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高压锅炉用碳钢SA210A-1、SA-210C、20G比较分析
摘要： 调研发现，目前国内生产的SA210A-1在实际的供料中没有单独坯料，通常会以SA210C坯或20G坯代之。为了研究这种替代方式能否满足SA210A-1材料标准和产品设计要求，通过对SA210M 标准中SA210A-1、SA-210C及GB 5310标准中的20G成分和性能的比较分析，提出在SA210A-1小口径管采购要求中，应增加Mn下限规定的优化意见。
前 言
当前参数等级在亚临界及以上的锅炉机组受压件用碳钢材料主要有3种：20G、SA210A-1、SA-210C，基本用于低温过热器、低温再热器、水冷壁和省煤器等部件中的受热面管，管子金属设计温度通常在350℃~425℃ 。
由于碳钢的强化元素是C和Mn，而锅炉制造厂从焊接性能考虑通常会严格限制C含量。按ASME中的描述：在规定最大碳含量以下含碳量每降低0.01%，则允许在规定的最大锰含量之上各增加0.06%的含锰量，但最大不得超过1.35%。说明1个碳含量下降带来的强度损失一般需6个锰含量进行弥补，但从当前钢管厂的实际供料中却发现一个有意思的现象：即国内SA210A-1似乎没有成分鲜明的单独坯料，要么以SA-210C坯代之，要么以20G坯代之，这种现象可在表1随机抽取的部分批次SA210A-1、SA-210C、20G 的成分和性能数据比较中得到直观印象，差异更明显体现在Mn含量上。同样是SA210A-1，表1中的序号6、7、8成分及性能和20G相当，序号9成分及性能和SA-210C相当。那么这种替代方式能否保证SA210A-1满足材料标准和产品设计要求呢? 以下遵循标准的脉络并结合产品的使用条件进行分析。
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曾经在跟某知名洗发水生产企业的仓库管理人员讨论库存管理的时候，这位主管很骄傲的告诉我说，他们的工厂是“零”库存管理。我听了非常兴奋，因为能做到真正的“零”库存管理的企业管理能力一定非常的强，我很好奇，于是我就问他，你们是如何做到“零”库存管理的？他说，我们要求所有的供应商都在我们厂附近租赁仓库，将我们需要的材料存放在该仓库里面，我们需要的时候就要求供应商立即送过来。原来是将库存的成本让供应商去承担了，这是真正的“零”库存吗？听到这里我就有疑问了：这样一来供应商的成本增加了，他会把这部分的成本增加到材料上，实际上这个成本还是你们自己承担了啊！羊毛出在羊身上嘛。这位主管马上反驳说，不会啊，供应商供给其他客户也是这个价钱。我无语。他这种说法好像也对，即使供应商不在我这租赁仓库，他们供货也是这个价钱。但我始终觉得这种“零”库存不是真正的“零”库存。然后继续跟这位主管聊，后来他告诉我一个信息，他们工厂总出现产品品质问题，而发生品质问题的主要原因是供应商所供应的材料不合格，这使得我马上明白了问题所在。可想而知，在相同的售价的前提下，如果供应商的成本增长，获利自然会减少，当利润无法满足企业生存发展的情况下，企业能提供优质的产品给它的客户吗？所以今天我们要站在整个供应链来考虑如何降低企业成本，提高企业的竞争能力。本人给一些日资企业做过项目，感觉日资企业的模式值得大家去学习和思考。在大多数的企业里面，上到总经理下到一名采购员，在考虑选择供应商的时候都有这样的想法，就是一种材料找多家供应商，一般都是两家或更多，这样就可以在需要材料的时候去向多家供应商询价，最后选择物廉价美的材料作为本批的供应商。这样做有问题吗？也许很多人会说我们一直都是这么做的，没什么问题啊。但我们从成本和风险的角度来考虑考虑就会看出问题所在。首先，企业要向多家供应商询价，需要增加采购员，增加了沟通成本和人力资源成本。其次，如果要对供应商的状况及时把握，也需要经常关注供应商的动态，更新供应商的生产能力和品质能力、服务能力，同样需要沟通成本。第三方面，即便是大家认为前两者都不成问题，我们也无法回避的是，当你向多家供应商采购的时候，哪个供应商都不将你作为重点客户，在品质和交期上不可能做到最好，而且，因为你的订单不稳定，供应商无法合理安排其采购材料的数量和生产的进度，这样企业为了满足其客户，就可能增加库存来平衡需求的起伏，无疑会增加供应商的生产和管理成本，而这部分的成本要么就转嫁给其客户，要么就以牺牲产品的质量来降低成本，保住其生存和发展的空间。站在旁观者的角度来看，这就是恶性循环，供应商因为要应付大量的不良品又付出大量的成本，而其客户也会因为供应商的品质影响到自己产品的品质，从而影响其客户对其的信任，久而久之，丢失订单丢失客户就是可以预见的事情。在大多数日资企业里面的做法是，任何一个材料它只选择一家供应商，跟其建立伙伴关系，帮助其提高管理水平，协助供应商建立各种运作体系，以便降低企业的管理成本和生产成本，当供应商的品质有问题的时候，他们会去协助供应商解决问题，而不是抛弃重新选择另一个供应商。当供应商提供的材料价格没有竞争力的时候，他们会派相关的人员到其供应商工厂对产品的成本进行分析，并协助供应商寻找降低成本的方法。笔者曾经为一家做电感、变压器等产品的台资企业做过项目，这家企业的客户就是PHILIP、SONY等日资企业，这些客户会不定期来到这就工厂协助其改善管理和降低成本，一呆就是几个月，直到降低成本为止。从以上的案例可以看出，这些日企非常清楚其供应商的成本，这样一来，他们在对其产品进行定价或调价的时候就会有很大的自主权，更加灵活的应对市场的情况。所以在那家台资企业服务的时候，我们发现，其接收到的订单中有一些产品是亏本的，但他们还是会接，因为他们知道，这是为了配合其客户，我们可以想象，如果不是有这么深的合作关系，哪家企业会接亏本的订单？我想这就是我们所谓的“战略合作伙伴”吧。另一方面，也正因为大家的这种伙伴关系，大家可以在产品的开发上也走向主动“协同”，比如，供应商非常了解其客户及其需求，会主动的去开发新的产品去满足甚至超出客户的期望(包括更低的成本、更高的质量、更强的功能等等)，提高客户产品的竞争力，同时也使自己的订单更加多；走入整个供应链的良性循环。我们很难想象，当一个企业处于困境时，其供应商还去支持它。如果企业和其供应商只是一般的交易关系，当企业有什么风吹草动，其供应商第一个想到的就是如何更快更早地从企业要回其货款。珠海有家电子公司，因为某些原因导致公司资金短缺，企业运转出现困难，其供应商得到消息后赶到厂里要钱，不是骂人就是摔桌子，甚至威胁管理人员的生命。但是如果企业与其供应商本身就是整个生命共同体，供应商想到的第一件事应该就是如何帮助其客户使其摆脱困境，而不是去讨债，使企业雪上加霜。
总结起来，如果企业的材料供应商尽量的少，至少可以有以下好处：一、可以得到更加低的价格；二、可以得到更周到的服务；三、可以得到更好的品质；四、可以得到更稳定的交期；五、减少采购人员和沟通成本；六、减少检验成本(多数产品是免检入库的)；七、减少因为质量问题而导致的客户抱怨和因此产生的损失；八、可以更好的配合市场策略……。
所以，如果只是考虑减少自己企业的成本，其实很可能这成本并没有减少，只是以不同的方式进入企业内部，要使企业产品更加有竞争力，要使整个企业更具竞争力，就要将整个供应链的成本纳入考虑。
未来企业的竞争不再是单个企业的之间的竞争，而是供应链与供应链之间的竞争，因此，谁掌握了供应链，谁就掌握了未来的市场，谁就更加具有竞争能力。期望中国企业能有这样的意识，并逐步去建立起自己的有竞争力的供应链，使自己立于不败之地。
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哈氏合金相信还是有很多人不了是什么材料的，其实我们在很多生活用品中都有接触到哈氏合金。比如我们用的刀具都是有加入哈氏合金的，那么今天就和大家一起来了解一下哈氏合金的相关知识，看看哈氏合金和不锈钢的区别是什么。什么是哈氏合金哈氏合金归属镍基合金;属于比较难加工的材料; 刀具建议使用整体式的刀具来增强刀具的刚性。刀具选用硬质合金的话，效率较低，如果选用韧性较好的金属陶瓷刀具效率可以提升，精加工的话镍基或者钴基的高温合金可以使用CBN刀具。
合金在化工和石化领域得到广泛应用， 如含氯化物有机物的元件和催化系统中。该材料尤其适合在高温，混有杂质的恶无机酸和有机酸(如甲酸和乙酸)，海水腐蚀环境中使用。
哈氏合金和不锈钢的区别其实区别还是很好理解的，两者的基础上还是有区别的，首先来看哈氏合金，镍基合金通俗来理解就是以镍为基础的合金，即镍的占的百分比最高，通常超过50%，例如蒙乃尔合金，哈氏合金B,C系列等，而不锈钢从本质上来说是一种“钢”，因此其中铁占的百分比最高。例如304L，虽然其中占9%的镍，但铁的含量达到70%以上，所以它是一种不锈钢。
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2017年最新SA-213T91合金管与SA-335P91合金管的区别
SA-213T91化学成份|SA-213T91力学性能|SA-213T91最新价格
T91合金管， T91合金管是美国国立像树岭实验室和美国燃烧工程公司冶金材料实验室合作研制的新型马氏体耐热钢。它是在9Cr1MoV钢的基础上降低含碳量，严格限制硫、磷的含量，添加少量的钒、铌元素进行合金化。根据ASTM213/A213M-85C, SA-213T91合金管的化学成份见表1。
与 SA-213T91合金管对应的德国钢号为X10CrMoVNNb91，日本钢号为HCM95，法国则为TUZ10CDVNb0901。
SA-213T91合金管中各合金元素分别起到固溶强化、弥散强化和提高钢的抗氧化性、抗腐蚀性能，具体分析如下。
①碳是钢中固溶强化作用最明显的元素，随含碳量的增加，钢的短时强度上升，塑性、韧性下降，对SA-213T91这类马氏体钢而言，含碳量的上升会加快碳化物球化和聚集速度，加速合金元素的再分配，降低钢的焊接性、耐蚀性和抗氧化性，故耐热钢一般都希望降低含碳量，但含碳太低，钢的强度将降低。 SA-213T91合金管与12Cr1MoV钢相比，含碳量降低20%，这是综合考虑上述因素的影响而决定的。
②SA-213T91合金管中含微量氮，氮的作用体现在两个方面。一方面起固溶强化作用，常温下氮在钢中的溶解度很小， SA-213T91合金管焊后热影响区在焊接加热和焊后热处理过程中，将先后出现VN的固溶和析出过程：焊接加热时热影响区内已形成的奥氏体组织由于VN的溶入，氮含量增加，此后常温组织中的过饱和程度提高，在随后的焊后热处理中有细小的VN析出，这增加了组织稳定性，提高了热影响区的持久强度值。另一方面， SA-213T91合金管中还含有少量A1，氮能与其形成A1N，A1N在1 100℃以上才大量溶入基体，在较低温度下又重新析出，能起到较好的弥散强化效果。
③加入铬主要是提高耐热钢的抗氧化性、抗腐蚀能力，含铬量小于5%时，600℃开始剧烈氧化，而含铬量达5%时就具有良好的抗氧化性。12Cr1MoV钢在580℃以下具有良好的抗氧化性，腐蚀深度为0.05 mm/a，600℃时性能开始变差，腐蚀深度为0.13 mm/a。SA-213T91含铬量提高到9%左右，使用温度能达到650℃，主要措施就是使基体中溶有更多的铬。
④钒与铌都是强碳化物形成元素，加入后能与碳形成细小而稳定的合金碳化物，有很强的弥散强化效果。
⑤加入钼主要是为了提高钢的热强性，起到固溶强化的作用。
2.2 热处理工艺
SA-213T91的最终热处理为正火＋高温回火，正火温度为1040℃，保温时间不少于10 min，回火温度为730～780℃，保温时间不少于1h，最终热处理后的组织为回火马氏体。
2.3 机械性能
SA-213T91合金管的常温抗拉强度≥585 MPa，常温屈服强度≥415 MPa，硬度≤250 HB，伸长率(50 mm标距的标准圆形试样)≥20%，许用应力值〔σ]650℃=30 MPa。
2.4 焊接性能
按照国际焊接学会推荐的碳当量公式算得SA-213T91的碳当量为
可见SA-213T91的焊接性较差。
3 SA-213T91焊接时存在的问题
3.1 热影响区淬硬组织的产生
从图1可以看出，SA-213T91的临界冷却速度低，奥氏体稳定性很大，冷却时不易发生正常的珠光体转变，从而冷却到较低温度时发生了马氏体转变。正由于此，SA-213T91的淬硬和冷裂倾向很大。
由于热影响区的各种组织具有不同的密度、膨胀系数和不同的晶格形式，在加热和冷却过程中必然会伴有不同的体积膨胀和收缩；另一方面，由于焊接加热具有不均匀和温度高的特点，故而SA-213T91焊接接头内部应力很大。
对于SA-213T91，奥氏体十分稳定，要冷却到较低温度(约400℃)才能变为马氏体。粗大的马氏体组织脆而硬，接头又处在复杂应力状态下。同时，焊缝冷却过程中氢由焊缝向近缝区扩散，氢的存在促使了马氏体脆化，其综合作用的结果，很容易在淬硬区产生冷裂纹。
3.2 热影响区晶粒长大
焊接热循环对焊接头热影响区的晶粒长大有重大的影响，特别是紧邻加热温度达到最高的熔合区。当冷却速度较小时，在焊接热影响区会出现粗大的块状铁素体和碳化物组织，使钢材的塑性明显下降；冷却速度大时，由于产生了粗大的马氏体组织，也会使焊接接头塑性下降。
3.3 软化层的产生
SA-213T91合金管在调质状态下焊接，热影响区产生软化层不可避免，而且比珠光体耐热钢的软化更为严重。当用加热和冷却速度均较缓慢的规范时，软化程度较大。另外，软化层的宽度和它离熔合线的距离，不仅与焊接的加热条件及特点有关，还与预热、焊后热处理等有关。哈尔滨锅炉厂曾做过试验得出SA-213T91焊接热影响区硬度曲线，见图2。
3.4 应力腐蚀裂纹
SA-213T91合金管在焊后热处理之前，冷却温度一般不低于100℃，如果在室温下冷却，而环境又比较潮湿时，容易出现应力腐蚀裂纹。德国规定：在焊后热处理之前必须冷却至150℃以下。在工件较厚、有角焊缝存在及几何尺寸不好的情况下，冷却温度不低于100℃。如果在室温下冷却，严禁潮湿，否则容易产生应力腐蚀裂纹。
4 SA-213T91合金管的焊接工艺
4.1 预热温度的选择
SA-213T91合金管的Ms点约为400℃，预热温度一般选在200～250℃。预热温度不能太高，否则接头冷却速度降低，可能在焊接接头中引起晶界处碳化物析出和形成铁素体组织，从而大大降低该钢材焊接接头在室温时的冲击韧性。预热温度的下限从哈尔滨锅炉厂所做过的插销试验可得到很好的说明。
插销试棒采用SA-213T91合金管，直径8 mm,深0.5 mm，底板采用13CrMo钢，厚20 mm，试验在不预热、预热150℃、预热200℃、预热250℃条件下进行。焊条采用J707。焊接电流为165～170 A，电弧电压为21～267 V，试验结果如表2所示。
结论
① SA-213T91合金管靠合金化原理，尤其是添加了少量铌、钒等微量元素，高温强度、抗氧化性较12 Cr1MoV钢有较大的提高，但其焊接性能较差。
②插销试验表明，SA-213T91合金管有较大冷裂倾向，选取预热200～250 ℃，层间温度200～300 ℃，可有效防止冷裂纹产生。
③SA-213T91焊后热处理前，必须冷却至100～150 ℃，保温1 h；回火温度730～780 ℃，保温时间不少于1 h。
④以上焊接工艺已应用于200 MW、300MW 锅炉制造生产实践中，取得满意效果，并获得较大的经济效益。
SA-335 P91合金管是用实心管坯经穿孔后轧制的。
1、生产制造方法
按生产方法不同可分为热轧管、冷轧管、冷拔管、挤压管等。
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