【文章內(nèi)容簡介】 一方面又減少沉淀物在金屬表面沉積的機會，從而減少產(chǎn)生孔蝕的機會。 防止孔蝕的措施(1)在不銹鋼中加入鉬、氮、硅等元素或加入這些元素的同時提高鉻含量，可獲得性能良好的鋼種。耐孔蝕不銹鋼基本上可分為3類：鐵素體不銹鋼。鐵素體—奧氏體雙相鋼。奧氏體不銹鋼。設(shè)計時應(yīng)優(yōu)先選用耐孔蝕材料。 (2)降低氯離子在介質(zhì)中的含量，操作時嚴防跑、冒、滴、漏等現(xiàn)象的發(fā)生。 (3)在工藝條件許可的情況下，可加入緩蝕劑。對緩蝕劑的要求是，增加鈍化膜的穩(wěn)定性或有利于受損鈍化膜得以再鈍化。例如，在10%的FeCl3溶液中加入3%的NaNO2，可長期防止1Cr18Ni9Ti鋼的孔蝕。 (4)采用外加陰極電流保護，抑制孔蝕。氯離子對不銹鋼制壓力容器的腐蝕，對壓力容器的安全性有很大的影響。即使是合理的設(shè)計、精確的制造避免或減少了容器本身的缺陷，但是，在長期使用中，由于各種錯綜復(fù)雜因素的聯(lián)合作用，容器也會受到一定的腐蝕。雖然目前對防止氯離子對不銹鋼腐蝕的方法還不十分完善，但掌握一些最基本的防護措施，對保證生產(chǎn)的正常進行，還是十分必要的。除此之外，還應(yīng)嚴格按照操作規(guī)程操作，加強設(shè)備管理，做好容器的定期檢驗，以保證容器在合理的壽命期限內(nèi)安全運行。 材料耐氯離子腐蝕能力不僅與氯離子濃度有關(guān)系，與介質(zhì)溫度也有關(guān)系。 10ppm，溫度在130℃以下用304； 25ppm，溫度在120℃以下(包括120℃)用304，130℃，用316； 5080ppm，溫度在50℃以下(包括50℃)用304，50130℃，用316； 110150ppm，溫度在50℃以下(包括50℃)用304，50120℃，用316，130℃，用317； 300ppm，50℃用316，80℃用317，80130℃用254 ；300500ppm，50℃用317，80120℃用254，130℃用Ti；5002000ppm，5080℃用254，80130℃用Ti；20005000ppm，50℃用254，80130℃用Ti ；500020000ppm，50℃用Ti，80120℃用TiPb，130℃用TiC276 氯離子對不銹鋼腐蝕見下表： 不同濃度、溫度的氯離子對不銹鋼的腐蝕氯離子含量60℃80℃120℃130℃=10ppm304304304316=25ppm304304316316=50ppm304316316Ti=80ppm316316316Ti=150ppm316316TiTi=300ppm316TiTiTi300ppm TiTiTiTi4 腐蝕與不銹鋼 應(yīng)力腐蝕應(yīng)力腐蝕是指零件在拉應(yīng)力和特定的化學介質(zhì)聯(lián)合作用下所產(chǎn)生的低應(yīng)力脆性斷裂現(xiàn)象。 應(yīng)力腐蝕由殘余或外加應(yīng)力導(dǎo)致的應(yīng)變和腐蝕聯(lián)合作用產(chǎn)生的材料破壞過程。應(yīng)力腐蝕導(dǎo)致材料的斷裂稱為應(yīng)力腐蝕斷裂。 它的發(fā)生一般有以下四個特征：一、一般存在拉應(yīng)力，但實驗發(fā)現(xiàn)壓應(yīng)力有時也會產(chǎn)生應(yīng)力腐蝕。二、對于裂紋擴展速率，應(yīng)力腐蝕存在臨界KISCC，即臨界應(yīng)力強度因子要大于KISCC，裂紋才會擴展。三、一般應(yīng)力腐蝕都屬于脆性斷裂。四、應(yīng)力腐蝕的裂紋擴展速率一般為106～103mm/min，而且存在孕育期，擴展區(qū)和瞬段區(qū)三部分。應(yīng)力腐蝕機理的機理一般認為有陽極溶解和氫致開裂。 晶間腐蝕局部腐蝕的一種。沿著金屬晶粒間的分界面向內(nèi)部擴展的腐蝕。主要由于晶粒表面和內(nèi)部間化學成分的差異以及晶界雜質(zhì)或內(nèi)應(yīng)力的存在。晶間腐蝕破壞晶粒間的結(jié)合，大大降低金屬的機械強度。而且金屬表面往往仍是完好的，但不能經(jīng)受敲擊，所以是一種很危險的腐蝕。通常出現(xiàn)于黃銅、硬鋁和一些含鉻的合金鋼中。不銹鋼焊縫的晶間腐蝕是化學工廠的一個重大問題。 晶間腐蝕是沿著或緊靠金屬的晶界發(fā)生腐蝕。腐蝕發(fā)生后金屬和合金的表面仍保持一定的金屬光澤，看不出被破壞的跡象，但晶粒間結(jié)合力顯著減弱，力學性能惡化。不銹鋼、鎳基合金、鋁合金等材料都較易發(fā)生晶間腐蝕。 5 不銹鋼的晶間腐蝕不銹鋼在腐蝕介質(zhì)作用下，在晶粒之間產(chǎn)生的一種腐蝕現(xiàn)象稱為晶間腐蝕。產(chǎn)生晶間腐蝕的不銹鋼，當受到應(yīng)力作用時，即會沿晶界斷裂、強度幾乎完全消失，這是不銹鋼的一種最危險的破壞形式。晶間腐蝕可以分別產(chǎn)生在焊接接頭的熱影響區(qū)、焊縫或熔合線上，在熔合線上產(chǎn)生的晶間腐蝕又稱刀狀腐蝕。不銹鋼具有耐腐蝕能力的必要條件是鉻的質(zhì)量分數(shù)必須大于12%。當溫度升高時，碳在不銹鋼晶粒內(nèi)部的擴散速度大于鉻的擴散速度。因為室溫時碳在奧氏體中的熔解度很小，%～%，而一般奧氏體不銹鋼中的含碳量均超過此值，故多余的碳就不斷地向奧氏體晶粒邊界擴散，并和鉻化合，在晶間形成碳化鉻的化合物，如(CrFe)23C8等。但是由于鉻的擴散速度較小，來不及向晶界擴散，所以在晶間所形成的碳化鉻所需的鉻主要不是來自奧氏體晶粒內(nèi)部，而是來自晶界附近，結(jié)果就使晶界附近的含鉻量大為減少，當晶界的鉻的質(zhì)量分數(shù)低到小于12%時，就形成所謂的“貧鉻區(qū)”，在腐蝕介質(zhì)作用下，貧鉻區(qū)就會失去耐腐蝕能力，而產(chǎn)生晶間腐蝕。 %的不穩(wěn)定的奧氏體型不銹鋼(不含鈦或鈮的牌號)，如果熱處理不當則在某些環(huán)境中易產(chǎn)生晶間腐蝕。這些鋼在425815℃之間加熱時，或者緩慢冷卻通過這個溫度區(qū)間時，都會產(chǎn)生晶間腐蝕。這樣的熱處理造成碳化物在晶界沉淀(敏化作用)，并且造成最鄰近的區(qū)域鉻貧化使得這些區(qū)域?qū)Ωg敏感。敏化作用也可出現(xiàn)在焊接時，在焊接熱影響區(qū)造成其后的局部腐蝕。 最通用的檢查不銹鋼敏感性的方法是65%硝酸腐蝕試驗方法。試驗時將鋼試樣放入沸騰的65%硝酸溶液中連續(xù)48h為一個周期，共5個周期，每個周期測定重量損失。一般規(guī)定。 奧氏體型不銹鋼焊接結(jié)構(gòu)的晶間腐蝕可用如下方法預(yù)防： ①使用低碳牌號00Cr19Ni10或00Cr17Ni14Mo2。 ②如果面品結(jié)構(gòu)件小，能夠在爐中進行熱處理，則可在10401150℃進行熱處理以溶解碳化鉻，并且在425815℃區(qū)間快速冷卻以防止瑞沉淀。 焊接鐵素體不銹鋼在某些介質(zhì)中也可能出現(xiàn)晶間腐蝕。這是當鋼從925℃以上快速冷卻時，碳化物或氧化物沉淀，金屬晶格應(yīng)變造成的，焊接后進行消除應(yīng)力熱處理可消除應(yīng)力并恢復(fù)耐腐蝕性能。在1Cr17不銹鋼中加入超過8倍碳含量的鈦，通?？蓽p少焊接鋼結(jié)構(gòu)在一些介質(zhì)中的晶間腐蝕。然而加入鈦在濃硝酸中不是有效的。 奧氏體型不銹鋼的細分 美國鋼鐵學會是用三位數(shù)字來標示各種標準級的可鍛不銹鋼的。其中： ①奧氏體型不銹鋼用200系列(無鎳或低鎳的鉻錳氮不銹鋼)和300系列(鎳鉻不銹鋼)的數(shù)字標示， ②鐵素體和馬氏體型不銹鋼用400系列的數(shù)字表示。 在所有的鋼種里不銹鋼的種類和牌號較多，大概有上百個牌號，標準化和非標準化共有200個。最常用的是如下品種：6 常用不銹鋼材料對照表日本美國英國德國法國中國SUS304304304S15X5CrNi1890Cr18Ni9SUS304L304L304S12X2CrNi18900Cr18Ni10SUS316316316S16X5CrNiMo18100Cr18Ni12Mo2SUS316L316L316S12X2CrNiMo181000Cr17Ni14Mo2SUS317317317S160Cr18Ni12Mo3SUS317L317L317S12X2CrNiMo181600Cr17Ni14Mo3SUS321321321S12X10CrNi1890Cr18Ni9Ti7 奧氏體不銹鋼的焊條選用要點不銹鋼主要用于耐腐蝕，但也用作耐熱鋼和低溫鋼。因此，在焊接不銹鋼時，焊條的性能必須與不銹鋼的用途相符。不銹鋼焊條必須根據(jù)母材和工作條件(包括工作溫度和接觸介質(zhì)等)來選用。 一般來說，焊條的選用可參照母材的材質(zhì)，選用與母材成分相同或相近的焊條。如：A102對應(yīng)0Cr19Ni9。A137對應(yīng)1Cr18Ni9Ti。 由于碳含量對不銹鋼的抗腐蝕性能有很大的影響，因此，一般選用熔敷金屬含碳量不高于母材的不銹鋼焊條。如316L必須選用A022焊條。 奧氏體不銹鋼的焊縫金屬應(yīng)保證力學性能。可通過焊接工藝評定進行驗證。 對于在高溫工作的耐熱不銹鋼(奧氏體耐熱鋼)，所選用的焊條主要應(yīng)能滿足焊縫金屬的抗熱裂性能和焊接接頭的高溫性能。 (1)對Cr/Ni≥1的奧氏體耐熱鋼，如1Cr18Ni9Ti等，一般均采用奧氏體鐵素體不銹鋼焊條，以焊縫金屬中含25%鐵素體為宜。鐵素體含量過低時，焊縫金屬抗裂性差。若過高，則在高溫長期使用或熱處理時易形成σ脆化相，造成裂紋。如A00A10A137。 在某些特殊的應(yīng)用場合，可能要求采用全奧氏體的焊縫金屬時，可采用比如A40A407焊條等。 (2)對Cr/Ni1的穩(wěn)定型奧氏體耐熱鋼，如Cr16Ni25Mo6等，一般應(yīng)在保證焊縫金屬具有與母材化學成分大致相近的同時，增加焊縫金屬中Mo、W、Mn等元素的含量，使得在保證焊縫金屬熱強性的同時，提高焊縫的抗裂性。如采用A50A507。 對于在各種腐蝕介質(zhì)中工作的耐蝕不銹鋼，則應(yīng)按介質(zhì)和工作溫度來選擇焊條，并保證其耐腐蝕性能(做焊接接頭的腐蝕性能試驗)。 (1)對于工作溫度在300℃以上、有較強腐蝕性的介質(zhì)，須采用含有Ti或Nb穩(wěn)定化元素或超低碳不銹鋼焊條。如A137或A002等。 (2)對于含有稀硫酸或鹽酸的介質(zhì)，常選用含Mo或含Mo和Cu的不銹鋼焊條如：A03A052等。 (3)工作，腐蝕性弱或僅為避免銹蝕污染的設(shè)備，方可采用不含Ti或Nb的不銹鋼焊條。 為保證焊縫金屬的耐應(yīng)力腐蝕能力，采用超合金化的焊材，即焊縫金屬中的耐蝕合金元素(Cr、Mo、Ni等)含量高于母材。如采用00Cr18Ni12Mo2類型的焊接材料(如A022)焊接00Cr19Ni10焊件。 對于在低溫條件下工作的奧氏體不銹鋼，應(yīng)保證焊接接頭在使用溫度的低溫沖擊韌性，故采用純奧氏體焊條。如A40A407。 也可選用鎳基合金焊條。如采用Mo達9%的鎳基焊材焊接Mo6型超級奧氏體不銹鋼。焊條藥皮類型的選擇： (1)由于雙相奧氏體鋼焊縫金屬本身含有一定量的鐵素體，具有良好的塑性和韌性，從焊縫金屬抗裂性角度進行比較，堿性藥皮與鈦鈣型藥皮焊條的差別不像碳鋼焊條那樣顯著。因此在實際應(yīng)用中，從焊接工藝性能方面著眼較多，大都采用藥皮類型代號為17或16的焊條(如A102A、A10A132等)。 (2)只有在結(jié)構(gòu)剛性很大或焊縫金屬抗裂性較差(如某些馬氏體鉻不銹鋼、純奧氏體組織的鉻鎳不銹鋼等)時，才考慮選用藥皮代號為15的堿性藥皮不銹鋼焊條(如A10A407等)。 綜上所述，奧氏體不銹鋼的焊接是有其獨特特點的，奧氏體不銹鋼的焊接時焊條選用尤其值得注意，只有這樣才能達到針對不同材料實施不同的焊接方法和不同材料的焊條，不銹鋼焊條必須根據(jù)母材和工作條件(包括工作溫度和接觸介質(zhì)等)來選用。這樣才有可能能達到所預(yù)期的焊接質(zhì)量。8 銹鋼的物理性能不銹鋼和碳鋼的物理性能數(shù)據(jù)對比：碳鋼的密度略高于鐵素體和馬氏體型不銹鋼，而略低于奧氏體型不銹鋼；電阻率按碳鋼、鐵素體型、馬氏體型和奧氏體型不銹鋼排序遞增；線膨脹系數(shù)大小的排序也類似，奧氏體型不銹鋼最高而碳鋼最?。惶间?、鐵素體型和馬氏體型不銹鋼有磁性，奧氏體型不銹鋼無磁性，但其冷加工硬化生成馬氏體相變時將會產(chǎn)生磁性，可用熱處理方法來消除這種馬氏體組織而恢復(fù)其無磁性。奧氏體型不銹鋼與碳鋼相比，具有下列特點：1)高的電阻率，約為碳鋼的5倍。2)大的線膨脹系數(shù)，比碳鋼大40％，并隨著溫度的升高，線膨脹系數(shù)的數(shù)值也相應(yīng)地提高。3)低的熱導(dǎo)率，約為碳鋼的1/3。 不銹鋼的力學性不論不銹鋼板還是耐熱鋼板，奧氏體型的鋼板的綜合性能最好，既有足夠的強度，又有極好的塑性同時硬度也不高，這也是它們被廣泛采用的原因之一。奧氏體型不銹鋼同絕大多數(shù)的其它金屬材料相似，其抗拉強度、屈服強度和硬度，隨著溫度的降低而提高；塑性則隨著溫度降低而減小。其抗拉強度在溫度15~80℃范圍內(nèi)增長是較為均勻的。更重要的是：隨著溫度的降低，其沖擊韌度減少緩慢，并不存在脆性轉(zhuǎn)變溫度。所以不銹鋼在低溫時能保持足夠的塑性和韌性。不銹鋼的耐熱性能耐熱性能是指高溫下，既有抗氧化或耐氣體介質(zhì)腐蝕的性能即熱穩(wěn)定性，同時在高溫時雙有足夠的強度即熱強性。 316和316L不銹鋼，316和317不銹鋼(317不銹鋼的性能見后)是含鉬不銹鋼種。，該鋼種總的性能優(yōu)于310和304不銹鋼，高溫條件下，當硫酸的濃度低于15％和高于85％時，316不銹鋼具有廣泛的用途。316不銹鋼還具有良好的耐氯化物侵蝕的性能，所以通常用于海洋環(huán)境。，可用于焊接后不能進行退火和需要最大耐腐蝕性的用途中。 耐腐蝕耐腐蝕性能優(yōu)于304不銹鋼，在漿和造紙的生產(chǎn)過程中具有良好的耐腐蝕的性能。而且316不銹鋼還耐海洋和侵蝕性工業(yè)大氣的侵蝕。 耐熱在1600度以下的間斷使用和在1700度以下的連續(xù)使用中，316不銹鋼具有好的耐氧化性能：在8001575度的范圍內(nèi)，最好不要連續(xù)作用316不銹鋼，但在該溫度范圍以外連續(xù)使用316不銹鋼時，該不銹鋼具有良好的耐熱性。316L不銹鋼的耐碳化物析出的性能比316不銹鋼更好，可用上述溫度范圍。熱處理：在18502050度的溫度范圍內(nèi)進行退火，然后迅速退火，然后迅速冷卻。316不銹鋼不能過熱處理進行硬化。焊接：316不銹鋼具有良好的焊接性能?？刹捎盟袠藴实暮附臃椒ㄟM行焊接。焊接時可根據(jù)用途，分別采用316Cb、316L或309Cb不銹鋼填料棒或焊條進行焊接。為獲得最佳的耐腐蝕性能，316不銹鋼鋼的焊接斷面需要進行焊后退火處理。如果使用316L不銹鋼，不需要進行焊后退火處理。典型用途：紙漿和造紙用設(shè)備熱交換器、染色設(shè)備、膠片沖洗設(shè)備、管道、沿海區(qū)域建筑物外部用材料。 不銹鋼加工及施工深加工：易產(chǎn)生磨擦熱量所以使用耐壓、耐熱性高不銹鋼種同時成型加工結(jié)