯，再轧成 ７５ｍｍ圆管坯。这种 连铸轧坯变形量大，纯洁度高，在咖７５ｍｍ圆管坯上 不存在近表面裂纹、中间裂纹、中心裂纹及残余缩 孔等缺陷。上海钢管股份有限公司用这种连铸轧坯 生产的２０Ｇ无缝钢管的实际质量水平不低于采用锻 轧坯生产的２０Ｇ无缝钢管，各项性能均符合ＧＢ ５３ １０—１９９５《高压锅炉用无缝钢管》的要求。天津钢 管公司采用弧形连铸生产的圆管坯也有比较好的质 量水平，用这种工艺生产出的４，２１０ｍｍ２０Ｇ圆管坯不 但纯洁度高，而且不存在裂纹，用这种连铸圆管坯 生产出的咖１５９ｘ２０ｍｍ２０Ｇ大口径钢管经过评定，其 各项性能均符合ＧＢ ５３ １０—１９９５规定。至于采用连铸 坯生产２０低中压锅炉钢管其各项性能是否能达到 ＧＢ ３０８７—１９９９标准的要求，由于没有进行过比较全 面的性能评定，所以还有待于用进一步的试验数据 检验其实际性能水平。 ２ 中压锅炉过热器钢管的 ２必须符合标准规定 考虑到大部分锅炉厂与钢管厂没有参加新版标 准的审定，因而对该版标准中争议较多的关于保证 中压锅炉用无缝钢管的高温瞬时性能问题有不同的 理解，具体实施起来会有不少问题，现就必须保证钢 管的高温瞬时性能谈几点看法。 首先，ＧＢ ３０８７—１９８２标准中的附录Ａ已改为 ＧＢ３０８７—１９９９标准中的表３。这意味着钢管厂在供货 时必须保证高温瞬时性能，这已属于强制性要求，必 须严格执行。 标准第４．４．２条中第一段，即“用于中压锅炉过 热蒸汽管用钢管的高温瞬时性能（ ，）应符合表３的 规定，需方在合同中应注明钢管的用途”已表达得十 分明确， “用于中压锅炉过热蒸汽管用钢管的高温 瞬时性能（ ２）应符合表３的规定”这句话实际上与 ４．４．１条中“交货状态钢管的纵向力学性能应符合表２ 的规定”一样，两者具有完全相同性质的含义，均属 于必保值。在订货时，只要需方在合同中按标准的规 定注明钢管的用途，钢管生产厂就应当保证供货状 态的钢管的性能符合表３的规定要求。至于钢管生产 厂如何保证供货状态的钢管能够符合表３的规定，这 实际上属于钢管厂内部的事，更不存在如有的钢管 厂所说的“只有用户指定某一温度才便于操作”的问 题。ＧＢ ３０８７—１９９９标准的某一起草修订单位在对该 标准进行述评时也指出：“考虑到锅炉管的高温瞬时 性能确是锅炉设计的依据之一，标准中对中压过热蒸 汽管的高温性能作出保证，用户在订货时须注明。”【 标准第４．４．２条中第二段“根据需方要求，经供 需双方协商，并在合同中注明试验温度，供方可提供 钢管的实际高温瞬时性能数据”表述对这个问题的 澄清也十分清楚，它属于双方协商的内容，属于供需 双方应在合同中注明具体试验温度并提供性能数据 的项目。因为按新版ＧＢ ３０８７—１９９９标准供货的钢管， 只要供需双方同意并在合同中注明，供方应当向用 户提供表３中某一温度下的实测高温瞬时性能数据， 这才属于双方协商项目。既然属于供需双方协商项 目，当然也就存在价格上的问题，同时也存在着钢管 维普资讯 http://www.cqvip.com 工业锅炉 ２００２年第５期（总第７５期） 厂由于检测设备等方面的原因而能否接受提供实测 高温瞬时性能数据的要求的订货，这是４．４．２条中第 二段的实质性问题。 人厂验收时，对其高温瞬时性能亦不属于常规的人 厂验收项目，所以摸清各钢管生产厂按新标准供货 的２Ｏ锅炉管的实际高温瞬时性能水平十分必要。具 ３如何处理供货钢管的高温瞬时性能问题 体实施办法可由锅炉行业进行组织，由各钢管厂提 供数个炉批号的锅炉管产品进行统一检测，这样可 以使各钢管厂能确切了解本厂生产的锅炉管产品的 高温瞬时性能水平。若能有较多的钢管厂参加此项 工作，那么所检测出的高温瞬时性能数据的统计结 果就具有了广泛的代表性，从中不仅可以充分了解 目前国内低中压锅炉钢管的实际性能水平，有利于 新修订的标准将原标准中的附录Ａ（参考件）纳入 了正文，这是新标准的一大进步。同时也应当注意 到虽然新标准对中压锅炉过热器用钢管的高温瞬时 性能的最小值作了规定，但是有的锅炉制造厂提出， 按新标准表３中的ｄ ２最小值计算得到的【 】值与 ．ＧＢ ９２２２《水管锅炉受压元件强度计算》标准中的许 用应力并不匹配。按新标准中给出的盯 ．２保证值计 算得到的２０号钢管的【 】在￣３５０￣Ｃ时较ＧＢ ９２２２的 许用应力要降低９％－１２．４％，而在＞３５０￣Ｃ时则有所提 高，给锅炉厂贯彻标准带来一定难度。按照我国《蒸 锅炉管产品质量的提高，其检测结果还可作为修订 ＧＢ ３０８７标准的参考依据。 参考文献 ［ＩＩ张瑞．ＧＢ ３０８７标准的修订和执行新版标准应注意的几个问 题［Ｊ】．发电设备，２００１，（１）：５４—５６． 汽锅炉安全技术监察规程》的规定，ＧＢ ９２２２是锅炉 受压元件强度计算的依据，只有按ＧＢ ９２２２计算的强 度合格的锅炉受压元件，其安全性才是有保障的【４】。 鉴于ＧＢ ３０８７—１９９９表３中钢管在高温下的屈服强度 最小值（ ２）取自ＧＢ ３０８７—１９８２中的附录Ａ，其 ．．［２】周玉华．连铸坯表面质量影响因素的分析［Ｊ］．特殊钢，１９９５，（６）： ４Ｏ．４２． ［３】彭双桥．水平连铸圆管坯表面纵裂的分析［Ｊ］．特殊钢，１９９５，（６）： ４７．４９． ２最小值是否合适以及能否代表国内生产的钢管 ［４】肖惠芳．有关ＧＢ ７１３、ＧＢ ３０８７新标准贯彻问题的商榷［Ｊ］．电 站锅炉及辅机标准，２０００，（２）：４２．４５． 【５１５ｂ志民．ＧＢ ３０８７—１９９９低中压锅炉用无缝钢管标准述评【Ｊ】．冶 金标准化与质量，２００１，（１）：２２．２５． 的实际高温瞬时性能水平，尚需通过实践进行验证。 目前大多数钢管厂从未做过高温瞬时性能检测，能 达到什么水平心中无数；锅炉厂在对２０锅炉管进行
