化工企業(yè)常用不銹鋼材料 廣匯新能源公司張一 化工設(shè)備分動(dòng)設(shè)備和靜設(shè)備二大類(lèi) 其中靜設(shè)備主要有壓力容器 塔器 反應(yīng)器 換熱器 管道 閥門(mén)和法蘭等組成 這些設(shè)備中許多都長(zhǎng)期處于腐蝕介質(zhì)甚至高溫高壓中運(yùn)行 工作條件惡劣 所以 制造這些設(shè)備的材料要求耐腐蝕 耐壓 耐高溫 低溫 優(yōu)選的是不銹鋼材料 一 不銹鋼的定義在自然環(huán)境或一定工業(yè)介質(zhì)中具有良好耐腐蝕性能的鋼為不銹鋼 其中對(duì)強(qiáng)腐蝕介質(zhì)具有抗蝕能力的又稱(chēng)耐酸鋼 通常用鋼中含Cr量來(lái)區(qū)別 即鋼中WCr 12 為不銹鋼 如 1Cr13 2Cr13 0Cr18Ni9 304 00Cr17Ni14Mo2 316L 等 二 不銹鋼的性能要求及成分特點(diǎn)不銹鋼的性能要求主要是耐蝕性 同時(shí)對(duì)用于制造機(jī)器零件 結(jié)構(gòu)件的不銹鋼 還應(yīng)具有一定高的強(qiáng)度和良好的加工性 如冷成型 焊接和熱處理性能等 成分特點(diǎn) 1 含碳質(zhì)量范圍wc 0 02 0 95 從耐蝕性考慮 含碳量愈低愈好 可避免生成碳化物Cr23C6和 Cr Te 23C6 提高基體電極電位 增加耐蝕性 但從提高強(qiáng)度和硬度考慮 又要提高含碳量 以形成馬氏體和特殊碳化物 所以 只能按用途來(lái)確定 2 合金元素的含量范圍 主要有Cr Ni MoAl Si Ti等 總量為12 38 其中關(guān)鍵 為wcr 12 這是因?yàn)殇摰母g主要是電化學(xué)腐蝕 當(dāng)鋼中的含鉻量 12 時(shí) 鋼中鐵素體的電極電位由 0 56v升為 0 12v 鋼由活化狀態(tài)轉(zhuǎn)化為鈍化狀態(tài) 從而具備了良好的耐蝕性 而其他合金元素的加入是為了更好提高耐蝕性和改善其他機(jī)械性能 三 常用不銹鋼分類(lèi)不銹鋼按正火組織可分為5類(lèi)1 奧氏體型不銹鋼 最為常用 成分特點(diǎn) 較低的碳wc 0 12 較高的鉻wCr 17 25 較高的鎳wNi 8 29 由于鎳的加入擴(kuò)大了奧氏體區(qū)域 使鋼在熱處理后可得到單一的奧氏體組織 而鉻的增加 使電極電位提高 并在鋼的表面形成致密的鈍化膜 從而提高耐蝕性 性能特點(diǎn) 除了耐蝕性外 還有較高的塑性 低溫韌性 加工硬化能力和良好的焊接性能 使用溫度范圍在 196 700 典型的代表產(chǎn)品有 0Cr18Ni9 304 18 8型 00Cr19Ni10 304L 0Cr17Ni12Mo2 316 00Cr17Ni14Mo2 316L 等 常用熱處理方法 固溶處理 即加熱到1100 后進(jìn)行空冷或水冷 目的是獲得單一的奧氏體組織 避免碳化物的生成 主要缺點(diǎn) 易產(chǎn)生晶間腐蝕 即沿金屬晶粒邊界析出Cr23C6 造成貧鉻區(qū) 電位降低 發(fā)生腐蝕 解決方案為 a 添加Ti或Nb 使之優(yōu)先生成TiC或NbC 避免形成Cr23C6 b 降低含碳量 c 進(jìn)行固溶熱處理 2 馬氏體型不銹鋼代表產(chǎn)品有 1Cr13 2Cr13 3Cr13 4Cr13 9Cr18成分特點(diǎn) 較高的含碳量Wc 0 1 0 95 較低的含鉻量Wcr 12 18 性能特點(diǎn) 由于合金元素單一 故只能在氧化介質(zhì)中 如大氣 水蒸氣 海水 氧化性酸等 有較好的耐蝕性 但是 這類(lèi)鋼的強(qiáng)度 硬度 耐磨性及切削加工性較好 熱處理特點(diǎn)及用途 僅鍛造后空冷便可獲得馬氏體組織 對(duì)于1Cr13 2Cr13 可進(jìn)行調(diào)質(zhì)處理得到回火索氏體 常用作不銹鋼螺栓 不銹鋼閥體 耐酸泵軸 汽輪機(jī)葉片等 3Cr13 4Cr13 9Cr18可以采用淬火 低溫回火 得到回火馬氏體 硬度可達(dá)HRC50以上 用于制造閥芯 刃具 醫(yī)療器械等 9Cr18還可作為耐蝕滾動(dòng)軸承 3 鐵素體型不銹鋼代表產(chǎn)品有 0Cr13 1Cr17 1Cr28等 成分特點(diǎn) Wc 0 15 Wcr 12 30 性能特點(diǎn) 這類(lèi)鋼的耐蝕性 塑性 焊接性均優(yōu)于馬氏體不銹鋼 但強(qiáng)度偏低 熱處理特點(diǎn)及用途 熱處理不發(fā)生相變 淬火不起作用 只能做去應(yīng)力退火 主要用于對(duì)力學(xué)性能要求不高而對(duì)耐腐蝕性較高的結(jié)構(gòu)件 如 硝酸吸收塔塔體 硝酸換熱器 低壓輸送酸管道等 4 奧氏體 鐵素體型不銹鋼 雙相不銹鋼 代表產(chǎn)品 1Cr21Ni5Ti 1Cr17Mn9Ni3Mo3Cu2N0Cr26Ni5Mo2 00Cr18Ni5Mo3Si2S31803 美 俗稱(chēng)2205 MM 4 日 成分特點(diǎn) 在18 8型奧氏體不銹鋼的基礎(chǔ)上調(diào)整Cr Ni 的含量 節(jié)鎳型 并加入適量的Mn Mo W Cu N等 形成雙相不銹鋼 性能特點(diǎn) 兼有奧氏體和鐵素體不銹鋼的特性 它保留了鐵素體不銹鋼導(dǎo)熱系數(shù)大 線膨脹系數(shù)小 耐點(diǎn)蝕 耐縫隙腐蝕及耐氯化物應(yīng)力腐蝕的特點(diǎn) 又具有奧氏體不銹鋼韌性好 脆性轉(zhuǎn)變溫度較低 抗晶間腐蝕 力學(xué)性能和焊接性能好的優(yōu)點(diǎn) 特別是屈服強(qiáng)度比奧氏體不銹鋼高一倍 熱處理特點(diǎn)及用途 通常采用950 1100 淬火韌化處理 使之獲得60v 左右的鐵素體雙相組織 適用于耐點(diǎn)蝕 耐氯離子應(yīng)力腐蝕環(huán)境 耐蝕泵及管道等 如 甲醇精餾泵的耐磨口環(huán)PH50 1Cr26Ni6 硝酸磷料漿泵MM 4 00Cr25Ni6Mo2 美國(guó) 329L 合成氨裝置中的甲醇塔 00Cr22Ni5Mo3N 2205 甲醇合成塔中的合成反應(yīng)器 2205 5 沉淀硬化型不銹鋼代表產(chǎn)品 0Cr17Ni4Cu4Nb0Cr17Ni7Al0Cr15Ni7Mo2Al成分特點(diǎn) 在18 8鋼的基礎(chǔ)上降低了Ni的含量 加入了Al Cu Mo Nb等元素 性能特點(diǎn) 可以在低硬度條件下進(jìn)行加工 成型后進(jìn)行人工時(shí)效 沉淀 硬化 硬度可達(dá)HRC43熱處理特點(diǎn)及用途 先進(jìn)行固溶處理 獲得較低硬度的單相奧氏體組織 進(jìn)行加工成型 冷軋 沖壓 焊接等 然后再加熱至750 760 空冷得到奧氏體 馬氏體組織 最后進(jìn)行560 570 的時(shí)效沉淀硬化 適用于作形狀復(fù)雜 高強(qiáng)度 高硬度而又耐腐蝕的化工設(shè)備 零件 如 汽輪機(jī)部件 高速離心機(jī)轉(zhuǎn)鼓 高強(qiáng)度軸 彈簧 導(dǎo)彈殼體等