在第二次世界大戰后不久繁榮起來的肥料、化學纖維工業中,由于很多情況下需要處理硫酸、硫鹽酸、紡絲液,所以316不銹鋼等含鉬的奧氏體不銹鋼,沒有在美國標準中出現含鉬和銅的奧氏體不銹鋼,現在的SUS316J1不銹鋼以及日本各公司獨立開發的高鎳耐腐蝕性不銹鋼等都被廣泛的應用。一般認為添加鉬銅的不銹鋼最先是由德國開發的,日本各個公司的高鎳不銹鋼也是參考德國Krupp公司開發的耐硫酸V16A鋼(18Cr-18Ni-2Mo-2Cu)等又進行了日本國產化的產品。此外,對于美國開發的Carpenter20(20Cr-30Ni-2Mo-3Cu)和Worthite(20Cr-24Ni-3Si-3Mo-2Cu),也實現了日本國產化從而被廣泛使用。1950年3月,日本根據經濟安定本部的化學工業發展計劃,在日本商工省主辦的不銹鋼座談會上,提出了一份不銹鋼的預期需求量約為3300t/a的細目,不銹鋼材料在用于化學肥料和有機合成共占了70%以上,用于化學成套設備的占壓倒性多數,特別是316不銹鋼需求量最多。圖3.1 顯示了1951年~1958年不銹鋼各種滾軋鋼材的產量,1951年316L不銹鋼占總產量6427噸的34.2%,此后雖然受到經濟變化的影響,任然能達到10%~16%。該圖中還能看到其他鋼種的變化,特別是13Cr系列不銹鋼產量直線上升,1957年~1958年達到了總體的45%,這是因為其中大約一半都作為日本出口西餐餐具用材料供應給日本新瀉縣。

20世紀50年代后半期,紙漿工業對不銹鋼需求增強,特別是在強腐蝕環境中,由于當時采用了蒸解紙漿原料時使用亞硫酸鹽的SP法,所以除了漂白工序以外,在蒸解工序中也大量使用不銹鋼,特別是316不銹鋼和317L不銹鋼。與初期處于處理其他酸的成套設備一樣,雖然利用焊接后固溶溫度下的熱處理、急冷等方法進行處理,但這種用途也存在晶間腐蝕問題,此后蒸汽溶解釜就固定使用316L不銹鋼和316L不銹鋼復(fu)合板。此外近年來使用堿的蒸解KP法成為主流,由于腐蝕性較弱,蒸解釜所使用的不銹鋼,其主體也變成為了304或304L不銹鋼。可是在漂白工序中,有時候也會暴露在腐蝕性極為強烈的條件下,所有316不銹鋼是不夠的,有時候也會使用317L不銹鋼甚至是 Hastelloy 碳或鈦。
  表3.3 中列舉了1960年以前日本的不銹鋼專門生產廠商開發、制造的耐腐蝕特殊不銹鋼的成分,其中大多數是把歐洲開發的鋼種通過在日本化學成套設備上的使用、改良后獲得的,特別是高Cr-高Ni-Mo-Cu鋼和Cr-Ni-高Mo鋼被認為是日本的生產廠商把在德國用于化學成套設備上的不銹鋼改良成日本國內用鋼后獲得的。此外,表3.3中把鉻降低到10%左右的鋼種,是作為耐鹽酸不銹鋼被制造的,但是由于最初其耐鹽酸性還不是十分充分,所以并未被大規模利用。針對這個耐鹽酸性問題,除了非金屬材料以外,作為金屬材料使用了 Hastelloy B(Ni-30Mo)、Hastelloy C(Ni-16Cr-16Mo)等鎳合金,此后也使用了鉭和鋯。

對于上述不銹鋼難以抵抗的環境,作為針對非氧化性酸的金屬材料,人們使用鎳合金,Illium(Cr20%以上,含多量 Mo、Cu的Ni合金)以及 Hastelloy B(Ni-30Mo)、Hastelloy C(Ni-16Cr-16Mo)等,這些也是國外開發又在20世紀60年代初之前被日本國產化了的。此后,又開發、制造了一系列日本版鋼材,如把美國開發的Carpenter 20合金的鎳含量控制在33%~35%,針對高溫硫酸改善了耐腐蝕性的不銹鋼(Carpenter 20Cb-3)以及含鎳較多的 Incoloy 825(20Cr-40Ni-3Mo-2Cu當時被稱做Nionel)等。可是,不怎么增加鎳量,而是通過增加鉻的含量來提高耐腐蝕性的鋼,如25Cr-30Ni-5Mo-1.4Cu(STC85A)8]、20Cr-40Ni-12Mo(NARLOY-3)分別于1964年和1967年在日本國內被開發。前者與Car-penter 20相比,含有較多的鉻而Mo、Cu較少,具有更強的耐硫酸性;后者是將Hastelloy C的鎳含量減少的合金,通過提高鉻含量,在含有氧化酸以及氧化劑的非氧化酸環境中,可以發揮出優于Hastelloy C的耐腐蝕性。
另外,為了(le)(le)節(jie)約奧(ao)氏體不(bu)銹(xiu)(xiu)鋼(gang)(gang)中的(de)(de)鎳(nie)(nie)含量,由奧(ao)氏體和鐵素體兩(liang)相(xiang)(xiang)所組成的(de)(de)不(bu)銹(xiu)(xiu)鋼(gang)(gang),在(zai)20世紀30年代,作為耐(nai)晶間腐(fu)蝕(shi)(shi)被歐洲開發出來(lai),美(mei)國(guo)也投入(ru)(ru)了(le)(le)生產,不(bu)過由于(yu)(yu)在(zai)制造上存在(zai)一定的(de)(de)困(kun)難,所以主要(yao)作為鑄件(jian)被使用(yong),在(zai)各(ge)國(guo)也被標準化。日本也于(yu)(yu)1950年左右(you)制造出相(xiang)(xiang)當(dang)于(yu)(yu)美(mei)國(guo)AISI329的(de)(de)雙(shuang)相(xiang)(xiang)不(bu)銹(xiu)(xiu)鋼(gang)(gang)鑄件(jian),雖(sui)然它(ta)可(ke)以替代316不(bu)銹(xiu)(xiu)鋼(gang)(gang)且可(ke)節(jie)鎳(nie)(nie)的(de)(de)不(bu)銹(xiu)(xiu)鋼(gang)(gang)十(shi)分引人(ren)關注,也被用(yong)于(yu)(yu)化學工(gong)業,但是由于(yu)(yu)其焊接部(bu)位存在(zai)耐(nai)腐(fu)蝕(shi)(shi)性(xing)(xing)和韌(ren)性(xing)(xing)的(de)(de)問(wen)題,是其用(yong)途被縮小(xiao)。此后人(ren)們清楚(chu)了(le)(le)鎳(nie)(nie)鉻硅(gui)錳鉬(mu)等元素影(ying)響鑄件(jian)對硫酸的(de)(de)耐(nai)腐(fu)蝕(shi)(shi)性(xing)(xing),而(er)鎳(nie)(nie)鉬(mu)鉻會影(ying)響板材耐(nai)硫酸性(xing)(xing)。隨后開發通過低碳化和添(tian)加氮來(lai)改(gai)善焊接部(bu)分耐(nai)腐(fu)蝕(shi)(shi)性(xing)(xing)和韌(ren)性(xing)(xing)的(de)(de)雙(shuang)相(xiang)(xiang)不(bu)銹(xiu)(xiu)鋼(gang)(gang)25Cr-5Ni-1.5Mo-N鋼(gang)(gang)(NTKR-4)并于(yu)(yu)1969年其板材投入(ru)(ru)工(gong)業性(xing)(xing)生產,這(zhe)種鋼(gang)(gang)被作為SUS321J1,在(zai)1972年被JIS所采用(yong)。
伴隨著各個領(ling)域(yu)的(de)(de)飛速(su)發展,環(huan)境污(wu)(wu)染問(wen)題(ti)產(chan)生了,1963年日本(ben)制定(ding)了防止大(da)(da)氣(qi)(qi)污(wu)(wu)染法(fa)和(he)防止水質污(wu)(wu)染法(fa)。針(zhen)對環(huan)境負荷的(de)(de)規(gui)定(ding)嚴(yan)格起來,所以(yi)(yi)1965年以(yi)(yi)后(hou),對用(yong)于處理(li)(li)這(zhe)些問(wen)題(ti)的(de)(de)機器,特別是(shi)(shi)用(yong)于排(pai)(pai)煙(yan)(yan)脫(tuo)硫(liu)設備(bei)和(he)汽車排(pai)(pai)氣(qi)(qi)系統的(de)(de)不銹(xiu)(xiu)鋼展開了研(yan)究,并(bing)(bing)投(tou)入(ru)使(shi)用(yong)。對排(pai)(pai)脫(tuo)硫(liu)設備(bei)的(de)(de)研(yan)究設計制造始于1968年左(zuo)右,并(bing)(bing)迅速(su)擴展到(dao)(dao)(dao)各工業(ye)領(ling)域(yu)。到(dao)(dao)(dao)1976年為(wei)(wei)(wei)止,日本(ben)國內次類設備(bei)的(de)(de)數(shu)(shu)達到(dao)(dao)(dao)大(da)(da)約1100套。此后(hou)雖然數(shu)(shu)量(liang)緩慢下降,可是(shi)(shi)處理(li)(li)能力卻獲得(de)了實在(zai)的(de)(de)提高。排(pai)(pai)煙(yan)(yan)脫(tuo)硫(liu)方(fang)式(shi)(shi)有濕式(shi)(shi)和(he)干式(shi)(shi)兩種(zhong),濕式(shi)(shi)法(fa)為(wei)(wei)(wei)主流(liu),但(dan)是(shi)(shi)優雅暴露在(zai)包(bao)含(han)氯離子的(de)(de)嚴(yan)酷環(huan)境中,而這(zhe)種(zhong)氯離子又是(shi)(shi)從硫(liu)酸(suan)、亞硫(liu)酸(suan)以(yi)(yi)及(ji)煤氣(qi)(qi)中散發出的(de)(de),所有不銹(xiu)(xiu)鋼被(bei)大(da)(da)量(liang)采(cai)用(yong)。在(zai)腐(fu)蝕(shi)(shi)(shi)形(xing)態方(fang)面,有全面腐(fu)蝕(shi)(shi)(shi)、點(dian)腐(fu)蝕(shi)(shi)(shi)、間隙腐(fu)蝕(shi)(shi)(shi)以(yi)(yi)及(ji)應力腐(fu)蝕(shi)(shi)(shi),甚至侵(qin)蝕(shi)(shi)(shi)與腐(fu)蝕(shi)(shi)(shi)這(zhe)些都成為(wei)(wei)(wei)很大(da)(da)的(de)(de)問(wen)題(ti)。被(bei)腐(fu)蝕(shi)(shi)(shi)特別嚴(yan)重的(de)(de)設備(bei)是(shi)(shi)冷(leng)卻塔、吸收塔等,在(zai)PH為(wei)(wei)(wei)中性以(yi)(yi)上的(de)(de)個別地方(fang)會采(cai)用(yong)304或(huo)304L不銹(xiu)(xiu)鋼,在(zai)更為(wei)(wei)(wei)接近酸(suan)性的(de)(de)環(huan)境中采(cai)用(yong)316L不銹(xiu)(xiu)鋼,此外317L和(he)雙(shuang)相(xiang)不銹(xiu)(xiu)鋼多用(yong)于當時利用(yong)威耳(er)曼(man)法(fa)建設的(de)(de)排(pai)(pai)煙(yan)(yan)脫(tuo)硫(liu)設備(bei),這(zhe)種(zhong)雙(shuang)相(xiang)不銹(xiu)(xiu)鋼也于1972年作為(wei)(wei)(wei)SUS329J1被(bei)規(gui)定(ding)于JIS標(biao)準中。
1970年(nian)以后,作為耐點(dian)(dian)腐(fu)蝕(shi)性(xing)的(de)(de)合(he)金元素(su),氮(dan)的(de)(de)效果受到矚目。作為添加(jia)了(le)氮(dan)的(de)(de)耐點(dian)(dian)腐(fu)蝕(shi)奧(ao)氏體不(bu)(bu)(bu)銹(xiu)鋼(gang)(gang)(gang),20世紀70年(nian)代前(qian)半期(qi)開(kai)(kai)發(fa)了(le)21Cr-12Ni2-2.5Cu-0.2N鋼(gang)(gang)(gang)(NAS124L)以及(ji)25Cr-13Ni-0.7Mo-0.3N鋼(gang)(gang)(gang)(YUS170)。為了(le)節約鉬,這(zhe)(zhe)些(xie)鋼(gang)(gang)(gang)在增加(jia)鉻含(han)量的(de)(de)同時,添加(jia)了(le)奧(ao)氏體生產(chan)元素(su)氮(dan),目的(de)(de)是替(ti)代鎳并提高(gao)鋼(gang)(gang)(gang)的(de)(de)耐點(dian)(dian)腐(fu)蝕(shi)性(xing)。其耐酸(suan)(suan)性(xing)也優于SUS316不(bu)(bu)(bu)銹(xiu)鋼(gang)(gang)(gang)管,特別是排(pai)煙脫硫設(she)備的(de)(de)洗滌塔那樣的(de)(de)存在不(bu)(bu)(bu)純物質氯化物的(de)(de)環境中,比SUS329J1更為優越,所(suo)以也有(you)一(yi)些(xie)成套(tao)設(she)備使用(yong)這(zhe)(zhe)些(xie)鋼(gang)(gang)(gang)。在雙相不(bu)(bu)(bu)銹(xiu)鋼(gang)(gang)(gang)中也是如(ru)此,在帶材生產(chan)過程中造成一(yi)定問題(ti)的(de)(de)熱加(jia)工性(xing)已經(jing)改善,鉬含(han)量多于SUS329J1,進一(yi)步(bu)提高(gao)耐點(dian)(dian)腐(fu)蝕(shi)性(xing)的(de)(de)2205不(bu)(bu)(bu)銹(xiu)鋼(gang)(gang)(gang),以及(ji)瑞典開(kai)(kai)發(fa)的(de)(de)S32205在日本均實現(xian)了(le)國產(chan)化。這(zhe)(zhe)些(xie)鋼(gang)(gang)(gang)不(bu)(bu)(bu)僅耐點(dian)(dian)腐(fu)蝕(shi)性(xing)強,而且耐酸(suan)(suan)性(xing)也十分出眾,所(suo)以被廣(guang)泛利用(yong),1984年(nian)作為SUS329J2L被規定在JIS標準中。
1979年(nian)鉬原料價格(ge)的(de)(de)暴漲,以此為(wei)(wei)契機,節省(sheng)鉬的(de)(de)特殊鋼的(de)(de)開(kai)發(fa)十(shi)分盛(sheng)行。作(zuo)(zuo)為(wei)(wei)耐(nai)(nai)(nai)酸(suan)(suan)性(xing)(xing)不(bu)銹(xiu)鋼,1980年(nian)開(kai)發(fa)了增加了硅、銅的(de)(de)含(han)(han)量(liang),對硫(liu)酸(suan)(suan)、磷(lin)酸(suan)(suan)、醋酸(suan)(suan)的(de)(de)耐(nai)(nai)(nai)腐蝕(shi)性(xing)(xing)優(you)于SUS316不(bu)銹(xiu)鋼。另外,開(kai)發(fa)了增加銅、鉬的(de)(de)含(han)(han)量(liang),不(bu)提高(gao)(gao)鎳含(han)(han)量(liang)的(de)(de)經(jing)濟性(xing)(xing)耐(nai)(nai)(nai)硫(liu)酸(suan)(suan)奧(ao)氏體不(bu)銹(xiu)鋼YUS260和NAS115N。這些鋼比Carpenter20等(deng)到現在(zai)為(wei)(wei)止的(de)(de)高(gao)(gao)鎳耐(nai)(nai)(nai)硫(liu)酸(suan)(suan)奧(ao)氏體不(bu)銹(xiu)鋼更(geng)為(wei)(wei)廉價,特別是在(zai)煙囪中遇到的(de)(de)硫(liu)酸(suan)(suan)露點腐蝕(shi)的(de)(de)情況下具有(you)較(jiao)(jiao)強耐(nai)(nai)(nai)腐蝕(shi)性(xing)(xing)。最(zui)近(jin),作(zuo)(zuo)為(wei)(wei)能夠抵(di)抗(kang)高(gao)(gao)溫高(gao)(gao)濃度硫(liu)酸(suan)(suan),制造、焊接加工都比較(jiao)(jiao)容易的(de)(de)不(bu)銹(xiu)鋼,還(huan)開(kai)發(fa)了含(han)(han)有(you)高(gao)(gao)硅、添加鈀的(de)(de)NAC6SI不(bu)銹(xiu)鋼。我(wo)們(men)期待(dai)能開(kai)發(fa)出這樣一種用于硫(liu)酸(suan)(suan)成套設備的(de)(de)耐(nai)(nai)(nai)腐蝕(shi)不(bu)銹(xiu)鋼,即在(zai)100℃的(de)(de)98-99%粗制硫(liu)酸(suan)(suan)流動的(de)(de)管道以及(ji)即使在(zai)加熱到200℃時(shi)也具有(you)耐(nai)(nai)(nai)腐蝕(shi)性(xing)(xing),能代替(ti)耐(nai)(nai)(nai)酸(suan)(suan)磚(zhuan)和高(gao)(gao)鉻鑄鐵。
1976年瑞典開發了高(gao)鉬且添加了氮(dan)的(de)(de)奧氏體不銹鋼(gang)20Cr-18Ni-6Mo-0.2N鋼(gang)及(ji)254SMO不銹鋼(gang)管,這(zhe)種(zhong)鋼(gang)在(zai)奧氏體不銹鋼(gang)中,屬于(yu)耐點蝕性十分優越的(de)(de)鋼(gang)種(zhong),代(dai)替了從前的(de)(de)鎳(nie)合金,在(zai)多種(zhong)環境(jing)中均可(ke)使用(yong)。所以(yi)日本各個(ge)公司都(dou)在(zai)開發類似的(de)(de)鋼(gang)種(zhong)或(huo)者改良(liang)的(de)(de)鋼(gang)種(zhong),1991年修正JIS標準時作(zuo)為(wei)SUS317J4L(以(yi)后改稱為(wei)SUS836L不銹鋼(gang))被(bei)標準化。由于(yu)腐(fu)蝕性過于(yu)強烈到現在(zai)為(wei)止一(yi)直(zhi)使用(yong)Hastelloy C等鎳(nie)基(ji)耐腐(fu)蝕合金或(huo)鈦的(de)(de)設備,是這(zhe)種(zhong)鋼(gang)的(de)(de)使用(yong)對象,作(zuo)為(wei)廉價(jia)的(de)(de)材料,其適用(yong)領域(yu)有可(ke)能進一(yi)步(bu)擴展,也可(ke)用(yong)于(yu)漂白工序或(huo)發生鹽酸露點腐(fu)蝕的(de)(de)地方。


表3.4 中(zhong)列舉了如今日本各公(gong)司生產的(de)主要耐腐蝕奧(ao)氏(shi)體不銹鋼。


 
		