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(bu)銹(xiu)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)節約(yue)奧氏(shi)體不(bu)銹(xiu)鋼中的(de)(de)鎳(nie)含量,由(you)奧氏(shi)體和(he)鐵素體兩相(xiang)(xiang)所組成的(de)(de)不(bu)銹(xiu)鋼,在(zai)(zai)(zai)20世(shi)紀30年代(dai),作為耐晶間腐(fu)蝕(shi)被歐洲(zhou)開發(fa)出(chu)來,美國也投入(ru)了(le)(le)生(sheng)產(chan),不(bu)過由(you)于(yu)(yu)在(zai)(zai)(zai)制(zhi)造(zao)上存(cun)在(zai)(zai)(zai)一定的(de)(de)困難,所以主要(yao)作為鑄(zhu)件被使(shi)用,在(zai)(zai)(zai)各(ge)國也被標準(zhun)化(hua)。日本也于(yu)(yu)1950年左右制(zhi)造(zao)出(chu)相(xiang)(xiang)當于(yu)(yu)美國AISI329的(de)(de)雙(shuang)相(xiang)(xiang)不(bu)銹(xiu)鋼鑄(zhu)件,雖然它可以替代(dai)316不(bu)銹(xiu)鋼且可節鎳(nie)的(de)(de)不(bu)銹(xiu)鋼十分引人關注,也被用于(yu)(yu)化(hua)學工業(ye),但是(shi)由(you)于(yu)(yu)其焊接(jie)部位存(cun)在(zai)(zai)(zai)耐腐(fu)蝕(shi)性和(he)韌(ren)性的(de)(de)問(wen)題(ti),是(shi)其用途被縮小(xiao)。此后(hou)人們清楚了(le)(le)鎳(nie)鉻(ge)硅錳鉬等元(yuan)素影響鑄(zhu)件對硫(liu)(liu)酸的(de)(de)耐腐(fu)蝕(shi)性,而鎳(nie)鉬鉻(ge)會影響板(ban)材(cai)耐硫(liu)(liu)酸性。隨(sui)后(hou)開發(fa)通(tong)過低碳(tan)化(hua)和(he)添(tian)加(jia)氮來改(gai)善焊接(jie)部分耐腐(fu)蝕(shi)性和(he)韌(ren)性的(de)(de)雙(shuang)相(xiang)(xiang)不(bu)銹(xiu)鋼25Cr-5Ni-1.5Mo-N鋼(NTKR-4)并于(yu)(yu)1969年其板(ban)材(cai)投入(ru)工業(ye)性生(sheng)產(chan),這種鋼被作為SUS321J1,在(zai)(zai)(zai)1972年被JIS所采用。
伴隨(sui)著各(ge)個領(ling)域的(de)(de)(de)飛速發(fa)展,環境(jing)污(wu)染(ran)問題(ti)產生(sheng)了(le),1963年(nian)日本制定(ding)了(le)防止大(da)(da)(da)氣污(wu)染(ran)法(fa)和(he)(he)防止水質污(wu)染(ran)法(fa)。針(zhen)對(dui)環境(jing)負荷的(de)(de)(de)規定(ding)嚴格(ge)起來,所(suo)以(yi)1965年(nian)以(yi)后(hou),對(dui)用于(yu)處理這(zhe)些問題(ti)的(de)(de)(de)機器(qi),特別是(shi)用于(yu)排煙(yan)脫(tuo)硫(liu)設(she)備(bei)(bei)和(he)(he)汽車排氣系(xi)統的(de)(de)(de)不銹(xiu)(xiu)鋼(gang)展開了(le)研究(jiu),并(bing)投入(ru)使(shi)用。對(dui)排脫(tuo)硫(liu)設(she)備(bei)(bei)的(de)(de)(de)研究(jiu)設(she)計制造始于(yu)1968年(nian)左右,并(bing)迅(xun)速擴展到各(ge)工業領(ling)域。到1976年(nian)為(wei)(wei)止,日本國內(nei)次類設(she)備(bei)(bei)的(de)(de)(de)數達到大(da)(da)(da)約1100套。此后(hou)雖然(ran)數量(liang)緩(huan)慢(man)下降(jiang),可是(shi)處理能力(li)卻(que)獲得了(le)實在(zai)的(de)(de)(de)提高。排煙(yan)脫(tuo)硫(liu)方式(shi)有(you)(you)濕(shi)式(shi)和(he)(he)干式(shi)兩種,濕(shi)式(shi)法(fa)為(wei)(wei)主(zhu)流,但是(shi)優雅暴露在(zai)包(bao)含氯(lv)離子的(de)(de)(de)嚴酷環境(jing)中(zhong),而這(zhe)種氯(lv)離子又是(shi)從硫(liu)酸(suan)(suan)、亞(ya)硫(liu)酸(suan)(suan)以(yi)及(ji)煤(mei)氣中(zhong)散發(fa)出的(de)(de)(de),所(suo)有(you)(you)不銹(xiu)(xiu)鋼(gang)被(bei)大(da)(da)(da)量(liang)采(cai)用。在(zai)腐(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)形(xing)態方面,有(you)(you)全面腐(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)、點腐(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)、間隙腐(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)以(yi)及(ji)應力(li)腐(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi),甚至侵蝕(shi)(shi)與(yu)腐(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)這(zhe)些都(dou)成為(wei)(wei)很大(da)(da)(da)的(de)(de)(de)問題(ti)。被(bei)腐(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)特別嚴重的(de)(de)(de)設(she)備(bei)(bei)是(shi)冷卻(que)塔、吸收塔等,在(zai)PH為(wei)(wei)中(zhong)性以(yi)上的(de)(de)(de)個別地(di)方會采(cai)用304或304L不銹(xiu)(xiu)鋼(gang),在(zai)更為(wei)(wei)接近酸(suan)(suan)性的(de)(de)(de)環境(jing)中(zhong)采(cai)用316L不銹(xiu)(xiu)鋼(gang),此外317L和(he)(he)雙相不銹(xiu)(xiu)鋼(gang)多用于(yu)當(dang)時(shi)利用威(wei)耳曼法(fa)建(jian)設(she)的(de)(de)(de)排煙(yan)脫(tuo)硫(liu)設(she)備(bei)(bei),這(zhe)種雙相不銹(xiu)(xiu)鋼(gang)也于(yu)1972年(nian)作為(wei)(wei)SUS329J1被(bei)規定(ding)于(yu)JIS標準中(zhong)。
1970年以(yi)后,作為(wei)耐(nai)點(dian)腐蝕(shi)(shi)性(xing)的(de)合金(jin)元素,氮的(de)效果受到(dao)矚目。作為(wei)添(tian)加了(le)(le)氮的(de)耐(nai)點(dian)腐蝕(shi)(shi)奧氏體不(bu)銹(xiu)鋼(gang)(gang)(gang)(gang),20世紀70年代(dai)前半期開發了(le)(le)21Cr-12Ni2-2.5Cu-0.2N鋼(gang)(gang)(gang)(gang)(NAS124L)以(yi)及25Cr-13Ni-0.7Mo-0.3N鋼(gang)(gang)(gang)(gang)(YUS170)。為(wei)了(le)(le)節(jie)約鉬,這(zhe)些鋼(gang)(gang)(gang)(gang)在增加鉻含量的(de)同時,添(tian)加了(le)(le)奧氏體生產(chan)元素氮,目的(de)是(shi)替代(dai)鎳(nie)并提高鋼(gang)(gang)(gang)(gang)的(de)耐(nai)點(dian)腐蝕(shi)(shi)性(xing)。其(qi)耐(nai)酸性(xing)也優(you)于SUS316不(bu)銹(xiu)鋼(gang)(gang)(gang)(gang)管,特別(bie)是(shi)排煙脫硫設(she)備的(de)洗(xi)滌塔那樣(yang)的(de)存在不(bu)純物質氯化(hua)物的(de)環(huan)境(jing)中(zhong),比SUS329J1更為(wei)優(you)越,所(suo)以(yi)也有一(yi)些成(cheng)套設(she)備使(shi)用(yong)(yong)這(zhe)些鋼(gang)(gang)(gang)(gang)。在雙相不(bu)銹(xiu)鋼(gang)(gang)(gang)(gang)中(zhong)也是(shi)如此,在帶材生產(chan)過程中(zhong)造成(cheng)一(yi)定問題的(de)熱加工性(xing)已經改善,鉬含量多于SUS329J1,進一(yi)步提高耐(nai)點(dian)腐蝕(shi)(shi)性(xing)的(de)2205不(bu)銹(xiu)鋼(gang)(gang)(gang)(gang),以(yi)及瑞典開發的(de)S32205在日本均實現了(le)(le)國(guo)產(chan)化(hua)。這(zhe)些鋼(gang)(gang)(gang)(gang)不(bu)僅耐(nai)點(dian)腐蝕(shi)(shi)性(xing)強,而且耐(nai)酸性(xing)也十分出眾,所(suo)以(yi)被廣泛利用(yong)(yong),1984年作為(wei)SUS329J2L被規定在JIS標(biao)準中(zhong)。
1979年鉬(mu)原料價格的(de)(de)暴漲,以此(ci)為契機,節省鉬(mu)的(de)(de)特殊鋼(gang)(gang)(gang)的(de)(de)開(kai)(kai)發(fa)(fa)十分盛行(xing)。作為耐(nai)(nai)酸(suan)(suan)(suan)性(xing)(xing)不(bu)(bu)銹鋼(gang)(gang)(gang),1980年開(kai)(kai)發(fa)(fa)了(le)(le)增(zeng)加(jia)(jia)了(le)(le)硅、銅的(de)(de)含(han)(han)量(liang),對(dui)硫(liu)(liu)(liu)酸(suan)(suan)(suan)、磷酸(suan)(suan)(suan)、醋酸(suan)(suan)(suan)的(de)(de)耐(nai)(nai)腐蝕性(xing)(xing)優于(yu)SUS316不(bu)(bu)銹鋼(gang)(gang)(gang)。另外,開(kai)(kai)發(fa)(fa)了(le)(le)增(zeng)加(jia)(jia)銅、鉬(mu)的(de)(de)含(han)(han)量(liang),不(bu)(bu)提高(gao)(gao)(gao)鎳(nie)含(han)(han)量(liang)的(de)(de)經(jing)濟性(xing)(xing)耐(nai)(nai)硫(liu)(liu)(liu)酸(suan)(suan)(suan)奧氏體不(bu)(bu)銹鋼(gang)(gang)(gang)YUS260和NAS115N。這(zhe)些鋼(gang)(gang)(gang)比(bi)(bi)Carpenter20等到現在為止的(de)(de)高(gao)(gao)(gao)鎳(nie)耐(nai)(nai)硫(liu)(liu)(liu)酸(suan)(suan)(suan)奧氏體不(bu)(bu)銹鋼(gang)(gang)(gang)更為廉價,特別(bie)是在煙囪(cong)中遇(yu)到的(de)(de)硫(liu)(liu)(liu)酸(suan)(suan)(suan)露(lu)點腐蝕的(de)(de)情況下具有(you)(you)較強耐(nai)(nai)腐蝕性(xing)(xing)。最近,作為能夠抵抗高(gao)(gao)(gao)溫(wen)高(gao)(gao)(gao)濃度硫(liu)(liu)(liu)酸(suan)(suan)(suan),制造、焊接加(jia)(jia)工都比(bi)(bi)較容易的(de)(de)不(bu)(bu)銹鋼(gang)(gang)(gang),還(huan)開(kai)(kai)發(fa)(fa)了(le)(le)含(han)(han)有(you)(you)高(gao)(gao)(gao)硅、添加(jia)(jia)鈀的(de)(de)NAC6SI不(bu)(bu)銹鋼(gang)(gang)(gang)。我們期待能開(kai)(kai)發(fa)(fa)出這(zhe)樣一種用于(yu)硫(liu)(liu)(liu)酸(suan)(suan)(suan)成(cheng)套設備的(de)(de)耐(nai)(nai)腐蝕不(bu)(bu)銹鋼(gang)(gang)(gang),即在100℃的(de)(de)98-99%粗制硫(liu)(liu)(liu)酸(suan)(suan)(suan)流動的(de)(de)管道(dao)以及(ji)即使在加(jia)(jia)熱到200℃時也具有(you)(you)耐(nai)(nai)腐蝕性(xing)(xing),能代替耐(nai)(nai)酸(suan)(suan)(suan)磚和高(gao)(gao)(gao)鉻鑄鐵(tie)。
1976年(nian)瑞(rui)典開發(fa)了高鉬且添加了氮的(de)(de)奧(ao)氏(shi)體不(bu)銹鋼(gang)20Cr-18Ni-6Mo-0.2N鋼(gang)及254SMO不(bu)銹鋼(gang)管(guan),這種(zhong)鋼(gang)在奧(ao)氏(shi)體不(bu)銹鋼(gang)中(zhong),屬于(yu)(yu)耐點蝕(shi)性(xing)十(shi)分(fen)優越的(de)(de)鋼(gang)種(zhong),代替了從前的(de)(de)鎳合金,在多(duo)種(zhong)環境(jing)中(zhong)均可(ke)使用。所以(yi)日(ri)本各個(ge)公(gong)司都(dou)在開發(fa)類(lei)似的(de)(de)鋼(gang)種(zhong)或(huo)者改(gai)良的(de)(de)鋼(gang)種(zhong),1991年(nian)修正JIS標(biao)準時作為SUS317J4L(以(yi)后(hou)改(gai)稱為SUS836L不(bu)銹鋼(gang))被標(biao)準化。由于(yu)(yu)腐(fu)蝕(shi)性(xing)過于(yu)(yu)強烈到現(xian)在為止一直(zhi)使用Hastelloy C等鎳基(ji)耐腐(fu)蝕(shi)合金或(huo)鈦的(de)(de)設備,是這種(zhong)鋼(gang)的(de)(de)使用對象,作為廉價的(de)(de)材(cai)料,其適用領域有可(ke)能(neng)進一步(bu)擴展,也(ye)可(ke)用于(yu)(yu)漂白工(gong)序或(huo)發(fa)生鹽酸露點腐(fu)蝕(shi)的(de)(de)地方。


表3.4 中列(lie)舉了(le)如今(jin)日本各公司生產的主要耐腐(fu)蝕奧(ao)氏體(ti)不銹鋼。

