超級鐵素體不銹鋼產生于20世紀70~80年代,當時工業發展急需能適應各種水質條件的換熱器材料,尤其是以海水為冷卻介質的電廠表面冷凝器。為此,許多國家開發了高鉻鉬的超級鐵素體不銹鋼,即鉻:>25%、鉬:>2%,其耐點蝕和耐縫隙腐蝕的性能遠優于常規鐵(tie)素(su)體不銹鋼,相當于超級奧氏體不銹鋼,其耐點蝕指數PREN(wc+3.3wmo)≥35,最高可達40以上。表9.31為已商業化的超級鐵素體不銹鋼的化學成分。


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  超(chao)級(ji)(ji)(ji)鐵(tie)(tie)素體不(bu)銹鋼(gang)按碳(tan)、氮含量(liang)的(de)不(bu)同,可區分(fen)為高(gao)純和一(yi)般純度(du)(du)兩(liang)類。前者碳(tan):≤0.01%、氮:≤0.015%、碳(tan)+氮:≤0.01%;后(hou)者采用(yong)(yong)加入(ru)Ti、Nb穩定(ding)化(hua)措施以(yi)防止敏化(hua)后(hou)耐蝕(shi)性(xing)降低。高(gao)純超(chao)級(ji)(ji)(ji)鐵(tie)(tie)素體不(bu)銹鋼(gang)性(xing)能好,但生產成本偏高(gao),除在(zai)特殊情況下一(yi)般不(bu)被采用(yong)(yong);一(yi)般純度(du)(du)并加人穩定(ding)化(hua)元素一(yi)類,可采用(yong)(yong)通用(yong)(yong)不(bu)銹鋼(gang)裝(zhuang)備(bei)進行生產,其性(xing)能亦可達到(dao)高(gao)純度(du)(du)類的(de)水平,因(yin)此(ci)采用(yong)(yong)較多。GB/T 4237-2015和GB/T 3080-2015納入(ru)了4個超(chao)級(ji)(ji)(ji)鐵(tie)(tie)素體不(bu)銹鋼(gang)(見(jian)表9.6)。




  由于電力行業使用鐵素體不銹鋼制作熱交換器和冷凝器用不銹鋼(gang)焊管(guan)日益增多,以替代銅材、鈦合金,我國制定了GB/T 30066-2013《熱交換器和冷凝器用鐵素體不銹鋼焊接(jie)鋼管》,共列入了23個牌號,其中低鉻類5個、中鉻類6個、高鉻類4個,其余8個為超級鐵素體不銹鋼,超級鐵素體不銹鋼用于氯離子濃度高的海水等介質。外徑不大于60mm、壁厚不大于2.7mm時,鋼管應以冷軋鋼帶為原料,采用不添加填充金屬的自動焊接方法制造。


  GB/T 30066-2013中列人的8個超級鐵素體不銹鋼牌號為008Cr27Mo、022Cr27Ni2Mo4NbTi、022Cr29Mo4NbTi、008Cr30Mo2、019Cr25Mo4Ni4NbTi、008Cr29Mo4、008Cr29Mo4Ni2、012Cr28Ni4Mo2Nb。前面4個牌號亦列入了GB/T 3280-2015,其化學成分見表9.6,但略有差異,主要是對S、P、的要求更為嚴格。其余的4個牌號:019Cr25Mo4Ni4NbTi即瑞典的25Cr-4Mo(Monit)鋼,008Cr29Mo4 即美國的29Cr-4Mo(S44700)鋼,008Cr29Mo4Ni2 即美國的AL29-4-2(S44800)鋼,012Cr28Ni4Mo2Nb即德國的X1CrNiMoNb28-4-2鋼,這些鋼的化學成分見表9.31。


  Cr、Mo復合(he)合(he)金(jin)(jin)化(hua)是超級鐵素體(ti)不(bu)(bu)銹鋼(gang)(gang)的(de)(de)(de)(de)合(he)金(jin)(jin)化(hua)特點,Strecher于1974年公布(bu)的(de)(de)(de)(de)Cr、Mo含(han)量與(yu)鋼(gang)(gang)的(de)(de)(de)(de)耐(nai)點蝕(shi)、耐(nai)縫隙腐蝕(shi)、耐(nai)應力腐蝕(shi)之間的(de)(de)(de)(de)關系曲(qu)線,是超級鐵素體(ti)不(bu)(bu)銹鋼(gang)(gang)發展的(de)(de)(de)(de)基礎。為(wei)了能滿足所(suo)規定(ding)的(de)(de)(de)(de)3種(zhong)腐蝕(shi)條件,鐵素體(ti)不(bu)(bu)銹鋼(gang)(gang)中的(de)(de)(de)(de)Cr、Mo含(han)量需恰當配比,當wc在25%~32%范圍內,隨Cr含(han)量的(de)(de)(de)(de)提(ti)高,為(wei)滿足對耐(nai)蝕(shi)性(xing)的(de)(de)(de)(de)要求,所(suo)需加入(ru)的(de)(de)(de)(de)Mo含(han)量隨之下降(jiang)。此外,還應考(kao)慮Cr、Mo對脆(cui)性(xing)和韌脆(cui)轉變溫度(du)的(de)(de)(de)(de)影響,過高的(de)(de)(de)(de)Cr、Mo含(han)量將加劇脆(cui)性(xing)相的(de)(de)(de)(de)析出和升(sheng)高韌脆(cui)轉變溫度(du)。因此,超級鐵素體(ti)不(bu)(bu)銹鋼(gang)(gang)中的(de)(de)(de)(de)Cr、Mo均限(xian)制在一(yi)定(ding)范圍之內,形成了25Cr-4Mo、27Cr-4Mo、28Cr-2Mo、29Cr-4Mo、30Cr-2Mo等類型的(de)(de)(de)(de)鐵素體(ti)不(bu)(bu)銹鋼(gang)(gang)。


  這類(lei)鋼鉻(ge)、鉬含量高,在(zai)600~950℃加熱(re)和停留(liu),極易析出σ、X、Laves等(deng)相,嚴重惡(e)化(hua)鋼的性能。因此,在(zai)高溫加熱(re)進行熱(re)處理時(shi),保溫后(hou)需急冷,焊后(hou)也要求快速(su)冷卻。


  鐵素體不銹鋼的(de)韌脆轉變溫度(du)過高(gao)是影響其應用(yong)的(de)一個(ge)重(zhong)要因素,可以通過控制(zhi)C、N含量,熱處理時采用(yong)快速冷卻和減小截(jie)面(mian)尺寸予以解決。