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    超級不銹鋼|Super stainless

    超級不銹鋼主要是指超級鐵素體不銹鋼(高鉻量、高鉬量,且耐點蝕當(dāng)量值≥35),超級奧氏體不銹鋼(高鉻量、高鉬量、高氮量,且耐點蝕當(dāng)量值≥40)及超級雙相不銹鋼(耐點蝕當(dāng)量值≥40)。它們的耐腐蝕性能,特別是耐點蝕、耐縫隙腐蝕等局部腐蝕性能遠(yuǎn)優(yōu)于原有不銹鋼,并填補(bǔ)了長期以來不銹鋼(鐵基耐蝕合金)與高鎳(鐵鎳基和鎳基)耐蝕合金之間沒有高耐蝕性不銹鋼的空白。主要應(yīng)用于石油、化工、石化、機(jī)械、能源(燃煤、燃油電廠和核電以及陸地、海洋深井和超深井油氣田開發(fā)等)、工業(yè)以及環(huán)保(如煙氣脫硫)、海洋開發(fā)(海水淡化、海洋工程)等領(lǐng)域中,大型裝置和關(guān)鍵裝備、構(gòu)建、件等。

    產(chǎn)品分類 / 用途

    022Cr21Ni25Mo7N、N08367 、AL-6XN、00Cr20Ni24Mo6N


     022Cr21Ni25Mo7N、00Cr20Ni24Mo6N、AL-6XN(00Cr21Ni25Mo6CuN)AL-6XN plus這兩個牌號均系美國 Allegheny Ludlum Co.開發(fā)的超級奧氏體不銹鋼。00Cr21Ni25Mo6CuN(AL-6XN plus)系在00Cr20N24M6N(AL-6XN)基礎(chǔ)上控制鋼中的鉻、鎳、鉬、氮量處于6X-6XN的上限,使此合金的PRE值高達(dá)約50,且組織的熱穩(wěn)定性并不降低。 實際生產(chǎn)中若將AL-6XN中的鉻、鎳、鉬、氮控制在上限就是AL-6XN plus 的化學(xué)成分,因此,人們并不認(rèn)為 AL-6XN plus是一種新牌號。1979年起,AL-6XN鋼開始用于電廠管式海水冷凝器至今已長達(dá)30多年,管材用量已在1000萬米以上。


       這兩種成分的超級奧氏體不銹鋼固溶態(tài)均具有單一的奧氏體,沒有金屬間相存在,但若大于等于540℃,則會有碳、氮化物和o相等金屬間相析出,對此,鉻、鉬量處于化學(xué)成分上限者會更為敏感。


       舊國標(biāo):00Cr20Ni24Mo6N  、新國標(biāo):022Cr21Ni25Mo7N、美國UNS標(biāo)準(zhǔn):N08637  、 美國ASTM標(biāo)準(zhǔn): AL-6XN  、歐盟EN標(biāo)準(zhǔn): 1.4529 


    一、化學(xué)成分


    (00Cr20Ni24Mo6N)AL-6XN不銹鋼的化學(xué)成分 %
    牌號
    00Cr20Ni24Mo6N
    AL-6XN (UNS N08367)
    ≤0.03≤0.10≤2.020.0~22.023.5~25.56.0~7.0≤0.750.18~0.25≤0.03≤0.04

    表 41.jpg


    二、力學(xué)性能


    (00Cr20Ni24Mo6N)AL-6XN不銹鋼的室溫力學(xué)性能
    σb/MPaσ0.2/MPaδ/%硬度(HRB)
    ≥690≥310≥30<240








    (00Cr20Ni24Mo6N)AL-6XN不銹鋼薄帶(厚度=1.2mm)的室溫力學(xué)性能
    冷軋變形 %σb/MPaσ0.2/MPaδ/%
    固溶態(tài)77237945
    587663430
    1091071024
    1596578619
    20102091015
    40122011175
    75136512552


    三、耐腐蝕性能


     1. 全面腐蝕


      下表列入了在一些酸介質(zhì)022Cr21Ni25Mo7N、00Cr20Ni24Mo6N、AL-6XN不銹鋼的耐蝕性316L不銹鋼、317L不銹鋼、904L不銹鋼和著名的鎳基耐蝕合金 Hastelloy C-276 的對比結(jié)果。顯然(00Cr20Ni24Mo6N)AL-6XN不銹鋼的耐蝕性不僅優(yōu)于這幾種不銹鋼,而且優(yōu)于或與C-276 哈氏合金相當(dāng)。



    (00Cr20Ni24Mo6N)AL-6XN不銹鋼的耐全面腐蝕性能
    試驗溶液(沸騰)腐蝕速率 / mm·a-1
    316L317L904LAL-6XNC-276
    20%醋酸0.030.010.020.0630.01
    45%甲酸0.060.470.20.060.07
    10%草酸1.231.140.690.190.28
    20%磷酸0.020.020.010.0060.009
    10%亞硫酸鈉1.821.420.230.190.45
    5%氫氧化鈉1.920.830.240.190.45
    10%硫酸16.157.582.531.830.35


     在硫酸和氯化氫中022Cr21Ni25Mo7N、00Cr20Ni24Mo6N、AL-6XN 不銹鋼雖然優(yōu)于所試驗的904L不銹鋼、654SMO不銹鋼,但在含氯離子濃度高的硫酸中,特別是在鹽酸中使用范圍依然很窄,僅優(yōu)于904L不銹鋼,但低于另一種7%Mo型超級奧氏體不銹鋼 654SMO。在氯化氫中,(00Cr20Ni24Mo6N)AL-6XN不銹鋼的耐蝕性仍低于 654SMO不銹鋼,但優(yōu)于所試驗的2507超級雙相不銹鋼在內(nèi)的其他不銹鋼牌號。


      2. 點蝕


      022Cr21Ni25Mo7N、00Cr20Ni24Mo6N、AL-6XN 不銹鋼的耐點蝕性(按點蝕電位和臨界點蝕溫度來評價)并與其他不銹鋼和625合金( Inconel 625 )及 G3合金 ( Hastelloy G3 )進(jìn)行對比試驗后,發(fā)現(xiàn)在所試驗條件下,(00Cr20Ni24Mo6N)AL-6XN不銹鋼的耐點蝕性優(yōu)于316L不銹鋼、317L不銹鋼、904L不銹鋼,但與G3合金相近,而低于625合金。在6%FeCl3溶液中,焊前和焊后(TIG 焊未填絲)(00Cr20Ni24Mo6N)AL-6XN不銹鋼和其他不銹鋼的耐點蝕性(臨界點蝕溫度)優(yōu)于焊接的影響,AL 6XN不銹鋼的焊后耐點蝕性下降,但與鉬量較低的牌號(316L不銹鋼、317L不銹鋼和904L不銹鋼)相比較,高鉬量并含氮的 AL 6XN不銹鋼 還是最好的。


      3. 縫隙腐蝕


       通過對(00Cr20Ni24Mo6N)AL-6XN不銹鋼的韌性曲線相對比,可以看出:AL-6XN 不銹鋼耐蝕性(耐點蝕、耐縫隙腐蝕)的降低系在此鋼的韌性下降之前出現(xiàn),特別是在較低溫度下更為明顯;AL 6XN不銹鋼在約700℃耐蝕性顯著下降,當(dāng)溫度≥ 927℃后,此種趨勢則受到了抑制。



    (00Cr20Ni24Mo6N)AL-6XN 在 6%三氯化鐵溶液中的臨界縫隙腐蝕溫度     單位:℃
     (00Cr20Ni24Mo6N)AL-6XN試驗用材料牌號
    316L
    不銹鋼
    825
    合金
    317L
    不銹鋼
    904L
    不銹鋼
    2205
    雙相鋼
    E-B
    26-1
     G
    合金
    625
    合金
    C-276
    合金
    43-3-32152021303855


       在6% FeCl3 溶液中,(00Cr20Ni24Mo6N)AL-6XN不銹鋼的臨界縫隙腐蝕溫度并與其他不銹鋼和耐蝕合金對比的結(jié)果后,發(fā)現(xiàn) AL-6XN不銹鋼的臨界縫隙溫度高達(dá)43℃,僅低于鎳基耐蝕合金 C-276(00Cr16Ni60Mo16W4)。此結(jié)果說明,在試驗條件下 AL-6XN不銹鋼具有良好的耐縫隙腐蝕性能。


    在臨界縫隙腐蝕溶液中(00Cr20Ni24Mo6N)AL-6XN等產(chǎn)生縫隙腐蝕的起始條件
    材料牌號UNS 編號pH值氯化物濃度
    濃度/mol·L-1ppm與海水相比
    430 S430002.9 1.0 35000 1.84 
    304 S304002.1 2.5 88750 4.68 
    316 S316001.7 4.0 142000 7.48 
    904LN089041.3 4.0 142000 7.48 
    AL 6XNN08867<1.06.0 213000 11.22 
    625合金N066250.0 6.0 213000 11.22 


       在臨界縫隙腐蝕溶液中進(jìn)行了(00Cr20Ni24Mo6N)AL-6XN不銹鋼和 625合金產(chǎn)生縫隙腐蝕的條件,試驗結(jié)果表明 AL-6XN不銹鋼與鎳基耐蝕合金產(chǎn)生縫隙腐蝕的條件相當(dāng),即具有相近耐縫隙腐蝕性能。


      4. 晶間腐蝕


       由于(00Cr20Ni24Mo6N)AL-6XN不銹鋼中一般僅含約0.02%碳,因此,很少有鉻碳化物析出,但是,當(dāng)熱加工、熱處理和焊接工藝不當(dāng),仍會有因金屬相和Cr2N等沿晶界沉淀而產(chǎn)生晶間腐蝕的危險。


       下表系采用不不同的晶間腐蝕試驗方法所得出的鋼的晶間腐蝕數(shù)據(jù),可以看出,超低碳奧氏體不銹鋼和超級奧氏體不銹鋼之間除 ASTM A262 F 法外,腐蝕速率相差并不顯著,但鎳基耐蝕合金 C-276(00Cr16Ni60Mo16W4)的腐蝕速率卻很高。


    四、加工性能


       022Cr21Ni25Mo7N、00Cr20Ni24Mo6N、AL-6XN 不銹鋼冷、熱加工性良好,能采用常用的冷、熱加工和成型工藝,但由于此鋼強(qiáng)度較普通奧氏體不銹鋼要高,因而變形,特別是冷變形需要更大的外力。AL-6XN不銹鋼管的彎曲半徑可稍微低于1.5×鋼管直徑,AL-6XN不銹鋼冷彎后最后進(jìn)行1120℃~1180℃固溶并結(jié)合快冷的處理。AL-6XN不銹鋼與管板連接可采用滾脹工藝。


    五、焊接性能


      022Cr21Ni25Mo7N、00Cr20Ni24Mo6N、AL-6XN 不銹鋼焊接性能良好,可采用奧氏體不銹鋼通用的工藝方法進(jìn)行焊接。優(yōu)于AL-6XN不銹鋼多作熱交換器用管,對于管與管板的焊接建議采用自動焊或手工焊。當(dāng)管板材料選用316L不銹鋼或高合金不銹鋼時,一般不需要填絲。由于管板散熱快,AL-6XN不銹鋼的焊縫及熱影響區(qū)不會由于有害金屬間相等的析出而產(chǎn)生力學(xué)性能和耐蝕性的明顯下降。


    六、熱處理工藝


      根據(jù)對022Cr21Ni25Mo7N、00Cr20Ni24Mo6N、AL-6XN 不銹鋼成分上限、下限試驗,在1065℃短時加熱,便可使焊22%鉻、7%鉬的L-6XN不銹鋼中的σ相溶于基體中。AL-6XN不銹鋼的固溶處理溫度以1065℃~1105℃為宜。


    七、材料應(yīng)用


      由于022Cr21Ni25Mo7N、00Cr20Ni24Mo6N、AL-6XN超級奧氏體不銹鋼在氯化物(列入含氯離子水和海水)溶液中具有良好的耐點蝕、縫隙腐蝕和應(yīng)力腐蝕性能,因自20世紀(jì)70年代就大量用于海水冷凝器中的薄壁管,且使用情況良好,同時也可用于造紙和熱電廠FGD以及海上采油平臺耐氯化物局部腐蝕的重要設(shè)備、管線。


       AL-6XN 不銹鋼在化工、石油工業(yè)中可用于耐腐蝕的工作溫度≤425℃的壓力容器設(shè)備。AL-6XN 不銹鋼已經(jīng)在國內(nèi)開始獲得應(yīng)用。

     


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