合金元素和雜質對鍋爐鋼管材料性能的影響
1. 合金元素對鍋爐鋼管材料性能的影晌
金屬材料分為兩大類，黑色金屬與有色金屬。在元素周期表中除鐵、錘、銘三種元素為黑色金屬元素外，其余的金屬元素均為有色金屬元素。通常將以鐵、錘、鋒為基的合金稱為黑色金屬，其中以鐵為基的合金通常稱之為鋼;以其余金屬元素為基的合金稱為有色金屬。
鋼的牌號又叫鋼號，是給每種具體的金屬材料所取的名稱。我國金屬材料的牌號，一般都能反映出化學成分。有的牌號不僅表明金屬材料的具體品類，而且可以大致判別其質量。鋼在冶煉過程中或多或少地都含有合金元素，但這些合金元素，不是有意添加的，而且量都不高，稱為殘余元素。其來源有兩方面:一是廢鋼中帶來的;二是用共生礦冶煉的生鐵或鐵水帶來的。
最早應用的是碳素鋼，合金鋼是在碳素鋼的基礎上發展起來的。合金鋼按所含合金元素的總量可劃分為三類:合金元素總量低于5%(一般在3%以下〉的稱為低合金鋼;合金元素總量為5%(或3%)~10%的稱為中合金鋼;合金元素總量超過10%的稱為高合金鋼。以往壓力容器行業采用的低合金鋼大都為低合金高強度鋼和珠光體耐熱鋼，所以一些壓力容器資料中出現的低合金鋼概念，如無特殊說明的話往往是指低合金高強度鋼或珠光體耐熱鋼。同樣，以往壓力容器行業采用的高合金鋼大都為奧氏體不銹鋼，所以一些壓力容器資料中出現的高合金鋼概念，如無特殊說明的話往往是指奧氏體不銹鋼。
低合金鋼是在碳素鋼基礎上加入少量合金元素的合金鋼。合金元素的加入使其在熱軋或熱處理狀態下除具有較高的強度外，還使韌性、焊接性能、成形性能、耐腐蝕性能等綜合性能得到改善。國家標準GB/T13304-1991《鋼分類》按照化學成分將鋼分為三類:非合金鋼、低合金鋼和合金鋼;而國際標準和歐洲標準按化學成分將鋼分為兩類:非合金鋼和合金鋼。如果按照后一標準對鋼分類，我國的一些低合金鋼基本上都應劃歸為非合金鋼。美國ASTM標準中的低合金鋼同樣如此，其低合金鋼除部分銘、保含量高的鋼號外，很多鋼號也要劃歸為非合金鋼。美國ASTM標準中的"碳錐鋼"屬破素鋼，其中大部分與我國銀系低合金鋼近似。
合金元素添加后主要與鐵和破發生反應。其中：Si、Ni、Cu、Al、Co等合金元素稱為非碳化物元素，在鋼中它們不能與破形成化合物，主要因溶于鐵素體之中;Ti、Zr、Nb，V、Mo、W、Cr飛Mn、Fe等稱為碳化物元素。Mn，Ni、Co、C、N、Cu為擴大γ相區的元素，Cr、Mo、V、W、Ti、Si、Al，B、Nb為縮小γ相區的元素。
2. 雜質對鍋爐鋼管材料性能的影響
錳，錳一般是隨著煉鋼脫氧劑帶入，位與疏，的結合力較強，生成的MnS夾雜在鋼中，影響鋼的性能，所以碳鋼規定含維量小于0.8%。
硅，硅一般是隨著煉鋼膜，氧劑帶入，硅與氧的結合力較強，生成的Si02夾雜在鋼中，影響鋼的性能，所以破鋼規定含硅量小于0.5%。
硫，硫與鐵常常是共生礦，鋼鐵中的疏，是煉鋼中沒有除盡的雜質，疏，難溶于鐵，生成的FeS分布在奧氏體品界，使鋼材在1000℃ 左右熱軋時產生熱脆，導致開裂。硫與其他，雜質形成的夾雜物常導致鋼材開裂。硫還容易使焊縫熱脆，并使焊縫產生氣孔和裂紋。因此，必須控制硫的含量，規定了鋼材中含硫量的上限，普通碳鋼0.050%，優質鋼0.035%。
GB713-2008《鍋爐和壓力容器用鋼板》規定Q245R、Q345R、Q370R三種鋼板硫含量的限制為≤0.015%,18MnMoNbR、13MnNiMoR、15CrMoR、14Cr1MoR、12Cr2Mo1R、12CrlMoVR鋼板硫含量的限制為≤0.010%。
GB3531-2008((低溫壓力容器用低合金鋼鋼板》規定，16MnDR、15MnNiDR、09MnNiDR三種鋼板硫含量的限制為~o.012%。
磷，磷是煉鋼難以除盡的雜質，它固溶在鐵素體中，顯著降低鋼的塑性和韌性，尤其是低溫韌性，使鋼材脆性增加，稱為冷脆。磷使鋼產生偏析，影響焊接性能，因此必須加以控制。一般規定，含磷量普通破鋼小于0.045%，優質鋼小于0.035%。
GB713-2008《鍋爐和壓力容器用鋼板》規定Q245R、Q345R、Q370R、15CrMoR、12Cr1MoVR五種鋼板磷含量的限制為<o.025%,18MnMoNbR、13MnNiMoR、14CrlMoR、12Cr2Mo1R鋼板磷含量的限制為≤0.020%。
GB3531-2008《低溫壓力容器用低合金鋼鋼板》規定，16MnDR、15MnNiDR、09MnNiDR三種鋼磷含量的限制分別為:≤0.025%、≤0.025%、≤0.020。
TSGR0004-2009《固定式壓力容器安全技術監察規程》對化學成分（熔煉分析）有如下要求。
用于焊接的碳素鋼和低合金鋼鋼材，C≤0.25%、p≤0.035%、s≤0.035%。壓力容器專用鋼中的碳素鋼和低合金鋼鋼材(鋼板、鋼管和鋼鍛件)，其磷、硫含量應符合表1-2要求。
表1-2 磷、硫含量在壓力容器專用鋼板、鋼管、鍛件中的限制性要求
以上內容節選自：《化工壓力容器設計選材》 （請下載原書 查閱）
