過熱管道用鋼
在鍋爐內，過熱器是重要的高溫部件。過熱器管子在運行時，外部受高溫煙氣的作用，內部則流通著高壓蒸汽。過熱器管的管壁溫度（即金屬溫度）要比蒸汽溫度高，而蒸汽管道的管壁溫度（即金屬溫度）則可近似地看成與過熱蒸汽溫度相同。過熱器管鋼管金屬都處在高溫應力的條件下，即是在產生蠕變的條件下運行，對它們所用鋼材性能的要求是由它們的運行條件和加工工藝要求決定的。具體的要求有：
要求過熱器管和蒸汽管道金屬有足夠高的蠕變強度、持久強度和持久塑性。通常在進行過熱器管強度計算時，以高溫持久強度極限為主要依據，再以蠕變極限來校核。過熱器管金屬的持久強度高時，一方面可以保證在蠕變條件下的安全運行，另一方面還可以避免因管壁過厚而造成加工工藝和運行上的困難。
要求過熱器管金屬在高溫長期運行中組織性質穩定性好。
要求有良好的工藝性能，其中特別是焊接性能要好。對過熱器管還要求有良好的冷加工性能。
要求鋼的抗氧化性能高。通常要求過熱器管金屬在運行溫度（即管壁溫度）下的氧化深度應小於0.1毫米/年。
1.要求過熱器管和蒸汽管道金屬有足夠高的蠕變強度、持久強度和持久塑性。通常在進行過熱器管強度計算時，以高溫持久強度極限為主要依據，再以蠕變極限來校核。過熱器管金屬的持久強度高時，一方面可以保證在蠕變條件下的安全運行，另一方面還可以避免因管壁過厚而造成加工工藝和運行上的困難。
2.要求過熱器管金屬在高溫長期運行中組織性質穩定性好。
3.要求有良好的工藝性能，其中特別是焊接性能要好。對過熱器管還要求有良好的冷加工性能。
4.要求鋼的抗氧化性能高。通常要求過熱器管金屬在運行溫度（即管壁溫度）下的氧化深度應小於0.1毫米/年。
必須指出，對於過熱器管鋼材提出的要求是綜合性的，而且這些要求在某種程度上甚至是相互矛盾的。例如，要求過熱器管金屬的耐熱性高和組織性質穩定性好，這一般是通過加入適量的合金元素和合適的熱處理來實現，但是加入合金元素或增加合金元素含量則通常都會使鋼的焊接性能隨之變差。在這種情況下，則往往優先考慮主要的性能要求，如優先考慮它們的耐熱性和組織性質穩定性的要求，而對於隨之而宋的焊接性能變差則可採用一些工藝措施來補救，例如在焊接時採用預熱和焊後熱處理的措施等。 ·
過熱器管和蒸汽管道用鋼選擇的主要依據是金屬溫度。
金屬溫度小於等於500℃的過熱器管
過熱器管的金屬溫度不超過500℃可以用20號優質碳素鋼管作過熱器管。在這一溫度範圍內，20號鋼的強度能滿足它們的強度要求，並且，20號鋼在530℃溫度以下具有滿意的抗氧化性能，只有當金屬溫度超過530℃時，碳鋼的抗氧化能力才開始迅速變差。
20號優質碳素鋼的最突出的優點是具有良好的工藝性能，表現為焊接性能及冷加工工藝性能均好，且價格低廉。
20號優質碳素鋼管通常在熱軋後使用，即熱軋後不再經過熱處理（必要時，也可進行溫度為900－930℃的常化處理），以熱軋後空冷作為常化處理。鋼管的原始組織是鐵素體加塊狀珠光體，這樣的組織在高溫長期運行會發生珠光體的球化現象，並導致鋼材的強度降低。20號鋼在長期高溫（470－480℃左右）的運行過程中還會產生石墨化。
金屬溫度小於等於550℃的過熱器鋼管
當過熱器管的金屬溫度不超過550℃，可採用15CrMo鋼。
15CrMo鋼普遍用於蒸汽參數為510℃鍋爐的高溫段過熱器管，也用於同參數的蒸汽管道。15CrMo鋼12CrMo鋼不同點是，在15CrMo鋼中將鉻含量由12CrMo的0.50%提高到1.0%左右，從而提高了鋼的耐熱性和高溫抗氧化能力，使過熱器管最高使用溫度得以提高到550℃。15CrMo鋼具有良好的焊接性能和冷加工性能，焊前一般需有150－250℃的預熱，焊後亦需進行670-700℃回火以消除應力。
金屬溫度小於等於620℃的過熱器鋼管
當金屬溫度不超過620℃時，還可以採用一些珠光體耐熱鋼來作過熱器管。近年來，由於珠光體耐熱鋼的發展，已使珠光體耐熱鋼的最高使用溫度達到600－620℃。我國的這種珠光體耐熱鋼鋼號為：12CrMoWVB(即鋼102)和12CrMoVSiTiB。
其與溫度下過熱器管材料可查詢參考資料。
過熱器管道失效的原因
現有的研究成果表面，電站鍋爐過熱器管道失效的原因有很多。除管道長期過熱外，受熱面管也會因為高溫腐蝕、高溫氧化、焊接質量差和介質磨損等因素而失效。研究表明：在燃料中如果含有較多S及鹼金屬R（K、Na）時，壁溫高於600℃的情況下，高溫腐蝕的問題就會相當突出，腐蝕一般都是在有結灰或者結渣的管道壁面上發生的。
設計的缺陷
鍋爐設計上的缺陷是過熱器管道失效的根源，總會有一些管道在實際工作中壁溫接近管子材料的允許工作溫度，很容易造成管路過熱。
一.熱力計算結果不準確。熱力計算不準確，其原因在於如何較合理的從理論計算上，能夠確定爐膛的出口煙氣溫度。而且在確定過熱器管道的傳熱係數方面也缺乏很多經驗，致使管道的布置不夠合理，從而造成了蒸汽溫度較高或者受熱管道超溫。
二.設計時選用係數不合理。例如，某電廠採用的“W”型鍋爐，就是因為採用了不恰當的傳熱係數，致使爐膛的實際出口煙氣溫度比設計溫度高將近100℃。
三.爐膛設計尺寸不當。我國早期的一些大容量的電站鍋爐，不僅在設計上缺乏選擇爐膛尺寸的依據，而且在計算方法上也存在較多問題，因此設計的爐膛無法適應多種煤種。假如爐膛設計出的高度比較高，會使蒸汽溫度降低。反之，爐膛所採用的高度較低則會引起過熱器的溫度偏高。
四.電站鍋爐過熱器系統的結構設計不恰當根據大量的研究發現，過熱器的系統結構設計不合理是導致管路超溫失效或者蒸汽溫度與設計值不符的主要原因之一。其不合理性主要有以下3個方面。
在實際工作過程中，蒸汽壓力變化較大造成流量差異較大，是因為受熱管進出口集箱引入、引出時布置方式不合理。
因為並聯的各受熱管的管長、彎頭數之間存在差值，所以各管道之間的阻力係數存在較大的差值，從而會造成較大的熱偏差、流量偏差等。
相鄰級的過熱器之間未進行左右相互交叉，或者採用直接相連的方式，這樣就會使不同級之間的熱偏差疊加起來。在火力發電廠實際工作的過程中，上述過熱器結構布置的不恰當一般是集中情況同時存在，因此又大大增加了管路之間爆管發生的可能性。
1.在實際工作過程中，蒸汽壓力變化較大造成流量差異較大，是因為受熱管進出口集箱引入、引出時布置方式不合理。
2.因為並聯的各受熱管的管長、彎頭數之間存在差值，所以各管道之間的阻力係數存在較大的差值，從而會造成較大的熱偏差、流量偏差等。
3.相鄰級的過熱器之間未進行左右相互交叉，或者採用直接相連的方式，這樣就會使不同級之間的熱偏差疊加起來。在火力發電廠實際工作的過程中，上述過熱器結構布置的不恰當一般是集中情況同時存在，因此又大大增加了管路之間爆管發生的可能性。
五.材質選用不合理。在對過熱器受熱管道進行溫度計算時，應使管道在最極端工況處的工作溫度不會超過所使用材料的許用溫度。但是在設計、計算的過程中，由於對以上幾種偏差對管道的影響不能合理的考量，從而導致了計算所採用的溫度比實際工作溫度低，這樣就會出現管道所用材質無法滿足鍋爐運行的需求的狀況。
製造、安裝和檢修因素
製造、安裝、檢修中引起過熱器管道爆管的因素主要是指，管內出現異物致使管道堵塞，或者流體流動不順暢的情況導致受熱管部分管段過熱。而檢修不當也會造成管道內異物堵塞的情況。比如在換管的過程中，割管工藝的不合理則是會造成堵塞物掉入直線管段，或者管座的焊接物掉落的情況，致使部分管段少流量或無流量。從實際工作中的情況來看，由於鍋爐製造廠的工藝不合理、安裝不合格或者檢修的質量不達標等原因造成的管道超溫爆管的事故也有很多，主要問題有以下幾個方面。
1.焊接質量差。如某火力發電廠在用的一台鍋爐，對爆管的部分進行換管和補焊處理，管子的接口處發生位移，致使管子在焊接完成後仍存在有較大的應力，從而降低了管道的強度，長期使用後又導致泄漏。
2.聯箱中間隔板的焊接問題。在安裝聯箱中間隔板時，沒有按照要求進行焊接，致使其中的的蒸汽短路，從而導致部分管段冷卻不良產生爆管。
3.異種鋼管的焊接問題。在鍋爐過熱器受熱管中，管卡和夾板一般會採用奧氏體鋼，也有管道使用奧氏體管從而提高安全係數。而在珠光體鋼與奧氏體鋼進行焊接時發生的受熱面管道撕裂的事故，則是由於二者的膨脹係數存在較大的差值。
4.普通焊口質量問題。過熱器系統管內流體在運行中的溫度和壓力都很高，此時就要求接口要有較高的焊接質量。但鍋爐在實際的運行中，由於製造、安裝和檢修中的焊接藉口的質量不達標而引起的管道爆漏事故有很多，造成的後果也很嚴重。
5.異物堵塞管路。電站鍋爐在長時間的工作中會產生大量的鏽蝕，但因為管徑較小，很難徹底處理，致使管道內的鏽蝕物脫落在管道底部的水平段，造成管壁過熱而爆管。
運行調整不當引起爆管
電站鍋爐運行中引起超溫的因素有很多，主要有：
燃燒介質偏離設計介質，會造成著火點延遲，從而使爐膛的出口溫度超過設計值；
燃燒器的傾角調整不好，致使火焰延伸至排管與過熱器處，在點火升壓的過程中，過熱器管道的蒸汽流量較少從而引起過熱；
化學監督不嚴致使蒸汽品質下降，造成過熱器管內積垢從而引起超溫；
減溫水系統故障從而引起蒸汽溫度增高；
高加長期使用率低造成給水溫度偏低，從而使蒸汽的溫度偏高。
1.燃燒介質偏離設計介質，會造成著火點延遲，從而使爐膛的出口溫度超過設計值；
2.燃燒器的傾角調整不好，致使火焰延伸至排管與過熱器處，在點火升壓的過程中，過熱器管道的蒸汽流量較少從而引起過熱；
3.化學監督不嚴致使蒸汽品質下降，造成過熱器管內積垢從而引起超溫；
4.減溫水系統故障從而引起蒸汽溫度增高；
5.高加長期使用率低造成給水溫度偏低，從而使蒸汽的溫度偏高。
過熱器管的監督
為了確保鍋爐過熱器管的安全運行，防止過熱器的爆管事故，應對蒸汽溫度≥450℃的鍋爐過熱器管進行定期的監督檢驗工作。
過熱器管的金屬監督檢驗工作主要有：
安裝和檢修換管時鑑定鋼管鋼種，以保證不錯用鋼材。
過熱器管的管徑脹粗測量，即過熱器管的管徑蠕變變形測量。
過熱器鋼管材質的組織性質變化檢驗。
1.安裝和檢修換管時鑑定鋼管鋼種，以保證不錯用鋼材。
2.過熱器管的管徑脹粗測量，即過熱器管的管徑蠕變變形測量。
3.過熱器鋼管材質的組織性質變化檢驗。
安裝和檢修換管時鑑定鋼管鋼種
過熱器管在運行前安裝時，或於檢修換管時，應對鋼管進行鋼種鑑定。可用手提式光譜儀或化學滴定方法對鋼管進行成分檢查，以鑑定管子是否符合原設計的鋼種要求，避免錯用鋼號。
不錯用鋼材是搞好金屬監督工作的必要條件，也是清除因錯用鋼材而產生的事故的有力措施。
過熱器管的管徑脹粗測量
在鍋爐過熱器安裝好後，在運行前對過熱器管的原始管徑作第一次測量，運行後每隔一定的運行時間，在停爐時定期進行管徑的脹粗測量。
由於同一公稱直徑和壁厚的管子，有一定允許的公差。因此，管徑和壁厚的大小不會是均勻一致的。所以，每一次測量的部位都應儘量保證一致，以免引入額外的誤差。
過熱器管的組織性質變化監督
有的高溫高壓火力發電廠模仿主蒸汽管道上設監督段的方法，也在過熱器管上設定監督管段來監督過熱器管鋼材在高溫運行過程中的組織性質變化。具體做法一般是在過熱器管某一地段（通常為溫度最高的地段），指定一段管子為監督段，定期切取管段進行組織性能檢驗，以獲得較為系統的組織性質變化資料。
