高压锅炉水冷壁作为吸收炉膛辐射热的核心受热面，其材质选择直接关系到机组安全性与经济性。在高温高压及腐蚀性烟气环境下，水冷壁管需同时承受内压、热应力、烟气腐蚀与炉水结垢等多重考验。综合国内外电站锅炉运行经验，高压及超高压锅炉水冷壁最理想的材质为优质低碳钢与低合金耐热钢，其中以20G高压锅炉管和15CrMoG低合金钢管应用最为广泛。
20G高压锅炉用碳素钢具有优良的塑性、焊接性能和冷热加工性能，适用于壁温不超过450℃的高压锅炉水冷壁。其碳含量控制在0.17%～0.23%，硫磷杂质含量低，能够有效抵抗热疲劳裂纹的产生。在亚临界以下压力等级锅炉中，20G水冷壁管配合内螺纹结构，可显著提高膜态沸腾临界热负荷，防止传热恶化。
当锅炉压力超过15.7MPa或热负荷密度较高时，15CrMoG低合金珠光体耐热钢成为更优选择。该材质加入0.8%～1.1%的铬和0.4%～0.55%的钼，显著提升了高温持久强度和抗氧化性能，最高允许壁温可达550℃。铬元素能在管子内壁形成致密氧化膜，减缓炉水中的氯离子点蚀；钼元素则强化了铁素体基体，提高蠕变极限。对于超临界及超超临界锅炉，水冷壁下部高热负荷区域常选用T23或T91等更高等级耐热钢，但综合成本与工艺成熟度，15CrMoG仍是高压段性价比最高的选择。
水冷壁的冷却效果不仅取决于材质，还与管内质量流速、热流密度分布及水质控制密切相关。实际工程中，应优先选用经过炉外精炼、控制轧制的高压锅炉管，确保晶粒度细于6级，非金属夹杂物级别符合GB/T 5310标准。对于燃用高硫煤的锅炉，还需在向火面喷涂NiCr基合金涂层或采用渗铝管，以抵抗硫酸盐型高温腐蚀。综合来看，高压锅炉水冷壁以20G为基础、15CrMoG为强化手段，配合合理的结构设计与水化学工况，方能实现长周期安全稳定运行。