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(xiu)鋼復(fu)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(wai),為(wei)了(le)節(jie)約奧氏體不(bu)(bu)銹(xiu)鋼(gang)(gang)中的(de)(de)鎳含(han)量,由奧氏體和(he)鐵(tie)素(su)體兩相所組成的(de)(de)不(bu)(bu)銹(xiu)鋼(gang)(gang),在(zai)20世(shi)紀30年(nian)代(dai),作為(wei)耐晶間(jian)腐(fu)蝕被(bei)(bei)(bei)歐洲開(kai)(kai)發(fa)出來,美國也(ye)投(tou)入了(le)生產(chan),不(bu)(bu)過(guo)由于(yu)在(zai)制造上存在(zai)一定(ding)的(de)(de)困難(nan),所以(yi)主要作為(wei)鑄(zhu)(zhu)(zhu)件(jian)(jian)(jian)被(bei)(bei)(bei)使用,在(zai)各(ge)國也(ye)被(bei)(bei)(bei)標(biao)準化。日本也(ye)于(yu)1950年(nian)左右制造出相當于(yu)美國AISI329的(de)(de)雙(shuang)相不(bu)(bu)銹(xiu)鋼(gang)(gang)鑄(zhu)(zhu)(zhu)件(jian)(jian)(jian),雖然它可以(yi)替(ti)代(dai)316不(bu)(bu)銹(xiu)鋼(gang)(gang)且(qie)可節(jie)鎳的(de)(de)不(bu)(bu)銹(xiu)鋼(gang)(gang)十(shi)分引人關注,也(ye)被(bei)(bei)(bei)用于(yu)化學工(gong)業,但是由于(yu)其焊接(jie)部位存在(zai)耐腐(fu)蝕性(xing)和(he)韌(ren)性(xing)的(de)(de)問題(ti),是其用途(tu)被(bei)(bei)(bei)縮(suo)小。此后人們清楚了(le)鎳鉻硅錳鉬等元素(su)影(ying)響(xiang)鑄(zhu)(zhu)(zhu)件(jian)(jian)(jian)對硫酸的(de)(de)耐腐(fu)蝕性(xing),而鎳鉬鉻會影(ying)響(xiang)板材耐硫酸性(xing)。隨后開(kai)(kai)發(fa)通過(guo)低(di)碳化和(he)添加氮來改善(shan)焊接(jie)部分耐腐(fu)蝕性(xing)和(he)韌(ren)性(xing)的(de)(de)雙(shuang)相不(bu)(bu)銹(xiu)鋼(gang)(gang)25Cr-5Ni-1.5Mo-N鋼(gang)(gang)(NTKR-4)并(bing)于(yu)1969年(nian)其板材投(tou)入工(gong)業性(xing)生產(chan),這種鋼(gang)(gang)被(bei)(bei)(bei)作為(wei)SUS321J1,在(zai)1972年(nian)被(bei)(bei)(bei)JIS所采(cai)用。
伴隨著各(ge)個(ge)領域的(de)(de)(de)飛速發展(zhan),環(huan)(huan)境(jing)污(wu)染(ran)問(wen)題(ti)產(chan)生了(le),1963年日(ri)本(ben)(ben)制定(ding)(ding)了(le)防止(zhi)大(da)(da)氣污(wu)染(ran)法和(he)防止(zhi)水質污(wu)染(ran)法。針對環(huan)(huan)境(jing)負荷的(de)(de)(de)規定(ding)(ding)嚴格起來,所以(yi)(yi)1965年以(yi)(yi)后(hou),對用(yong)(yong)(yong)于(yu)處理這些(xie)問(wen)題(ti)的(de)(de)(de)機器,特(te)別(bie)是(shi)(shi)(shi)用(yong)(yong)(yong)于(yu)排(pai)煙(yan)脫(tuo)硫(liu)設(she)(she)(she)備和(he)汽車排(pai)氣系統(tong)的(de)(de)(de)不(bu)(bu)銹鋼(gang)(gang)(gang)展(zhan)開(kai)了(le)研究(jiu),并(bing)投(tou)入使用(yong)(yong)(yong)。對排(pai)脫(tuo)硫(liu)設(she)(she)(she)備的(de)(de)(de)研究(jiu)設(she)(she)(she)計(ji)制造始(shi)于(yu)1968年左右(you),并(bing)迅速擴展(zhan)到各(ge)工業領域。到1976年為(wei)止(zhi),日(ri)本(ben)(ben)國內次(ci)類設(she)(she)(she)備的(de)(de)(de)數達(da)到大(da)(da)約1100套。此(ci)后(hou)雖然(ran)數量緩慢下降,可是(shi)(shi)(shi)處理能(neng)力卻(que)獲得了(le)實(shi)在(zai)的(de)(de)(de)提高。排(pai)煙(yan)脫(tuo)硫(liu)方(fang)(fang)式有(you)(you)濕(shi)式和(he)干式兩種(zhong)(zhong),濕(shi)式法為(wei)主流,但是(shi)(shi)(shi)優雅暴(bao)露在(zai)包含氯離子(zi)的(de)(de)(de)嚴酷環(huan)(huan)境(jing)中(zhong),而這種(zhong)(zhong)氯離子(zi)又是(shi)(shi)(shi)從硫(liu)酸(suan)、亞(ya)硫(liu)酸(suan)以(yi)(yi)及煤氣中(zhong)散發出(chu)的(de)(de)(de),所有(you)(you)不(bu)(bu)銹鋼(gang)(gang)(gang)被大(da)(da)量采用(yong)(yong)(yong)。在(zai)腐蝕形態方(fang)(fang)面,有(you)(you)全面腐蝕、點(dian)腐蝕、間(jian)隙腐蝕以(yi)(yi)及應力腐蝕,甚至侵蝕與腐蝕這些(xie)都成為(wei)很大(da)(da)的(de)(de)(de)問(wen)題(ti)。被腐蝕特(te)別(bie)嚴重的(de)(de)(de)設(she)(she)(she)備是(shi)(shi)(shi)冷卻(que)塔(ta)、吸收塔(ta)等(deng),在(zai)PH為(wei)中(zhong)性(xing)以(yi)(yi)上的(de)(de)(de)個(ge)別(bie)地方(fang)(fang)會(hui)采用(yong)(yong)(yong)304或304L不(bu)(bu)銹鋼(gang)(gang)(gang),在(zai)更為(wei)接近酸(suan)性(xing)的(de)(de)(de)環(huan)(huan)境(jing)中(zhong)采用(yong)(yong)(yong)316L不(bu)(bu)銹鋼(gang)(gang)(gang),此(ci)外317L和(he)雙(shuang)相不(bu)(bu)銹鋼(gang)(gang)(gang)多用(yong)(yong)(yong)于(yu)當時利用(yong)(yong)(yong)威(wei)耳(er)曼法建設(she)(she)(she)的(de)(de)(de)排(pai)煙(yan)脫(tuo)硫(liu)設(she)(she)(she)備,這種(zhong)(zhong)雙(shuang)相不(bu)(bu)銹鋼(gang)(gang)(gang)也于(yu)1972年作為(wei)SUS329J1被規定(ding)(ding)于(yu)JIS標準中(zhong)。
1970年(nian)以后,作(zuo)為(wei)耐(nai)(nai)(nai)(nai)點(dian)腐蝕(shi)(shi)(shi)性(xing)(xing)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)合金元(yuan)(yuan)素(su),氮的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)效(xiao)果受到矚目。作(zuo)為(wei)添加了(le)氮的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)耐(nai)(nai)(nai)(nai)點(dian)腐蝕(shi)(shi)(shi)奧(ao)氏(shi)體不(bu)銹鋼,20世紀(ji)70年(nian)代(dai)前半期開發了(le)21Cr-12Ni2-2.5Cu-0.2N鋼(NAS124L)以及(ji)25Cr-13Ni-0.7Mo-0.3N鋼(YUS170)。為(wei)了(le)節約鉬(mu),這些鋼在(zai)增(zeng)加鉻含(han)量(liang)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)同時,添加了(le)奧(ao)氏(shi)體生(sheng)產元(yuan)(yuan)素(su)氮,目的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)是替代(dai)鎳并提(ti)高鋼的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)耐(nai)(nai)(nai)(nai)點(dian)腐蝕(shi)(shi)(shi)性(xing)(xing)。其耐(nai)(nai)(nai)(nai)酸(suan)(suan)性(xing)(xing)也優(you)于SUS316不(bu)銹鋼管,特別(bie)是排(pai)煙(yan)脫(tuo)硫設(she)備的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)洗滌(di)塔那樣的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)存在(zai)不(bu)純物質(zhi)氯化物的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)環境(jing)中(zhong),比SUS329J1更為(wei)優(you)越,所以也有一(yi)些成套設(she)備使用(yong)(yong)這些鋼。在(zai)雙相不(bu)銹鋼中(zhong)也是如此(ci),在(zai)帶材生(sheng)產過程(cheng)中(zhong)造成一(yi)定(ding)問(wen)題的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)熱加工性(xing)(xing)已經改(gai)善,鉬(mu)含(han)量(liang)多于SUS329J1,進一(yi)步提(ti)高耐(nai)(nai)(nai)(nai)點(dian)腐蝕(shi)(shi)(shi)性(xing)(xing)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)2205不(bu)銹鋼,以及(ji)瑞典(dian)開發的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)S32205在(zai)日本(ben)均實現了(le)國產化。這些鋼不(bu)僅耐(nai)(nai)(nai)(nai)點(dian)腐蝕(shi)(shi)(shi)性(xing)(xing)強,而且耐(nai)(nai)(nai)(nai)酸(suan)(suan)性(xing)(xing)也十分出眾,所以被廣泛利用(yong)(yong),1984年(nian)作(zuo)為(wei)SUS329J2L被規定(ding)在(zai)JIS標(biao)準中(zhong)。
1979年鉬(mu)原料價格(ge)的暴漲,以此為(wei)(wei)契機,節省鉬(mu)的特殊鋼(gang)(gang)(gang)的開發(fa)(fa)十分盛行(xing)。作(zuo)為(wei)(wei)耐(nai)(nai)酸(suan)(suan)性不(bu)銹(xiu)鋼(gang)(gang)(gang),1980年開發(fa)(fa)了(le)(le)增加(jia)了(le)(le)硅、銅的含(han)量,對硫(liu)酸(suan)(suan)、磷(lin)酸(suan)(suan)、醋(cu)酸(suan)(suan)的耐(nai)(nai)腐蝕(shi)性優于SUS316不(bu)銹(xiu)鋼(gang)(gang)(gang)。另外,開發(fa)(fa)了(le)(le)增加(jia)銅、鉬(mu)的含(han)量,不(bu)提高鎳(nie)含(han)量的經濟性耐(nai)(nai)硫(liu)酸(suan)(suan)奧氏體(ti)不(bu)銹(xiu)鋼(gang)(gang)(gang)YUS260和NAS115N。這(zhe)些鋼(gang)(gang)(gang)比(bi)Carpenter20等到現(xian)在為(wei)(wei)止的高鎳(nie)耐(nai)(nai)硫(liu)酸(suan)(suan)奧氏體(ti)不(bu)銹(xiu)鋼(gang)(gang)(gang)更為(wei)(wei)廉(lian)價,特別是在煙(yan)囪中遇到的硫(liu)酸(suan)(suan)露點腐蝕(shi)的情況下具有(you)較(jiao)強耐(nai)(nai)腐蝕(shi)性。最(zui)近,作(zuo)為(wei)(wei)能夠(gou)抵抗高溫高濃(nong)度硫(liu)酸(suan)(suan),制造、焊接(jie)加(jia)工都(dou)比(bi)較(jiao)容易的不(bu)銹(xiu)鋼(gang)(gang)(gang),還開發(fa)(fa)了(le)(le)含(han)有(you)高硅、添(tian)加(jia)鈀的NAC6SI不(bu)銹(xiu)鋼(gang)(gang)(gang)。我們期(qi)待(dai)能開發(fa)(fa)出這(zhe)樣一種用于硫(liu)酸(suan)(suan)成套設備的耐(nai)(nai)腐蝕(shi)不(bu)銹(xiu)鋼(gang)(gang)(gang),即在100℃的98-99%粗制硫(liu)酸(suan)(suan)流動(dong)的管道以及即使在加(jia)熱到200℃時(shi)也(ye)具有(you)耐(nai)(nai)腐蝕(shi)性,能代(dai)替耐(nai)(nai)酸(suan)(suan)磚(zhuan)和高鉻鑄(zhu)鐵。
1976年瑞典開發了高鉬且(qie)添加了氮(dan)的(de)奧氏體(ti)不(bu)銹鋼(gang)(gang)(gang)20Cr-18Ni-6Mo-0.2N鋼(gang)(gang)(gang)及254SMO不(bu)銹鋼(gang)(gang)(gang)管(guan),這種(zhong)(zhong)鋼(gang)(gang)(gang)在(zai)奧氏體(ti)不(bu)銹鋼(gang)(gang)(gang)中,屬(shu)于耐(nai)點(dian)蝕(shi)性十分優越的(de)鋼(gang)(gang)(gang)種(zhong)(zhong),代替了從(cong)前(qian)的(de)鎳(nie)合(he)金(jin)(jin),在(zai)多種(zhong)(zhong)環境(jing)中均(jun)可使(shi)(shi)用(yong)。所以(yi)日本各個(ge)公(gong)司都在(zai)開發類似的(de)鋼(gang)(gang)(gang)種(zhong)(zhong)或(huo)者改良的(de)鋼(gang)(gang)(gang)種(zhong)(zhong),1991年修正(zheng)JIS標(biao)準時作為SUS317J4L(以(yi)后(hou)改稱為SUS836L不(bu)銹鋼(gang)(gang)(gang))被標(biao)準化。由于腐(fu)蝕(shi)性過于強烈到現在(zai)為止一直使(shi)(shi)用(yong)Hastelloy C等鎳(nie)基耐(nai)腐(fu)蝕(shi)合(he)金(jin)(jin)或(huo)鈦的(de)設備,是這種(zhong)(zhong)鋼(gang)(gang)(gang)的(de)使(shi)(shi)用(yong)對象(xiang),作為廉價的(de)材(cai)料,其適用(yong)領(ling)域有可能進一步(bu)擴展,也可用(yong)于漂白工序或(huo)發生鹽酸露點(dian)腐(fu)蝕(shi)的(de)地方(fang)。


表(biao)3.4 中列舉了如(ru)今日本各公司生(sheng)產(chan)的主(zhu)要耐腐蝕奧氏體不銹鋼(gang)。

