(3)合金钢的应力集中系数高于碳钢。

(4)合金钢价格昂贵。

基于以上原因，一般汽包用优质碳钢(20g、22g)及低合金钢(如16Mn)来制造。

22、锅炉用钢材分哪几类?

锅炉用钢是在高温条件下工作，部件类别多，工作条件复杂，使用钢材类别也很多，但承压元件所使用的钢材，基本上可分两大类：

(1)碳素钢锅炉承压元件用钢为优质碳素钢，且大多属于低碳钢(含碳量低于0.25%),如15号钢，20号钢，20g、22g锅炉钢，钢号数字代表钢中平均含碳量的万分数，钢号后面字母“g”表示锅炉钢，它是按照锅炉用钢的要求，根据一定标准(如GB173—72)专门冶炼轧制的。

优质碳素钢的强度稍低，但具有较高的塑性及韧性，并有良好的冷、热加工性能及焊接性能，一般用于工作温度低于450℃部件。

(2)合金钢在碳素钢的基础上，为了达到某些特定性能要求，有目的地加入一些元素的钢，称合金钢。被加入的元素称为合金元素。

合金钢比碳素钢具有良好的综合机械性能和特殊的物理化学性能，如有较高的强度极限和持久强度、耐磨性、耐蚀性和抗氧化性等。但也有缺点，如：冶炼工艺复杂，某些加工性能较差，价格也较昂贵等。因此，一般合金钢用在工作温度高于450℃的零、部件上。

我国合金钢的编号采用化学符号与数字相结合的方法。前面数字表示钢的平均含碳量，符号是加入元素的化学符号，符号后数字表示加入元素的平均含量，平均含量小于是1.5%时，一般不标注。当两种化学成分中除了其中一个主要合金元素外，其余都基本相同，而这个主要合金元素在两种钢中的平均含量都于是1.5%时，含量较高者加1，以示区别。

23.合金钢中的主要合金元素都起什么作用?

钢是以铁为基本成分的多元素金属。纯铁有很好的塑性及韧性，但强度很低。所以，总要根据不同需要加入不同的元素，以改善钢的性能。主要元素的作用如下：

(1)碳(C)碳是钢中的主要元素，随着钢中含碳量的增加，钢的常温强度、硬度提高，但塑性、韧性及焊接能降低。所以，锅炉承压元件用钢的含碳量一般为0.1%~0.25%。

(2)锰(Mn)锰可以提高钢的常温强度、硬度及耐磨性，含量高时，焊接应力增加。锰可使钢的高温短时强度提高，但对持久强度和蠕变极限及没有明显的影响。

(3)钼(Mo)和铬(Cr)钼和铬都能提高钢的强度。铬对提高钢的高温组织稳定性能——抵制珠光体球化、石墨化、抗高温氧化有明显效果。并能提高抗腐蚀性。但含铬高的钢，焊接裂纹敏感性强，温差应力也大。钼对提高钢的持久强高度有明显作用。钼有石墨化倾向可加铬防病止，铬的脆化可用钼化可用防止，二者共存可以提高钢的综合性能。

(4)钒(V)钒在钢中能提高高温组织稳定性，还能抵消铬对焊接性能的不利影响。

(5)钛(Ti)钛可提高钢的持久强度，在抵合金钢中，还可改善钢的焊接性能。

(6)钨(W)钨可提高钢的持久强度及高温硬度。

(7)硅(Si)硅能提高钢的强度、耐磨性及抗氧化能力。与铬共存时，可提高抗高温氧化能力，也可提高在烟气中的抗腐蚀性能。

(8)铌(Nb)铌与钛的作用相同，可提高钢有热强性。

(9)硼(B)硼的突出作用是提高钢的淬透性。在耐热钢中可提高钢的热强性及持久塑性。

(10)镍(Ni)镍的主要作用是使钢获得奥氏组织，从而提高钢的抗蠕变能力。

24.钢中的硫、磷元素起怎样的作用?

硫和磷是在冶炼过程中残在于钢中的有害成分。

钢中有硫存在时，当加热到期1000——1200℃再进行锻造和轧制会使工件沿晶界开裂，这种现象称热脆性。另外，硫还使钢的焊接性通能降低，焊缝易出现一裂纹和气孔。

磷能使钢的强度及硬度显著提高，但使塑性及韧性下降，特别是使钢的脆性转变温度升高，提高了钢的冷脆性。

由于硫和磷的存在，均对钢材性能有不利影响，故在冶炼过程中应尽量除去它们在钢中的含量是评定钢材质量的指标之一。比如，优质碳素钢中硫、磷的含量均应小于0.04%，以防出现热脆及冷脆。

25.什么是钢材的脆性转变温度过?

当温度低于某一数值时，某些金属的塑性(特别是冲击韧性)会显著降低而呈现脆性，这一温度称为该种钢材的脆性转变温度。也称无韧性或无塑性温度。实际上就是韧脆转变温度。脆性转变温度越低，说明钢材的抵抗冷脆性能越高。

脆转变温度与多种因素有关，它随钢中磷含量的增加而提高，随钢材厚度的增加、材料中缺陷尖锐程度的提高、材料承受的加载速度的提高而提高。

根据钢材这一特性，锅炉在作水压试验时，上水温度一定要高于钢材的脆性转变温度，升压速成度也要按有关规定严加控制，以防出现冷脆破裂事故。

受压容器由于冷脆破坏的实例是时有发生的。我国某台湾400t/h超高压锅炉，进行水压试验时，由于进水温度较低，使汽包在低于其试验压力18MPa时即发生脆性爆破。这样的惨痛教训是需要记取的。

26.什么是普通低合金钢?

普通低合金钢是在低碳钢的基础上，加入少量合金元素，一般以锰(Mn)为主，其次是钼(Mo)、钒(V)、钛(Ti等，用以获得在中温(即400℃左右)下具有较高屈服强度和良好的塑性、韧性及焊接性能，即具有较高的机械强度和加工性能。普通低合金钢与其相近的碳素钢相比，屈服强度可提高30%——50%。相同承载条件下，采用低合金钢，可使结构重量减轻约20%—-30%。

由于低合金钢具有较高和机械强度和良好的加工性能，成本又较低，在发电厂中得到广泛应用。如用于制造工作温度不超过450℃的锅炉受热面管、汽包、联炉顶主风机叶片等。常用钢号有16Mn、15MnV、14MnMoV等。

27.锅炉常用钢材的使用范围如何选择?

各种钢材在使用时都有一定的最高许用温度，超过这一温度时，强度及其它性能会明显下降，甚至发生损坏。锅炉各部件都有一定的工作温度，选用钢材时，应根据部件所确定的工作温度及工作压力。确定合适的钢种。若部件工作温度并不太高，却选用耐高温钢种，这样安全性虽然提高了，但必然使成本提高，造成不必要的浪费。同样如果部件的工作温度较高，选用的钢种耐温程度不高或高温稳定性不好，必然影剧院响使用寿命，对安全生产不利，最终还会影响经济性。

锅炉常用钢材推荐的使用温度可参考3—2选取;主要部件可推荐使用的钢材型号参阅表3—3。

28.什么是金属材料的可焊性?如何评价钢的可焊性?

可焊性是指金属材在一定的工艺条件焊接时，能获得优质焊接接头的性能。如果一种材料只需用一般的焊接工艺就能获得优质焊接接头，则该种材具有良好的可焊性;如果需用很特殊或者很复杂的焊接工艺才能获得优质接头，则该种材料的可焊性较差。

钢材的可焊性，通常用含碳量多少和合金元素的种类与含量来评价。含碳量或含合金元素则可焊性较差，可根据钢材化学成分对焊接热影响区淬硬性的影响程度，通过碳当量计算来评价焊接时产生冷裂纹的倾向。

29.合金钢为什么需要焊前预热和焊后热处理?

合金钢具有良好的抗高温氧化及组织稳定性，较高的高温强度。但它的可焊性较差，淬硬倾向大，焊接过程中焊缝及热影响区可能出现如下一些问题：

(1)焊后在焊缝及热影响区出现硬而脆的淬硬组织，若再的较大内应力存在，就会出现冷裂纹，韧性、塑性降低。