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素體不銹鋼,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。


表 31.jpg


  超級(ji)鐵素(su)(su)體不銹(xiu)鋼(gang)(gang)按碳(tan)、氮含量的(de)不同,可(ke)區(qu)分(fen)為高(gao)(gao)純(chun)和一(yi)(yi)般純(chun)度兩類(lei)(lei)。前者碳(tan):≤0.01%、氮:≤0.015%、碳(tan)+氮:≤0.01%;后者采(cai)用加入(ru)Ti、Nb穩定化(hua)措(cuo)施以防止(zhi)敏(min)化(hua)后耐蝕(shi)性(xing)降(jiang)低(di)。高(gao)(gao)純(chun)超級(ji)鐵素(su)(su)體不銹(xiu)鋼(gang)(gang)性(xing)能好,但生(sheng)產成本偏高(gao)(gao),除在(zai)特殊情況下(xia)一(yi)(yi)般不被采(cai)用;一(yi)(yi)般純(chun)度并加人穩定化(hua)元素(su)(su)一(yi)(yi)類(lei)(lei),可(ke)采(cai)用通用不銹(xiu)鋼(gang)(gang)裝備進行生(sheng)產,其性(xing)能亦(yi)可(ke)達到高(gao)(gao)純(chun)度類(lei)(lei)的(de)水(shui)平(ping),因此采(cai)用較多。GB/T 4237-2015和GB/T 3080-2015納入(ru)了4個超級(ji)鐵素(su)(su)體不銹(xiu)鋼(gang)(gang)(見表(biao)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(xiu)鋼焊管日益增多,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(gang)焊接(jie)鋼(gang)管(guan)》,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)(he)合(he)(he)金化(hua)是(shi)超級(ji)鐵(tie)(tie)素體(ti)(ti)不銹鋼(gang)的(de)(de)合(he)(he)金化(hua)特點,Strecher于1974年公布的(de)(de)Cr、Mo含(han)量與鋼(gang)的(de)(de)耐(nai)(nai)點蝕(shi)(shi)(shi)、耐(nai)(nai)縫隙(xi)腐蝕(shi)(shi)(shi)、耐(nai)(nai)應力腐蝕(shi)(shi)(shi)之間的(de)(de)關(guan)系曲線,是(shi)超級(ji)鐵(tie)(tie)素體(ti)(ti)不銹鋼(gang)發展的(de)(de)基(ji)礎。為(wei)了能滿(man)足所(suo)規(gui)定(ding)的(de)(de)3種腐蝕(shi)(shi)(shi)條件,鐵(tie)(tie)素體(ti)(ti)不銹鋼(gang)中的(de)(de)Cr、Mo含(han)量需恰當(dang)(dang)配比,當(dang)(dang)wc在25%~32%范(fan)(fan)圍內(nei),隨Cr含(han)量的(de)(de)提高,為(wei)滿(man)足對耐(nai)(nai)蝕(shi)(shi)(shi)性(xing)的(de)(de)要求,所(suo)需加入的(de)(de)Mo含(han)量隨之下降。此外,還應考慮Cr、Mo對脆(cui)(cui)性(xing)和韌脆(cui)(cui)轉(zhuan)變溫度(du)的(de)(de)影響,過(guo)高的(de)(de)Cr、Mo含(han)量將加劇脆(cui)(cui)性(xing)相的(de)(de)析出和升高韌脆(cui)(cui)轉(zhuan)變溫度(du)。因(yin)此,超級(ji)鐵(tie)(tie)素體(ti)(ti)不銹鋼(gang)中的(de)(de)Cr、Mo均限制(zhi)在一定(ding)范(fan)(fan)圍之內(nei),形成(cheng)了25Cr-4Mo、27Cr-4Mo、28Cr-2Mo、29Cr-4Mo、30Cr-2Mo等類型(xing)的(de)(de)鐵(tie)(tie)素體(ti)(ti)不銹鋼(gang)。


  這類(lei)鋼鉻(ge)、鉬(mu)含(han)量高(gao),在(zai)600~950℃加(jia)熱(re)和停(ting)留,極易析出σ、X、Laves等相,嚴重(zhong)惡化鋼的性能。因此,在(zai)高(gao)溫加(jia)熱(re)進行熱(re)處(chu)理時,保溫后需(xu)急冷,焊后也要求快速(su)冷卻。


  鐵素體不(bu)銹(xiu)鋼(gang)的韌脆轉變溫(wen)度過(guo)高是影響其應用的一個重要因素,可以通過(guo)控制C、N含量,熱處(chu)理時采用快速冷卻和(he)減小截面尺(chi)寸予以解決。