锅炉过热器是电站与工业锅炉中承受最高金属温度的压力部件，其管壁长期处于高温、高压烟气腐蚀与蒸汽氧化环境中。因此，过热器用钢必须同时满足高温强度、抗氧化性、组织稳定性和工艺性能四大要求。本文从温度等级、介质环境与失效模式出发，系统梳理过热器常用钢材及其适用工况。
一、按壁温等级划分的选材原则
过热器管壁金属温度通常比蒸汽温度高20~50℃。根据壁温范围，选材分为三个梯队：
1. 壁温≤450℃（中低压锅炉）：采用优质碳素钢，如20G（GB 5310）。该钢在450℃以下具有足够的蠕变强度，且焊接性能优良，成本低。但超过450℃后，其许用应力急剧下降，且易发生石墨化倾向，故不可用于高温段。
2. 壁温450~580℃（高压及亚临界锅炉）：首选低合金热强钢，典型牌号为15CrMoG、12Cr1MoVG。15CrMoG（1.25Cr-0.5Mo）适用于壁温≤550℃的低温段过热器；12Cr1MoVG（1Cr-1Mo-0.25V）通过钒的细化晶粒作用，在550~580℃区间具有更高的持久强度和抗氧化性，是亚临界机组高温段过热器的常用材料。
3. 壁温580~650℃（超临界/超超临界锅炉）：必须采用马氏体耐热钢或奥氏体不锈钢。马氏体钢常用T91/P91（9Cr-1Mo-V-Nb）和T92/P92（9Cr-1.8W-Mo-V-Nb）。T91在600℃下许用应力约为12Cr1MoVG的1.5倍，且抗蒸汽氧化性能显著提升。T92通过钨强化，极限使用温度可达620℃。对于壁温超过620℃的末级过热器，则需选用奥氏体不锈钢，如TP304H、TP347H、Super304H（18Cr-10Ni-3Cu-Nb-N）。Super304H通过铜和铌的沉淀强化，在650℃下持久强度比TP347H提高约30%，且抗烟气腐蚀能力优异。
二、特殊环境下的材质选择
- 高温烟气腐蚀严重区域（燃用高硫燃料）：应提高铬含量，选用TP310HCbN（25Cr-20Ni）或HR3C，其表面致密Cr2O3膜可有效抵抗硫酸盐型热腐蚀。 - 蒸汽氧化敏感区（壁温>600℃）：奥氏体钢内壁易形成双层氧化皮，剥落堵塞管子。此时可选用内壁喷丸处理的TP347HFG，或采用T92与奥氏体钢的异种钢焊接结构，以兼顾强度与抗氧化性。 - 再热器冷段（壁温较低）：可降级使用15CrMoG或12Cr1MoVG，以降低造价。
三、关键失效模式与选材对策
过热器失效主要源于长期超温蠕变、短期超温爆管、高温腐蚀和蒸汽氧化。选材时需核对ASME或GB/T 5310标准中的10万小时持久强度值，并留出至少20%的安全裕度。同时，异种钢接头（如T91与TP347H）在服役中易因碳迁移产生早期失效，应尽量采用过渡段或优化焊接工艺。
综上所述，锅炉过热器用钢没有“万能牌号”，必须依据壁温、燃料特性、蒸汽参数及检修周期综合权衡。对于新建机组，建议高温段优先选用T92或Super304H；对于在役机组改造，可结合剩余寿命评估，将末级过热器局部更换为HR3C，以提升抗腐蚀裕量。正确选材是保障过热器20年以上设计寿命的基石。