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(bi)備條件
對(dui)不(bu)銹鋼(gang)部件或(huo)設備用材的合(he)理選擇應必(bi)備下(xia)述(shu)條(tiao)件和學科知識(shi)。
①. 服役條件(jian)
不銹鋼部件(jian)或設備的服役條件(jian)包括腐蝕介質成(cheng)分(fen)(fen)、溫度、壓(ya)力、受(shou)力狀(zhuang)態(tai)、預(yu)期(qi)壽命等(deng),是(shi)選擇適用(yong)(yong)不銹鋼的先決條件(jian)。充分(fen)(fen)了解(jie)部件(jian)的使(shi)用(yong)(yong)條件(jian),是(shi)合理選擇不銹鋼必(bi)備的首要(yao)條件(jian)。
②. 深入了解(jie)不銹鋼性能和相關(guan)數據
應(ying)(ying)根(gen)據部件或設備的(de)工(gong)作條(tiao)件選擇不銹鋼材(cai)料(liao),選材(cai)者應(ying)(ying)對各類不銹鋼性能(neng)、限制(zhi)其(qi)使用的(de)環境(jing)因(yin)素,是否易于購得(de)等知識有(you)較全面的(de)了解,方能(neng)有(you)針對性地進(jin)行選擇。
③. 工程實踐(jian)經驗(yan)
同(tong)類服(fu)役(yi)條件下,不銹鋼(gang)材料實(shi)際(ji)使(shi)用經(jing)驗(yan)是合理選(xuan)材的重要(yao)依據,應(ying)特別予(yu)以(yi)重視。
④. 模擬試驗數據
在許(xu)多腐蝕環境下(xia),在沒有實際(ji)使用(yong)經驗(yan)的條件下(xia),實驗(yan)室模擬試驗(yan)數據或現場掛片數據往往是合理選(xuan)用(yong)不銹鋼材料的關鍵數據。
2. 合理選擇不(bu)銹鋼的(de)相關因(yin)素
不銹(xiu)鋼的(de)力(li)學性能,耐蝕(shi)性,物理性能和工藝性能等材料因(yin)(yin)素和材料的(de)使用(yong)條件(jian),包括溫度、腐蝕(shi)介質成分、受力(li)狀態、預期使用(yong)壽(shou)命等服役條件(jian)是制約(yue)不銹(xiu)鋼選(xuan)用(yong)時(shi)必須(xu)認(ren)真考慮的(de)兩大決定因(yin)(yin)素。
①. 與材料(liao)性能相關(guan)的(de)材料(liao)因(yin)素
不(bu)銹(xiu)鋼(gang)的(de)耐蝕性、力學性能(neng)、物(wu)理性能(neng)、工(gong)藝性能(neng)是材(cai)(cai)料(liao)(liao)的(de)本(ben)質所決定(ding)的(de),是不(bu)銹(xiu)鋼(gang)的(de)內在性能(neng),它們決定(ding)了一個材(cai)(cai)料(liao)(liao)的(de)應(ying)用范(fan)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。
作為耐蝕(shi)結構材料,耐蝕(shi)性(xing)(xing)是(shi)決定是(shi)否選(xuan)用的重(zhong)要指標,如果鋼的耐蝕(shi)性(xing)(xing)不(bu)能滿(man)足使用要求,其他性(xing)(xing)能無(wu)論如何(he)優越,也(ye)不(bu)能予以考(kao)慮(lv)。
在僅僅是均勻腐蝕的(de)環(huan)境下(xia),目前可以遵循的(de)是耐(nai)蝕性的(de)10級標準,見表3-1。
究竟選(xuan)用(yong)(yong)哪種耐(nai)(nai)(nai)蝕(shi)(shi)(shi)等(deng)級的(de)(de)(de)牌(pai)號(hao),要考慮(lv)設備的(de)(de)(de)制(zhi)造(zao)難(nan)易程度、維(wei)修是否方便、預(yu)期使用(yong)(yong)壽(shou)命、由此(ci)設備所生產(chan)的(de)(de)(de)產(chan)品(pin)質(zhi)(zhi)量要求(qiu)(雜(za)質(zhi)(zhi)、顏色、純度)以(yi)及價格等(deng)諸多因(yin)素。通常(chang),對(dui)(dui)使用(yong)(yong)過程中要求(qiu)與環(huan)境介質(zhi)(zhi)接觸的(de)(de)(de)部分具(ju)有光(guang)潔鏡(jing)面或尺寸(cun)精密的(de)(de)(de)儀表以(yi)及對(dui)(dui)腐(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)產(chan)物污染(ran)有嚴格限制(zhi)的(de)(de)(de)設備和部件(jian),可(ke)選(xuan)擇(ze)具(ju)有1~3級耐(nai)(nai)(nai)蝕(shi)(shi)(shi)標準的(de)(de)(de)牌(pai)號(hao);對(dui)(dui)要求(qiu)密切(qie)配合,長期不漏和使用(yong)(yong)壽(shou)命長的(de)(de)(de)使用(yong)(yong)條(tiao)件(jian),可(ke)選(xuan)用(yong)(yong)2~5級耐(nai)(nai)(nai)蝕(shi)(shi)(shi)性的(de)(de)(de)材料;對(dui)(dui)于(yu)檢修方便易于(yu)更換的(de)(de)(de)設備和部件(jian)可(ke)選(xuan)用(yong)(yong)具(ju)有4~7級的(de)(de)(de)耐(nai)(nai)(nai)蝕(shi)(shi)(shi)材料。對(dui)(dui)于(yu)年腐(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)率超過1mm的(de)(de)(de)材料,除特殊情況外,應不予以(yi)選(xuan)用(yong)(yong)。必須(xu)強調的(de)(de)(de)是:在實際運行中,往往不是單一(yi)的(de)(de)(de)均勻腐(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi),可(ke)能會存在應力腐(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)、點腐(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)、縫隙腐(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)和腐(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)疲勞(lao)等(deng)腐(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)形式出現,在腐(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)介質(zhi)(zhi)條(tiao)件(jian)不能改變或無法加以(yi)控(kong)制(zhi)的(de)(de)(de)條(tiao)件(jian)下,在選(xuan)擇(ze)材料時應一(yi)并考慮(lv)。
a. 力學(xue)性能
力學(xue)性(xing)能(neng)(neng)包括強(qiang)度(du)(du)(du)、硬(ying)度(du)(du)(du)、塑性(xing)、沖擊韌性(xing)、疲(pi)勞性(xing)能(neng)(neng)和(he)(he)斷裂力學(xue)性(xing)能(neng)(neng)。這些性(xing)能(neng)(neng)是(shi)作為(wei)(wei)結構材(cai)料選(xuan)擇時(shi)必須考慮(lv)的(de)因素,也可以認為(wei)(wei)是(shi)合(he)理選(xuan)擇不銹(xiu)鋼(gang)(gang)(gang)的(de)基礎。不銹(xiu)鋼(gang)(gang)(gang)的(de)力學(xue)性(xing)能(neng)(neng)受測定條(tiao)件(jian)的(de)強(qiang)烈(lie)影(ying)響(xiang),如溫(wen)度(du)(du)(du)、介質的(de)腐蝕程度(du)(du)(du)、中子輻照等(deng)都將使(shi)在(zai)(zai)常(chang)規(gui)條(tiao)件(jian)下所(suo)得到的(de)數值顯著下降(jiang),因此在(zai)(zai)使(shi)用常(chang)規(gui)數據時(shi)應考慮(lv)性(xing)能(neng)(neng)指(zhi)標的(de)變(bian)化。在(zai)(zai)特定的(de)使(shi)用條(tiao)件(jian)下,常(chang)常(chang)是(shi)某(mou)一(yi)力學(xue)性(xing)能(neng)(neng)指(zhi)標起主導(dao)作用,如量具、刀(dao)具、醫療器械等(deng),需優先(xian)考慮(lv)鋼(gang)(gang)(gang)的(de)硬(ying)度(du)(du)(du)。在(zai)(zai)交變(bian)載荷(he)作用下,鋼(gang)(gang)(gang)的(de)疲(pi)勞性(xing)能(neng)(neng)就成為(wei)(wei)主要選(xuan)材(cai)依據,在(zai)(zai)承受沖擊載荷(he)或在(zai)(zai)低溫(wen)下使(shi)用,鋼(gang)(gang)(gang)的(de)韌性(xing)和(he)(he)脆(cui)性(xing)轉變(bian)溫(wen)度(du)(du)(du)是(shi)合(he)理選(xuan)擇材(cai)料的(de)最關鍵指(zhi)標。
b. 物理性能
鋼的彈性(xing)(xing)(xing)模量,熱(re)(re)膨(peng)(peng)(peng)脹系(xi)(xi)數、磁性(xing)(xing)(xing)、導熱(re)(re)系(xi)(xi)數等物理性(xing)(xing)(xing)能,在(zai)某些(xie)應用場合成(cheng)為(wei)不可忽(hu)視的選擇依據(ju),如要(yao)求無磁性(xing)(xing)(xing),僅限于(yu)奧氏體(ti)不銹(xiu)鋼。對于(yu)制(zhi)(zhi)造(zao)(zao)容(rong)器、塔、槽等設備襯里的不銹(xiu)鋼,鋼的熱(re)(re)膨(peng)(peng)(peng)脹系(xi)(xi)數就(jiu)十分(fen)重(zhong)(zhong)(zhong)要(yao);對于(yu)制(zhi)(zhi)造(zao)(zao)熱(re)(re)交換器的不銹(xiu)鋼,熱(re)(re)膨(peng)(peng)(peng)脹系(xi)(xi)數和導熱(re)(re)系(xi)(xi)數成(cheng)為(wei)選擇的重(zhong)(zhong)(zhong)要(yao)條件(jian),尤其是在(zai)與異種(zhong)鋼焊接(jie)時其熱(re)(re)膨(peng)(peng)(peng)脹系(xi)(xi)數就(jiu)更(geng)加重(zhong)(zhong)(zhong)要(yao)。
c. 工藝性能(neng)
鋼(gang)(gang)的(de)可焊性(xing),冷(leng)成(cheng)(cheng)形(xing)(xing)(xing)性(xing)能等是某(mou)些應用(yong)中特別重要(yao)的(de)工藝(yi)性(xing)能指標。例如,冷(leng)成(cheng)(cheng)形(xing)(xing)(xing)性(xing)能是深拉和脹形(xing)(xing)(xing)成(cheng)(cheng)形(xing)(xing)(xing)作業的(de)關(guan)鍵指標,用(yong)此鐵素體(ti)不(bu)(bu)銹(xiu)(xiu)鋼(gang)(gang)的(de)n、r值、奧(ao)氏體(ti)不(bu)(bu)銹(xiu)(xiu)鋼(gang)(gang)的(de)延伸(shen)率將成(cheng)(cheng)為選擇適用(yong)不(bu)(bu)銹(xiu)(xiu)鋼(gang)(gang)的(de)主(zhu)要(yao)考慮(lv)因(yin)素。深拉成(cheng)(cheng)形(xing)(xing)(xing)用(yong)薄板的(de)生產企業,為滿(man)足這種需(xu)要(yao),應在鋼(gang)(gang)的(de)成(cheng)(cheng)分(fen)控制、工藝(yi)調整等方面保證最終成(cheng)(cheng)品的(de)冷(leng)成(cheng)(cheng)形(xing)(xing)(xing)性(xing)能。
②. 服役條件
不(bu)銹(xiu)(xiu)鋼設備和部件的(de)(de)(de)工作條件,包括環境溫度、腐蝕介質成分、受(shou)力(li)狀態、對磁性的(de)(de)(de)限制、是否遭受(shou)中(zhong)子輻(fu)照等服役(yi)條件構成了合理選擇不(bu)銹(xiu)(xiu)鋼的(de)(de)(de)外(wai)在因素,所選用的(de)(de)(de)不(bu)銹(xiu)(xiu)鋼必須與外(wai)界(jie)條件相(xiang)適應。