锅炉用碳素钢及低合金钢钢板是锅炉核心承压部件（如锅筒、水冷壁、集箱等）的关键材料，需同时满足高温强度、耐腐蚀性、焊接性能和长期安全性要求，其选材、性能和应用需严格遵循国家及行业标准。以下从材料分类、核心性能、标准规范、应用场景及选用原则等方面展开详细介绍：

一、核心性能要求：适配锅炉严苛工况

锅炉钢板长期处于高温、高压、周期性热负荷及水汽腐蚀环境中，需具备以下关键性能，且各项指标需通过严格检测（如拉伸、冲击、弯曲、时效冲击等）：

1. 力学性能：保障承压与抗变形能力

常温力学性能：

屈服强度（Rel）：碳素钢 Q245R≥245MPa、Q345R≥345MPa；低合金钢 15CrMoR≥345MPa，确保在设计压力下不发生塑性变形。

抗拉强度（Rm）：需满足 “强度储备” 要求，如 Q245R 为 400-520MPa，避免短期过载断裂。

伸长率（A）：≥20%（碳素钢）、≥18%（低合金钢），保证材料塑性，防止脆性破裂。

高温力学性能：

高温屈服强度 / 抗拉强度：低合金钢核心指标，如 12Cr1MoVR 在 540℃时高温屈服强度≥186MPa，确保高温下仍能承受压力。

抗蠕变性能：高温长期载荷下（如 10 万小时），材料变形量需控制在允许范围（如蠕变极限 σ1/10⁵≥60MPa），避免因蠕变导致部件失效（如锅筒鼓包）。

热疲劳性能：应对锅炉启停、负荷波动产生的 “冷热交替”，减少热应力导致的裂纹（如低合金钢因 Cr、Mo 元素添加，热疲劳抗性优于碳素钢）。

2. 耐腐蚀性能：抵御水汽与烟气侵蚀

耐蒸汽腐蚀：高温高压水汽（含 O₂、CO₂）会对钢板产生氧化腐蚀，低合金钢中的 Cr（形成 Cr₂O₃致密氧化膜）、Mo 元素可显著提升耐蚀性，如 15CrMoR 在 500℃水汽中腐蚀速率仅为碳素钢的 1/3。

耐烟气腐蚀：锅炉尾部烟道（低温区）易因烟气冷凝形成酸性介质（如 H₂SO₄），需钢板具备一定耐酸性，部分低合金钢（如含 Cu、P 的耐候钢）可用于尾部低温部件。

3. 工艺性能：满足制造与焊接需求

焊接性能：锅炉部件多为焊接成型（如锅筒环缝焊接），材料需低淬硬倾向：碳素钢因碳含量低，焊前无需预热（或仅低温预热）；低合金钢（如 15CrMoR）焊前需预热至 150-250℃，焊后需热处理（消除焊接应力），但整体焊接性仍优于高合金钢。

成型性能：钢板需具备良好的冷弯、热压性能（如冷弯试验 d=2a 时无裂纹，d 为弯心直径，a 为钢板厚度），满足锅筒 “卷制”“压制封头” 等成型工艺要求。

探伤性能：钢板内部需无严重缺陷（如分层、夹杂物），需通过超声波探伤（UT），且探伤级别需符合标准（如 GB/T 713 要求 Ⅰ 级或 Ⅱ 级，根据部件重要性确定）。

二、应用场景：按锅炉参数匹配材料

锅炉的压力（低压≤2.5MPa、中压 3.82-5.29MPa、高压 9.8-13.7MPa） 和工作温度是选择钢板的核心依据，二者需严格匹配，避免 “大材小用” 或 “小材大用”：

低压中温锅炉（如采暖锅炉、小型工业锅炉）

工作参数：压力≤2.5MPa，温度≤400℃

适配材料：Q245R（碳素钢），成本低、焊接简单，满足低压工况需求，常用于锅筒、水冷壁集箱。

中压锅炉（如中小型电站锅炉）

工作参数：压力 3.82-5.29MPa，温度 420-450℃

适配材料：Q345R（高强度碳素钢）或 15CrMoR（低合金钢），Q345R 用于压力较低部位，15CrMoR 用于温度较高的主蒸汽集箱。

高压 / 超高压电站锅炉（如 300MW、600MW 火电机组）

工作参数：压力 9.8-25MPa，温度 480-570℃

适配材料：12Cr1MoVR（低合金钢）、SA387Gr.22（美标低合金钢），需具备优异的高温抗蠕变性能和热稳定性，用于锅筒、高温主蒸汽管道、过热器联箱。

三、选用与使用注意事项

严格按参数选材：避免 “降标选用”（如用 Q245R 替代 15CrMoR 用于 500℃工况），否则可能因高温强度不足导致蠕变失效；也需避免 “过度选材”（如用 12Cr1MoVR 用于低压低温工况），增加成本。

关注材料状态：钢板需按标准进行热处理（如 Q245R 需正火处理，15CrMoR 需正火 + 回火处理），确保性能稳定；采购时需索要 “质量证明书”（含化学成分、力学性能、探伤报告），核对是否符合设计要求。

焊接与热处理控制：

低合金钢焊接前需预热（如 15CrMoR 焊接预热温度≥150℃），焊后需进行 “消除应力热处理”（如 600-650℃保温），防止焊接裂纹。

焊接材料需与母材匹配（如 15CrMoR 焊接用 E5015-G 焊条，12Cr1MoVR 用 E5515-B2-V 焊条）。

定期检测维护：锅炉运行中，需定期对钢板部件进行无损检测（UT、MT 磁粉检测），检查是否存在腐蚀、裂纹、鼓包等缺陷；尤其关注 “应力集中部位”（如锅筒封头与筒身的焊接接头），避免疲劳裂纹扩展。