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(ti)不銹鋼,相當于超(chao)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(chao)級鐵素體不(bu)(bu)銹(xiu)鋼(gang)按(an)碳、氮含量(liang)的不(bu)(bu)同,可區分為高純(chun)和一(yi)般純(chun)度兩(liang)類(lei)。前者(zhe)碳:≤0.01%、氮:≤0.015%、碳+氮:≤0.01%;后(hou)者(zhe)采用(yong)(yong)加(jia)入(ru)Ti、Nb穩(wen)定化(hua)(hua)措施(shi)以防止敏化(hua)(hua)后(hou)耐蝕性(xing)(xing)降低(di)。高純(chun)超(chao)級鐵素體不(bu)(bu)銹(xiu)鋼(gang)性(xing)(xing)能(neng)好,但生產成本偏高,除(chu)在特殊情況下一(yi)般不(bu)(bu)被采用(yong)(yong);一(yi)般純(chun)度并加(jia)人穩(wen)定化(hua)(hua)元素一(yi)類(lei),可采用(yong)(yong)通用(yong)(yong)不(bu)(bu)銹(xiu)鋼(gang)裝(zhuang)備進行生產,其性(xing)(xing)能(neng)亦可達到高純(chun)度類(lei)的水平,因此(ci)采用(yong)(yong)較(jiao)多。GB/T 4237-2015和GB/T 3080-2015納入(ru)了4個超(chao)級鐵素體不(bu)(bu)銹(xiu)鋼(gang)(見表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(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焊接鋼管》,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)化是超級(ji)(ji)鐵素(su)體不銹(xiu)(xiu)(xiu)鋼(gang)的(de)(de)(de)合(he)金(jin)(jin)化特點,Strecher于1974年公布(bu)的(de)(de)(de)Cr、Mo含(han)量與鋼(gang)的(de)(de)(de)耐(nai)點蝕(shi)、耐(nai)縫隙腐蝕(shi)、耐(nai)應力腐蝕(shi)之(zhi)間的(de)(de)(de)關系曲線,是超級(ji)(ji)鐵素(su)體不銹(xiu)(xiu)(xiu)鋼(gang)發展(zhan)的(de)(de)(de)基礎(chu)。為了(le)能滿(man)足(zu)所規定的(de)(de)(de)3種腐蝕(shi)條件,鐵素(su)體不銹(xiu)(xiu)(xiu)鋼(gang)中(zhong)(zhong)的(de)(de)(de)Cr、Mo含(han)量需(xu)恰(qia)當配比(bi),當wc在25%~32%范圍內,隨Cr含(han)量的(de)(de)(de)提高(gao),為滿(man)足(zu)對(dui)耐(nai)蝕(shi)性(xing)的(de)(de)(de)要求(qiu),所需(xu)加入的(de)(de)(de)Mo含(han)量隨之(zhi)下降(jiang)。此(ci)外,還應考慮(lv)Cr、Mo對(dui)脆(cui)性(xing)和(he)韌脆(cui)轉變溫(wen)度(du)的(de)(de)(de)影(ying)響,過(guo)高(gao)的(de)(de)(de)Cr、Mo含(han)量將(jiang)加劇脆(cui)性(xing)相的(de)(de)(de)析出和(he)升高(gao)韌脆(cui)轉變溫(wen)度(du)。因(yin)此(ci),超級(ji)(ji)鐵素(su)體不銹(xiu)(xiu)(xiu)鋼(gang)中(zhong)(zhong)的(de)(de)(de)Cr、Mo均限制在一定范圍之(zhi)內,形成了(le)25Cr-4Mo、27Cr-4Mo、28Cr-2Mo、29Cr-4Mo、30Cr-2Mo等類型的(de)(de)(de)鐵素(su)體不銹(xiu)(xiu)(xiu)鋼(gang)。


  這類鋼(gang)鉻、鉬含(han)量(liang)高(gao),在600~950℃加熱(re)和(he)停留,極(ji)易(yi)析出σ、X、Laves等相(xiang),嚴(yan)重惡化鋼(gang)的(de)性能(neng)。因此,在高(gao)溫(wen)加熱(re)進行熱(re)處理時(shi),保溫(wen)后需急冷,焊后也要求快速冷卻。


  鐵素(su)體(ti)不銹鋼的(de)韌脆轉(zhuan)變溫度過高是影響其(qi)應用(yong)的(de)一個重要因素(su),可(ke)以通過控(kong)制C、N含量,熱處(chu)理時采用(yong)快(kuai)速冷卻和減小截面尺(chi)寸予以解決。