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(bu)銹鋼不可缺少的重要條件。
1. 必備條件
對(dui)不(bu)銹鋼部件(jian)(jian)或設備用材(cai)的合理(li)選擇應必備下述條件(jian)(jian)和學科知(zhi)識。
①. 服(fu)役條件
不(bu)銹(xiu)鋼部(bu)件或設備(bei)(bei)的服役條件包(bao)括腐蝕介質成分、溫度、壓力(li)、受力(li)狀態、預期壽命(ming)等,是選(xuan)擇(ze)適用(yong)不(bu)銹(xiu)鋼的先決條件。充分了解部(bu)件的使用(yong)條件,是合理(li)選(xuan)擇(ze)不(bu)銹(xiu)鋼必(bi)備(bei)(bei)的首要條件。
②. 深(shen)入了解不銹鋼性(xing)能和相關數(shu)據
應根據部(bu)件或設備的(de)(de)工作條件選(xuan)擇不(bu)銹鋼材(cai)料,選(xuan)材(cai)者應對各(ge)類不(bu)銹鋼性能(neng)、限制其使用的(de)(de)環境因素,是否易于購得等知識有較全面的(de)(de)了解,方能(neng)有針對性地進行選(xuan)擇。
③. 工程實踐(jian)經驗
同(tong)類服役條件下(xia),不(bu)銹鋼材(cai)料實際使用經驗是合理(li)選(xuan)材(cai)的重(zhong)要依據(ju),應特別予以重(zhong)視。
④. 模擬(ni)試驗數據
在許多腐(fu)蝕環(huan)境下(xia),在沒有實(shi)際使用經驗(yan)的條(tiao)件(jian)下(xia),實(shi)驗(yan)室模擬試驗(yan)數據(ju)或現場掛片(pian)數據(ju)往往是合理選(xuan)用不銹鋼材(cai)料的關鍵數據(ju)。
2. 合理選擇不(bu)銹鋼的(de)相(xiang)關因素
不(bu)銹(xiu)(xiu)鋼的(de)力(li)(li)學性能,耐蝕(shi)性,物理性能和工藝性能等(deng)材料因素(su)(su)和材料的(de)使(shi)用條件,包括溫度、腐蝕(shi)介(jie)質成分、受力(li)(li)狀態、預期(qi)使(shi)用壽命等(deng)服役條件是制約不(bu)銹(xiu)(xiu)鋼選用時必須認真考慮的(de)兩(liang)大(da)決定因素(su)(su)。
①. 與材(cai)料性(xing)能(neng)相關的(de)材(cai)料因素(su)
不(bu)(bu)銹鋼(gang)的耐蝕性(xing)(xing)、力學(xue)性(xing)(xing)能、物理性(xing)(xing)能、工(gong)藝性(xing)(xing)能是材料(liao)的本(ben)質所(suo)決定(ding)(ding)的,是不(bu)(bu)銹鋼(gang)的內在性(xing)(xing)能,它們決定(ding)(ding)了(le)一(yi)個材料(liao)的應用(yong)范圍(wei)。
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(nai)蝕結(jie)構材料,耐(nai)蝕性(xing)是決定(ding)是否選用(yong)的重(zhong)要指標(biao),如(ru)果鋼的耐(nai)蝕性(xing)不(bu)能滿足使(shi)用(yong)要求,其他性(xing)能無論如(ru)何(he)優(you)越,也不(bu)能予以(yi)考慮。
在僅僅是均勻腐(fu)蝕的(de)環境下,目前可以遵(zun)循(xun)的(de)是耐(nai)蝕性的(de)10級標準,見表3-1。
究竟選用(yong)哪種耐(nai)蝕(shi)(shi)(shi)(shi)等級(ji)(ji)(ji)的(de)(de)(de)牌號,要考慮設(she)備的(de)(de)(de)制(zhi)造難易程度(du)、維修是(shi)(shi)否方便、預期使(shi)用(yong)壽命(ming)、由(you)此(ci)設(she)備所生產(chan)的(de)(de)(de)產(chan)品質量要求(雜質、顏色(se)、純度(du))以(yi)及價格等諸多因素。通常(chang),對(dui)使(shi)用(yong)過(guo)(guo)程中要求與環境(jing)介質接觸的(de)(de)(de)部(bu)分具有光潔鏡面(mian)或尺寸精(jing)密(mi)的(de)(de)(de)儀表以(yi)及對(dui)腐(fu)蝕(shi)(shi)(shi)(shi)產(chan)物污染有嚴格限制(zhi)的(de)(de)(de)設(she)備和部(bu)件,可(ke)選擇具有1~3級(ji)(ji)(ji)耐(nai)蝕(shi)(shi)(shi)(shi)標準的(de)(de)(de)牌號;對(dui)要求密(mi)切(qie)配合,長期不漏(lou)和使(shi)用(yong)壽命(ming)長的(de)(de)(de)使(shi)用(yong)條(tiao)件,可(ke)選用(yong)2~5級(ji)(ji)(ji)耐(nai)蝕(shi)(shi)(shi)(shi)性的(de)(de)(de)材料(liao);對(dui)于(yu)檢(jian)修方便易于(yu)更換的(de)(de)(de)設(she)備和部(bu)件可(ke)選用(yong)具有4~7級(ji)(ji)(ji)的(de)(de)(de)耐(nai)蝕(shi)(shi)(shi)(shi)材料(liao)。對(dui)于(yu)年腐(fu)蝕(shi)(shi)(shi)(shi)率超過(guo)(guo)1mm的(de)(de)(de)材料(liao),除特殊情況外(wai),應(ying)不予以(yi)選用(yong)。必須(xu)強調的(de)(de)(de)是(shi)(shi):在(zai)實(shi)際運行中,往往不是(shi)(shi)單一的(de)(de)(de)均勻腐(fu)蝕(shi)(shi)(shi)(shi),可(ke)能會存在(zai)應(ying)力腐(fu)蝕(shi)(shi)(shi)(shi)、點腐(fu)蝕(shi)(shi)(shi)(shi)、縫(feng)隙腐(fu)蝕(shi)(shi)(shi)(shi)和腐(fu)蝕(shi)(shi)(shi)(shi)疲勞等腐(fu)蝕(shi)(shi)(shi)(shi)形式出現,在(zai)腐(fu)蝕(shi)(shi)(shi)(shi)介質條(tiao)件不能改(gai)變(bian)或無法加以(yi)控制(zhi)的(de)(de)(de)條(tiao)件下,在(zai)選擇材料(liao)時(shi)應(ying)一并(bing)考慮。
a. 力學性能
力學性(xing)能(neng)(neng)包括(kuo)強度(du)、硬度(du)、塑性(xing)、沖擊(ji)韌性(xing)、疲(pi)勞性(xing)能(neng)(neng)和(he)斷裂力學性(xing)能(neng)(neng)。這(zhe)些性(xing)能(neng)(neng)是作(zuo)為(wei)結構材(cai)料選(xuan)擇時(shi)(shi)必須考慮(lv)的(de)(de)(de)因素,也可以認為(wei)是合理選(xuan)擇不銹鋼(gang)(gang)(gang)的(de)(de)(de)基礎。不銹鋼(gang)(gang)(gang)的(de)(de)(de)力學性(xing)能(neng)(neng)受(shou)測定(ding)(ding)條(tiao)件的(de)(de)(de)強烈影響(xiang),如溫度(du)、介質的(de)(de)(de)腐蝕程度(du)、中(zhong)子輻照等都(dou)將使在(zai)(zai)常(chang)規(gui)條(tiao)件下(xia)所得到的(de)(de)(de)數值顯著下(xia)降,因此在(zai)(zai)使用常(chang)規(gui)數據(ju)時(shi)(shi)應考慮(lv)性(xing)能(neng)(neng)指標的(de)(de)(de)變化。在(zai)(zai)特定(ding)(ding)的(de)(de)(de)使用條(tiao)件下(xia),常(chang)常(chang)是某一力學性(xing)能(neng)(neng)指標起主導作(zuo)用,如量具(ju)、刀(dao)具(ju)、醫療(liao)器械等,需優先考慮(lv)鋼(gang)(gang)(gang)的(de)(de)(de)硬度(du)。在(zai)(zai)交變載(zai)荷作(zuo)用下(xia),鋼(gang)(gang)(gang)的(de)(de)(de)疲(pi)勞性(xing)能(neng)(neng)就成為(wei)主要選(xuan)材(cai)依據(ju),在(zai)(zai)承受(shou)沖擊(ji)載(zai)荷或在(zai)(zai)低溫下(xia)使用,鋼(gang)(gang)(gang)的(de)(de)(de)韌性(xing)和(he)脆性(xing)轉變溫度(du)是合理選(xuan)擇材(cai)料的(de)(de)(de)最關鍵(jian)指標。
b. 物理性能
鋼的(de)彈性(xing)模量,熱(re)(re)(re)(re)膨(peng)脹系(xi)(xi)數(shu)、磁性(xing)、導熱(re)(re)(re)(re)系(xi)(xi)數(shu)等(deng)物理性(xing)能,在某(mou)些應用場(chang)合成為(wei)不(bu)(bu)可忽視的(de)選(xuan)擇(ze)依據(ju),如要(yao)求無磁性(xing),僅(jin)限于(yu)奧氏體不(bu)(bu)銹鋼。對于(yu)制造容器、塔、槽等(deng)設備襯(chen)里的(de)不(bu)(bu)銹鋼,鋼的(de)熱(re)(re)(re)(re)膨(peng)脹系(xi)(xi)數(shu)就(jiu)十分重(zhong)要(yao);對于(yu)制造熱(re)(re)(re)(re)交換器的(de)不(bu)(bu)銹鋼,熱(re)(re)(re)(re)膨(peng)脹系(xi)(xi)數(shu)和導熱(re)(re)(re)(re)系(xi)(xi)數(shu)成為(wei)選(xuan)擇(ze)的(de)重(zhong)要(yao)條件,尤其是(shi)在與異種鋼焊接時其熱(re)(re)(re)(re)膨(peng)脹系(xi)(xi)數(shu)就(jiu)更加(jia)重(zhong)要(yao)。
c. 工藝性能
鋼的(de)(de)(de)可焊性(xing),冷成(cheng)(cheng)形(xing)性(xing)能(neng)(neng)等(deng)是(shi)某些應(ying)用(yong)中特別重要的(de)(de)(de)工藝性(xing)能(neng)(neng)指標。例如,冷成(cheng)(cheng)形(xing)性(xing)能(neng)(neng)是(shi)深(shen)拉(la)和(he)脹形(xing)成(cheng)(cheng)形(xing)作(zuo)業(ye)的(de)(de)(de)關鍵指標,用(yong)此鐵素體(ti)(ti)不(bu)銹(xiu)鋼的(de)(de)(de)n、r值(zhi)、奧氏體(ti)(ti)不(bu)銹(xiu)鋼的(de)(de)(de)延伸率將成(cheng)(cheng)為選(xuan)擇適用(yong)不(bu)銹(xiu)鋼的(de)(de)(de)主要考慮因(yin)素。深(shen)拉(la)成(cheng)(cheng)形(xing)用(yong)薄板的(de)(de)(de)生產企業(ye),為滿足這種需要,應(ying)在鋼的(de)(de)(de)成(cheng)(cheng)分(fen)控制、工藝調整等(deng)方(fang)面保(bao)證最終成(cheng)(cheng)品的(de)(de)(de)冷成(cheng)(cheng)形(xing)性(xing)能(neng)(neng)。
②. 服役條件
不銹(xiu)鋼(gang)(gang)設(she)備和部(bu)件的(de)工作(zuo)條件,包(bao)括(kuo)環境溫度、腐蝕介質(zhi)成分(fen)、受力狀態、對磁(ci)性的(de)限制、是(shi)否(fou)遭受中子輻照(zhao)等(deng)服役條件構成了合理選(xuan)擇(ze)不銹(xiu)鋼(gang)(gang)的(de)外在因素,所選(xuan)用的(de)不銹(xiu)鋼(gang)(gang)必須與外界條件相(xiang)適(shi)應。