由于不銹鋼類型多,列入標準的牌號多,同時尚有大量廣泛使用的非標準牌號,這些牌號性能各異,因此恰如其分地選擇適用的不銹鋼牌號的難度很大。它涉及到材料學、腐蝕學以及工程學等多種學科的專門知識,除此以外,工程經驗是合理選用不銹鋼不可缺少的重要條件。


1. 必備條件(jian)


  對不銹鋼部件或設備(bei)用材的合理選擇(ze)應(ying)必備(bei)下述條件和學(xue)科知識。


①. 服役條件


   不(bu)銹(xiu)鋼(gang)部件(jian)(jian)或設備的(de)服役條件(jian)(jian)包括腐(fu)蝕(shi)介質(zhi)成分(fen)、溫度、壓力、受力狀態、預(yu)期壽(shou)命(ming)等(deng),是選(xuan)擇適用(yong)不(bu)銹(xiu)鋼(gang)的(de)先(xian)決條件(jian)(jian)。充分(fen)了解(jie)部件(jian)(jian)的(de)使用(yong)條件(jian)(jian),是合理選(xuan)擇不(bu)銹(xiu)鋼(gang)必備的(de)首(shou)要條件(jian)(jian)。


②. 深入了解不銹鋼(gang)性能和相關(guan)數據


    應根(gen)據(ju)部件(jian)或設備的工作條(tiao)件(jian)選擇不(bu)銹(xiu)鋼材料,選材者(zhe)應對(dui)各類不(bu)銹(xiu)鋼性(xing)能(neng)、限(xian)制其(qi)使用(yong)的環境因素,是否(fou)易于購得(de)等知識有較全面的了(le)解,方能(neng)有針對(dui)性(xing)地進行(xing)選擇。


③. 工程(cheng)實踐經驗(yan)


  同(tong)類服役條件下,不銹鋼材料實(shi)際使用經驗是合理(li)選材的(de)重(zhong)要依據,應特(te)別予以重(zhong)視。


④. 模擬(ni)試驗(yan)數據(ju)


   在(zai)許多(duo)腐蝕環(huan)境(jing)下,在(zai)沒有(you)實際(ji)使用經驗(yan)的條件下,實驗(yan)室模擬試驗(yan)數據(ju)或現場掛片(pian)數據(ju)往往是合理(li)選用不銹鋼材料的關鍵數據(ju)。



2. 合理(li)選擇不銹鋼的相關(guan)因(yin)素


  不(bu)銹鋼(gang)的力學(xue)性(xing)能(neng),耐(nai)蝕性(xing),物理性(xing)能(neng)和(he)工藝(yi)性(xing)能(neng)等材(cai)料因(yin)素和(he)材(cai)料的使用條(tiao)件,包括溫(wen)度(du)、腐(fu)蝕介(jie)質成分(fen)、受力狀態、預(yu)期使用壽命(ming)等服役(yi)條(tiao)件是制約(yue)不(bu)銹鋼(gang)選用時必須(xu)認(ren)真考慮的兩(liang)大(da)決定因(yin)素。


 ①. 與材料性(xing)能相關(guan)的材料因素


  不銹鋼(gang)的耐蝕性、力學(xue)性能(neng)、物理(li)性能(neng)、工藝(yi)性能(neng)是材(cai)料(liao)的本質所決定的,是不銹鋼(gang)的內在性能(neng),它們決定了一個材(cai)料(liao)的應用范圍。


  耐蝕性: 耐蝕性包括不銹性和在酸、堿、鹽等腐蝕介質中的耐均勻(yun)腐蝕和耐局部腐蝕性能以及在高溫下耐氧化、抗硫化、氯化和氟化的性能。


  作為耐(nai)蝕(shi)結構(gou)材(cai)料,耐(nai)蝕(shi)性是(shi)決定是(shi)否選用的重要指標,如果(guo)鋼的耐(nai)蝕(shi)性不能滿足使用要求,其他性能無論如何(he)優越,也不能予以考慮。


  在(zai)僅僅是(shi)(shi)均(jun)勻腐蝕的環境下,目前可以遵循(xun)的是(shi)(shi)耐蝕性的10級標(biao)準,見表3-1。


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 究竟選(xuan)(xuan)用(yong)哪種耐(nai)(nai)蝕(shi)等(deng)級的(de)牌(pai)號,要考(kao)慮(lv)設(she)備(bei)的(de)制造難(nan)易程度、維修(xiu)是(shi)否(fou)方(fang)便(bian)、預期使(shi)(shi)用(yong)壽命、由此設(she)備(bei)所(suo)生產(chan)的(de)產(chan)品質(zhi)(zhi)量要求(雜質(zhi)(zhi)、顏色、純度)以及價格等(deng)諸多(duo)因素。通常,對使(shi)(shi)用(yong)過程中要求與環境(jing)介(jie)質(zhi)(zhi)接(jie)觸(chu)的(de)部分具(ju)有(you)光潔(jie)鏡面或尺寸精密的(de)儀表以及對腐(fu)(fu)(fu)蝕(shi)產(chan)物(wu)污染(ran)有(you)嚴(yan)格限制的(de)設(she)備(bei)和部件(jian)(jian),可(ke)選(xuan)(xuan)擇(ze)具(ju)有(you)1~3級耐(nai)(nai)蝕(shi)標準(zhun)的(de)牌(pai)號;對要求密切(qie)配合(he),長期不漏和使(shi)(shi)用(yong)壽命長的(de)使(shi)(shi)用(yong)條件(jian)(jian),可(ke)選(xuan)(xuan)用(yong)2~5級耐(nai)(nai)蝕(shi)性的(de)材(cai)(cai)料(liao)(liao);對于檢(jian)修(xiu)方(fang)便(bian)易于更換的(de)設(she)備(bei)和部件(jian)(jian)可(ke)選(xuan)(xuan)用(yong)具(ju)有(you)4~7級的(de)耐(nai)(nai)蝕(shi)材(cai)(cai)料(liao)(liao)。對于年腐(fu)(fu)(fu)蝕(shi)率超過1mm的(de)材(cai)(cai)料(liao)(liao),除(chu)特殊情況外,應不予以選(xuan)(xuan)用(yong)。必(bi)須強調的(de)是(shi):在(zai)實際運行中,往往不是(shi)單(dan)一的(de)均(jun)勻腐(fu)(fu)(fu)蝕(shi),可(ke)能會存在(zai)應力腐(fu)(fu)(fu)蝕(shi)、點腐(fu)(fu)(fu)蝕(shi)、縫隙腐(fu)(fu)(fu)蝕(shi)和腐(fu)(fu)(fu)蝕(shi)疲勞等(deng)腐(fu)(fu)(fu)蝕(shi)形式(shi)出現(xian),在(zai)腐(fu)(fu)(fu)蝕(shi)介(jie)質(zhi)(zhi)條件(jian)(jian)不能改變(bian)或無法加以控制的(de)條件(jian)(jian)下,在(zai)選(xuan)(xuan)擇(ze)材(cai)(cai)料(liao)(liao)時(shi)應一并考(kao)慮(lv)。


a. 力學性(xing)能(neng) 


   力(li)學性(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)包(bao)括強度(du)、硬度(du)、塑性(xing)(xing)(xing)(xing)、沖擊韌性(xing)(xing)(xing)(xing)、疲(pi)勞(lao)(lao)性(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)和(he)斷裂力(li)學性(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)。這些(xie)性(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)是(shi)作(zuo)為結構材料選(xuan)擇(ze)(ze)時(shi)必(bi)須考慮(lv)的(de)(de)(de)(de)因素,也可以認為是(shi)合(he)理選(xuan)擇(ze)(ze)不銹鋼的(de)(de)(de)(de)基礎。不銹鋼的(de)(de)(de)(de)力(li)學性(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)受(shou)(shou)測定條件(jian)(jian)的(de)(de)(de)(de)強烈影(ying)響(xiang),如(ru)溫度(du)、介質的(de)(de)(de)(de)腐(fu)蝕程度(du)、中子輻照等都將使在(zai)(zai)(zai)常(chang)(chang)規條件(jian)(jian)下所得到的(de)(de)(de)(de)數(shu)值(zhi)顯著下降,因此在(zai)(zai)(zai)使用(yong)(yong)常(chang)(chang)規數(shu)據時(shi)應考慮(lv)性(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)指(zhi)標(biao)的(de)(de)(de)(de)變化(hua)。在(zai)(zai)(zai)特定的(de)(de)(de)(de)使用(yong)(yong)條件(jian)(jian)下,常(chang)(chang)常(chang)(chang)是(shi)某一力(li)學性(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)指(zhi)標(biao)起主導作(zuo)用(yong)(yong),如(ru)量具(ju)、刀具(ju)、醫療器械(xie)等,需優先(xian)考慮(lv)鋼的(de)(de)(de)(de)硬度(du)。在(zai)(zai)(zai)交變載(zai)荷(he)作(zuo)用(yong)(yong)下,鋼的(de)(de)(de)(de)疲(pi)勞(lao)(lao)性(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)就成為主要選(xuan)材依據,在(zai)(zai)(zai)承受(shou)(shou)沖擊載(zai)荷(he)或(huo)在(zai)(zai)(zai)低溫下使用(yong)(yong),鋼的(de)(de)(de)(de)韌性(xing)(xing)(xing)(xing)和(he)脆性(xing)(xing)(xing)(xing)轉變溫度(du)是(shi)合(he)理選(xuan)擇(ze)(ze)材料的(de)(de)(de)(de)最關鍵(jian)指(zhi)標(biao)。


 b. 物理性能 


   鋼(gang)的(de)彈(dan)性模(mo)量(liang),熱(re)(re)膨脹系數、磁性、導熱(re)(re)系數等(deng)(deng)物理性能,在某些應用場合成(cheng)為不可(ke)忽視的(de)選擇(ze)依據(ju),如要(yao)(yao)求(qiu)無(wu)磁性,僅限(xian)于奧氏(shi)體(ti)不銹鋼(gang)。對于制(zhi)造容器(qi)、塔、槽等(deng)(deng)設備襯里的(de)不銹鋼(gang),鋼(gang)的(de)熱(re)(re)膨脹系數就(jiu)十(shi)分重(zhong)要(yao)(yao);對于制(zhi)造熱(re)(re)交換器(qi)的(de)不銹鋼(gang),熱(re)(re)膨脹系數和導熱(re)(re)系數成(cheng)為選擇(ze)的(de)重(zhong)要(yao)(yao)條(tiao)件,尤其(qi)是在與異種鋼(gang)焊接時其(qi)熱(re)(re)膨脹系數就(jiu)更加(jia)重(zhong)要(yao)(yao)。


 c. 工藝性能 


  鋼的(de)可(ke)焊性(xing)(xing)(xing),冷成(cheng)形(xing)(xing)性(xing)(xing)(xing)能(neng)等(deng)是(shi)某些應用(yong)中(zhong)特別重要的(de)工(gong)藝(yi)性(xing)(xing)(xing)能(neng)指標(biao)(biao)。例如,冷成(cheng)形(xing)(xing)性(xing)(xing)(xing)能(neng)是(shi)深拉和(he)脹形(xing)(xing)成(cheng)形(xing)(xing)作業的(de)關鍵指標(biao)(biao),用(yong)此(ci)鐵素(su)體不銹鋼的(de)n、r值、奧氏體不銹鋼的(de)延伸率將成(cheng)為(wei)選擇適用(yong)不銹鋼的(de)主要考(kao)慮因素(su)。深拉成(cheng)形(xing)(xing)用(yong)薄板的(de)生(sheng)產企業,為(wei)滿足這種需要,應在鋼的(de)成(cheng)分控制、工(gong)藝(yi)調整等(deng)方面保證(zheng)最(zui)終成(cheng)品的(de)冷成(cheng)形(xing)(xing)性(xing)(xing)(xing)能(neng)。


②. 服役(yi)條件


 不銹鋼(gang)設備和部件的工作條件,包括環境溫度、腐蝕介(jie)質成分、受(shou)力(li)狀(zhuang)態、對磁性的限制(zhi)、是(shi)否遭受(shou)中子輻照等服役條件構成了合理選擇不銹鋼(gang)的外在因(yin)素,所(suo)選用的不銹鋼(gang)必須(xu)與外界條件相適應(ying)。