【文章內(nèi)容簡介】 組織為 單相 A。 高溫用鋼 ? 常用鋼號(hào)有 0Cr19Ni0Cr18Ni9Ti、0Cr17Ni12Mo2Cr25Ni20等 。 ? 主要用于制造工作溫度在600~850℃ 的高壓鍋爐過熱器、承壓反應(yīng)管、汽輪機(jī)葉片、葉輪、發(fā)動(dòng)機(jī)氣閥等。 奧氏體耐熱鋼 渦輪機(jī)機(jī)殼 鋼制法蘭 50 ?高溫用鋼選材 高溫用鋼 ? 制氫裝臵廢熱鍋爐 ? 混合預(yù)熱二段 介質(zhì)和煙氣溫度高，選用 188型奧氏體耐熱鋼； ? 原料預(yù)熱二段和混合預(yù)熱一段 溫度條件不及混合二段苛刻，選用含 Cr、 Mo、 V等合金元素的低合金耐熱鋼，如 Cr5Mo、 12Cr1MoV、 15CrMo； ? 原料預(yù)熱一段、省煤段、混合預(yù)熱一段、水保護(hù)段和蒸發(fā)段 爐管的實(shí)際溫度不太高，用一般碳鋼或低 Cr、 Mo含量的珠光體低合金耐熱鋼，如 20R， 12CrMo、 15CrMo等。 51 ?低溫用鋼 ? 一般用于 0℃ 以下溫度的材料稱為 低溫材料 ，金屬材料使用低合金鋼、鎳鋼和鉻鎳奧氏體鋼，及鈦合金、鋁合金等有色金屬。 ? 生產(chǎn)、儲(chǔ)存、運(yùn)輸和使用液化天然氣、液化石油氣、液氧、液氫、液氮、液氦、液體二氧化碳等液化氣體的過程裝備及構(gòu)件，寒冷地區(qū)的過程裝備及構(gòu)件。 ? 低溫下使用的壓力容器、管道、設(shè)備及其構(gòu)件脆性斷裂時(shí)有發(fā)生。 高溫及低溫構(gòu)件用鋼 52 ?低溫用鋼的工況和特點(diǎn) 低溫用鋼 ? 低溫脆斷的特點(diǎn) ? 名義應(yīng)力較低，低于屈服強(qiáng)度或設(shè)計(jì)應(yīng)力，也稱低應(yīng)力脆斷； ? 構(gòu)件低溫脆斷之前沒有明顯的塑性變形或只有局部的少量塑性變形，有脆性斷口特征； ? 裂紋擴(kuò)展速度快； ? 原有韌性較低，低溫缺口敏感性和韌性更差。 53 ?低溫用鋼的力學(xué)性能要求 低溫用鋼 ? 屈強(qiáng)比 比值愈接近 1，變脆的可能性愈大 ? 低溫沖擊韌性及韌脆轉(zhuǎn)變溫度 ?影響低溫韌性的因素 ? 晶體結(jié)構(gòu) ? 化學(xué)成分 形成鐵素體的元素會(huì)降低韌性，影響明顯的元素有碳、錳、鎳、硅、鋁和微量有害元素。 ? 晶粒尺寸 ? 熱處理與顯微組織 ? 缺口效應(yīng)和應(yīng)力集中 ? 其他影響因素 鋼板厚度、加工硬化、焊接缺陷及殘余應(yīng)力、加載速度、溫度變化、介質(zhì)化學(xué)作用。 54 ?低合金低溫用鋼 低溫用鋼 ? 以 Mn作為主加元素，改善鋼的低溫韌性 ?16Mn ? 常用普通低合金鋼， 40℃ 使用的鋼板 16MnDR ? 硫、磷等雜質(zhì)含量比 16MnR低 ?09Mn2V ? 正火組織是細(xì)小的鐵素體和少量珠光體，塑性良好，結(jié)構(gòu)工藝性與低碳鋼相近。 ? 70℃ 低溫下使用的鋼板 09Mn2VDR，鋼管及鍛鋼09Mn2VD有良好的低溫韌性。 55 ?鎳鋼 低溫用鋼 ? 低溫用鎳鋼中鎳的含量常有 %、 %和 %。 ?%Ni ? 60℃ 時(shí)使用的最經(jīng)濟(jì)的鎳鋼，正火組織是珠光體 +鐵素體組織，珠光體數(shù)量有所增加，晶粒較細(xì)。 ?%Ni ? 100℃ 時(shí)使用的標(biāo)準(zhǔn)鋼種，常作低溫?zé)峤粨Q器的鋼管，正火后進(jìn)行高溫回火，消除內(nèi)應(yīng)力。 ?%Ni ? 200℃ 低溫下使用，正火組織是馬氏體 +貝氏體，回火過程中有奧氏體出現(xiàn)。奧氏體碳含量高，低溫下穩(wěn)定而不易發(fā)生相變。 56 ?高錳奧氏體鋼 低溫用鋼 ? 降低高錳鋼中的碳含量；增加錳的含量和加入其他奧氏體形成元素（如鋁、氮、銅等），保證獲得奧氏體并使奧氏體在低溫下穩(wěn)定；加入強(qiáng)化元素使奧氏體固溶強(qiáng)化，并使晶粒細(xì)化。 ? 用得較多的是 20Mn23Al和 15Mn26Al4，分別在 196℃ 和 253℃ 下使用，加工工藝性與 188型奧氏體不銹鋼相似。 57 ?鉻鎳奧氏體不銹鋼 低溫用鋼 ? 在 200℃ 以下使用的低溫用鋼，常用的有 0Cr18Ni 1Cr18Ni9。 ? 奧氏體不銹鋼在低溫下長期使用，會(huì)發(fā)生奧氏體向馬氏體的轉(zhuǎn)變，使塑性和韌性有所降低。但有資料表明，即使出現(xiàn)大量的相變，鋼的塑性和韌性仍能保持較高的水平。 ? 奧氏體不銹鋼還具有在液氫溫度（ 253℃ ）下阻止應(yīng)力應(yīng)力集中部位破裂的特性，在深冷條件下被廣泛采用。 ?腐蝕的工況特點(diǎn) ? 過程裝備往往在腐蝕性介質(zhì)中工作，因?yàn)楦g或者腐蝕和其他力學(xué)性能、結(jié)構(gòu)等因素共同作用引起失效。 ? 化工生產(chǎn)中的腐蝕危害居行業(yè)之首 ? 腐蝕的經(jīng)濟(jì)損失最大 ? 最易發(fā)生突發(fā)的惡性事故 ? 造成的環(huán)境污染最嚴(yán)重 ? 阻礙新工藝新技術(shù)實(shí)現(xiàn)的概率最大 ? 消耗人類的資源最多 耐腐蝕構(gòu)件用鋼 ?合金元素對(duì)金屬耐蝕性的影響 ?Cr：是提高耐蝕性的主要元素，是熱力學(xué)上不穩(wěn)定，但易鈍化的金屬。鈍化環(huán)境（氧化性適中）有效。 ? ① 形成穩(wěn)定致密的 Cr2O3氧化膜 . ? ② Cr含量 大于 13%時(shí)，形成單相鐵素體組織。 ? ③ 提高基體 電極電位 (n/8規(guī)律 ) ?Ni：電極電位較鐵正、鈍化。 ? 和 Cr同時(shí)加入，擴(kuò)大奧氏體相區(qū)，加工性和焊接性能好。 耐腐蝕構(gòu)件用鋼 ?Mo：鈍化、增加合金抗還原性介質(zhì)、氯離子腐蝕及耐點(diǎn)蝕能力。 ? FeCrNi合金，足夠的 Cr含量及同時(shí)加入 Mo，改善耐點(diǎn)蝕性能。 ?Si：添加到不銹鋼、低合金鋼、鑄鋼等合金中，提高耐蝕性，耐氯化物應(yīng)力腐蝕破裂、耐點(diǎn)蝕、耐熱濃硝酸腐蝕、抗氧化、耐海水腐蝕等。 ? Si和 Mo同時(shí)加入到 CrNi不銹鋼中，提高抗應(yīng)力腐蝕及點(diǎn)蝕性能。 ? 大氣及在海水飛濺帶的耐蝕性。 合金元素對(duì)金屬耐蝕性的影響 ?Cu：含 ~%Cu的碳鋼產(chǎn)生良好的耐大氣腐蝕的性能。 ? 添加 Cu的不銹鋼具有良好的耐硫酸腐蝕性能。 ? 提高不銹鋼在海水中的縫隙腐蝕。 ?Ti和 Nb：提高不銹鋼抗晶間腐蝕。 ?N：提高奧氏體不銹鋼在氯化物環(huán)境中耐點(diǎn)蝕和縫隙腐蝕性能。 ? 以鋼中存在 Cr、 Mo為前提。 ? 雙相不銹鋼中有利于兩相控制。 ? 在酸中一般耐蝕性提高。 合金元素對(duì)金屬耐蝕性的影響 ?雜質(zhì)對(duì)鋼鐵耐蝕性的影響 ?C：碳高，則降低耐蝕性。 ? 馬氏體不銹鋼中＜ %，沉淀硬化不銹鋼中＜ %，馬氏體時(shí)效鋼中＜ %，才能保持耐蝕性。 ? 增加奧氏體不銹鋼的點(diǎn)蝕傾向，鐵素體不銹鋼的晶間腐蝕和晶間應(yīng)力腐蝕敏感性。 ? 低碳、超低碳以及超純不銹鋼，碳質(zhì)量降至＜ %或 %，C+N的質(zhì)量分?jǐn)?shù)降至＜ %。 耐腐蝕構(gòu)件用鋼 ?N ? 使鐵素體不銹鋼對(duì)晶間腐蝕敏感。 ? 對(duì)點(diǎn)蝕、縫隙腐蝕、應(yīng)力腐蝕也有害 ?P ? 降低奧氏體不銹鋼在硝酸中的耐蝕性 . ? 對(duì)低碳、超低碳不銹鋼晶間腐蝕有害。 ?Si ? ~%范圍內(nèi)，降低鋼耐硝酸腐蝕性，增加晶間腐蝕敏感性。 ? 高 Si不銹鋼中含量 4%~6%。 雜質(zhì)對(duì)鋼鐵耐蝕性的影響 ?S ? 硫化物易溶于酸性氯化物溶液，使鋼對(duì)點(diǎn)腐蝕、縫隙腐蝕敏感。 ? Mn、 S比值低時(shí)，耐點(diǎn)蝕 ?Mn ? 硫化錳降低耐蝕性 . ? 降低 S含量，耐點(diǎn)蝕性能提高。 ? 作為合金元素，加 3%Mn，對(duì)鋼的耐蝕性影響不大。 雜質(zhì)對(duì)鋼鐵耐蝕性的影響 ?碳鋼的耐蝕性 ? 碳鋼在強(qiáng)腐蝕介質(zhì)、大氣、海水、土壤中都不耐腐蝕，需采取保護(hù)。 ? 在室溫的堿或堿性溶液中耐蝕。 ? 鹽酸、硫酸、硝酸中與濃度有關(guān)。 ? 溫度升高、腐蝕加快。 ?化學(xué)成分的影響 ? 碳、磷、硫；錳、硅。 ?組織的影響 ? 珠光體、索氏體、屈氏體、馬氏體 耐腐蝕構(gòu)件用鋼 ?耐蝕低合金鋼 ?耐大氣腐蝕的低合金鋼 ? 合金元素的作用主要是改變銹層的晶體結(jié)構(gòu)及降低缺陷，提高銹層的致密度和對(duì)鋼的附著力。 ? Cu、 P、 Cr、 Ni，在鋼表面富集并形成非晶態(tài)層。 ? Cu是最有效的元素， 陽極鈍化學(xué)說及表面富集學(xué)說 。 ? P、 Cr一般與其他元素配合， Ni含量較多時(shí)有效。 ? 稀土元素可以提高低合金鋼的耐