化工企业常用不锈钢材料,20年经验总结解析

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1、化工企业常用不锈钢材料 广汇新能源公司 张 一 l化工设备分动设备和静设备二大类。其中静设备主要 有压力容器、塔器、反应器、换热器、管道、阀门和 法兰等组成。这些设备中许多都长期处于腐蚀介质甚 至高温高压中运行，工作条件恶劣。所以，制造这些 设备的材料要求耐腐蚀，耐压，耐高温（低温）。优 选的是不锈钢材料。 一、不锈钢的定义 在自然环境或一定工业介质中具有良好耐腐蚀性能 的钢为不锈钢。（其中对强腐蚀介质具有抗蚀能力的 又称耐酸钢）。 通常用钢中含Cr量来区别，即钢中WCr12为不 锈钢。如：1Cr13、2Cr13、0Cr18Ni9(304)、 00Cr17Ni14Mo2(316L)等。 二、不

2、锈钢的性能要求及成分特点 不锈钢的性能要求主要是耐蚀性，同时对用于 制造机器零件、结构件的不锈钢，还应具有一 定高的强度和良好的加工性。如冷成型、焊接 和热处理性能等。 成分特点：1、含碳质量范围wc0.020.95% 从耐蚀性考虑，含碳量愈低愈好，可避免生成 碳化物Cr23C6和（CrTe)23C6，提高基体电极 电位，增加耐蚀性。但从提高强度和硬度考虑 ，又要提高含碳量，以形成马氏体和特殊碳化 物。所以，只能按用途来确定。 2、合金元素的含量范围，主要有Cr、Ni、Mo Al、Si、Ti等，总量为12%38%，其中关键 为wcr12%。这是因为钢的腐蚀主要是电化学 腐蚀。当钢中的含铬量12

3、%时，钢中铁素体 的电极电位由-0.56v升为+0.12v，钢由活化状 态转化为钝化状态，从而具备了良好的耐蚀性 。而其他合金元素的加入是为了更好提高耐蚀 性和改善其他机械性能。 三、常用不锈钢分类 不锈钢按正火组织可分为5类 1、奥氏体型不锈钢（最为常用） 成分特点：较低的碳 wc0.12%。 较高的铬 wCr=17%25% 较高的镍 wNi=8%29% 由于镍的加入扩大了奥氏体区域，使钢在热处理后可 得到单一的奥氏体组织。而铬的增加，使电极电位提 高，并在钢的表面形成致密的钝化膜，从而提高耐蚀 性。 性能特点： 除了耐蚀性外，还有较高的塑性、低温 韧性、加工硬化能力和良好的焊接性能。使用温

4、度范 围在-196700。典型的代表产品有： 0Cr18Ni9（304）、（18-8型） 00Cr19Ni10（304L）、 0Cr17Ni12Mo2（316） 00Cr17Ni14Mo2（316L）等。 常用热处理方法：固溶处理。 即加热到1100 后进行空冷或水冷。目的是获得单 一的奥氏体组织，避免碳化物的生成。 主要缺点：易产生晶间腐蚀。即沿金属晶粒边 界析出Cr23C6，造成贫铬区，电位降低，发生 腐蚀。解决方案为：a.添加Ti或Nb，使之优先 生成TiC或NbC，避免形成Cr23C6，b.降低含 碳量。c.进行固溶热处理。 2、马氏体型不锈钢 代表产品有：1Cr13、2Cr13、 3

5、Cr13、4Cr13、9Cr18 成分特点：较高的含碳量 Wc=0.1%0.95% 较低的含铬量Wcr=12%18% 性能特点：由于合金元素单一，故只能在氧化 介质中（如大气、水蒸气、海水、 氧化性酸等）有较好的耐蚀性。但是， 这类钢的强度、硬度、耐磨性及切削加 工性较好。 热处理特点及用途：仅锻造后空冷便可获得马氏 体组织。对于1Cr13、2Cr13，可进行调质处 理得到回火索氏体，常用作不锈钢螺栓、不 锈钢阀体、耐酸泵轴、汽轮机叶片等。 3Cr13、4Cr13、9Cr18可以采用淬火+低温 回火，得到回火马氏体，硬度可达HRC50以 上，用于制造阀芯、刃具、医疗器械等。 9Cr18还可作为

6、耐蚀滚动轴承。 3、铁素体型不锈钢 代表产品有：0Cr13、1Cr17、1Cr28等。 成分特点：Wc0.15% Wcr=12%30% 性能特点：这类钢的耐蚀性、塑性、焊接性均优 于马氏体不锈钢，但强度偏低。 热处理特点及用途：热处理不发生相变，淬火不 起作用，只能做去应力退火。主要用于对力 学性能要求不高而对耐腐蚀性较高的结构件 。 如：硝酸吸收塔塔体、硝酸换热器、低压输 送酸管道等。 4、奥氏体+铁素体型不锈钢（双相不锈钢） 代表产品：1Cr21Ni5Ti、1Cr17Mn9Ni3Mo3Cu2N 0Cr26Ni5Mo2、00Cr18Ni5Mo3Si2 S31803（美、俗称2205）、MM-

7、4（日） 成分特点：在18-8型奥氏体不锈钢的基础上调整Cr、 Ni、的含量（节镍型），并加入适量的 Mn、Mo、W、Cu、N等，形成双相不锈钢。 性能特点：兼有奥氏体和铁素体不锈钢的特性。它保留了铁 素体不锈钢导热系数大、线膨胀系数小、耐点蚀、耐 缝隙腐蚀及耐氯化物应力腐蚀的特点，又具有奥氏体 不锈钢韧性好、脆性转变温度较低、抗晶间腐蚀、力 学性能和焊接性能好的优点。特别是屈服强度比奥氏 体不锈钢高一倍。 热处理特点及用途：通常采用9501100淬火韧化 处理，使之获得60v%左右的铁素体双相组织 。 适用于耐点蚀、耐氯离子应力腐蚀环境。耐蚀 泵及管道等。 如：甲醇精馏泵的耐磨口环PH50(

8、1Cr26Ni6) 硝酸磷料浆泵MM-4（00Cr25Ni6Mo2) (美国：329L） 合成氨装置中的甲醇塔：00Cr22Ni5Mo3N （2205） 甲醇合成塔中的合成反应器（2205） 5、沉淀硬化型不锈钢 代表产品：0Cr17Ni4Cu4Nb 0Cr17Ni7Al 0Cr15Ni7Mo2Al 成分特点：在18-8钢的基础上降低了Ni的含量， 加入了Al、Cu、Mo、Nb等元素。 性能特点：可以在低硬度条件下进行加工，成型后 进行人工时效（沉淀）硬化，硬度可达HRC43 热处理特点及用途：先进行固溶处理，获得较低硬 度的单相奥氏体组织，进行加工成型（冷轧、 冲压、焊接等），然后再加热至750760空 冷得到奥氏体+马氏体组织，最后进行 560570的时效沉淀硬化。 适用于作形状复杂、高强度、高硬度而又耐腐蚀 的化工设备、零件。如：汽轮机部件、高速离 心机转鼓、高强度轴、弹簧、导弹壳体等。