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。


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  超級(ji)(ji)鐵素(su)(su)(su)體(ti)(ti)不(bu)(bu)銹(xiu)(xiu)鋼(gang)按(an)碳、氮含(han)量的不(bu)(bu)同,可(ke)區分為(wei)高純(chun)和(he)一(yi)般純(chun)度(du)兩類。前者碳:≤0.01%、氮:≤0.015%、碳+氮:≤0.01%;后(hou)者采用(yong)加(jia)入Ti、Nb穩(wen)定化(hua)(hua)措施(shi)以(yi)防止敏化(hua)(hua)后(hou)耐蝕性降低。高純(chun)超級(ji)(ji)鐵素(su)(su)(su)體(ti)(ti)不(bu)(bu)銹(xiu)(xiu)鋼(gang)性能(neng)好,但生(sheng)產成本偏高,除在(zai)特殊情(qing)況下一(yi)般不(bu)(bu)被(bei)采用(yong);一(yi)般純(chun)度(du)并加(jia)人(ren)穩(wen)定化(hua)(hua)元素(su)(su)(su)一(yi)類,可(ke)采用(yong)通(tong)用(yong)不(bu)(bu)銹(xiu)(xiu)鋼(gang)裝備(bei)進行(xing)生(sheng)產,其性能(neng)亦可(ke)達到高純(chun)度(du)類的水(shui)平,因(yin)此采用(yong)較多。GB/T 4237-2015和(he)GB/T 3080-2015納入了4個超級(ji)(ji)鐵素(su)(su)(su)體(ti)(ti)不(bu)(bu)銹(xiu)(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(bu)銹鋼焊管日益增多,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(han)接(jie)鋼管(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)合(he)金化(hua)是超級鐵(tie)(tie)(tie)素(su)體(ti)(ti)不銹鋼的(de)(de)(de)(de)合(he)金化(hua)特(te)點,Strecher于1974年公布的(de)(de)(de)(de)Cr、Mo含(han)量(liang)與(yu)鋼的(de)(de)(de)(de)耐點蝕、耐縫隙腐(fu)蝕、耐應力腐(fu)蝕之間的(de)(de)(de)(de)關系曲(qu)線,是超級鐵(tie)(tie)(tie)素(su)體(ti)(ti)不銹鋼發(fa)展(zhan)的(de)(de)(de)(de)基(ji)礎。為(wei)了能滿(man)足(zu)所規定(ding)的(de)(de)(de)(de)3種腐(fu)蝕條件,鐵(tie)(tie)(tie)素(su)體(ti)(ti)不銹鋼中的(de)(de)(de)(de)Cr、Mo含(han)量(liang)需恰當(dang)(dang)配比,當(dang)(dang)wc在25%~32%范(fan)圍(wei)內(nei),隨(sui)Cr含(han)量(liang)的(de)(de)(de)(de)提高(gao),為(wei)滿(man)足(zu)對耐蝕性的(de)(de)(de)(de)要求,所需加(jia)入的(de)(de)(de)(de)Mo含(han)量(liang)隨(sui)之下降(jiang)。此(ci)外(wai),還應考慮Cr、Mo對脆(cui)(cui)性和韌脆(cui)(cui)轉變(bian)溫度的(de)(de)(de)(de)影響(xiang),過高(gao)的(de)(de)(de)(de)Cr、Mo含(han)量(liang)將加(jia)劇脆(cui)(cui)性相(xiang)的(de)(de)(de)(de)析出和升高(gao)韌脆(cui)(cui)轉變(bian)溫度。因此(ci),超級鐵(tie)(tie)(tie)素(su)體(ti)(ti)不銹鋼中的(de)(de)(de)(de)Cr、Mo均限制在一定(ding)范(fan)圍(wei)之內(nei),形成了25Cr-4Mo、27Cr-4Mo、28Cr-2Mo、29Cr-4Mo、30Cr-2Mo等類型(xing)的(de)(de)(de)(de)鐵(tie)(tie)(tie)素(su)體(ti)(ti)不銹鋼。


  這類鋼(gang)鉻、鉬含量高,在(zai)600~950℃加(jia)熱(re)(re)和停(ting)留,極易析出σ、X、Laves等相,嚴(yan)重惡化鋼(gang)的性能(neng)。因此,在(zai)高溫加(jia)熱(re)(re)進行熱(re)(re)處理時,保(bao)溫后需(xu)急(ji)冷,焊后也要求快速冷卻。


  鐵素(su)體不銹(xiu)鋼的韌脆轉變溫度過高(gao)是影響(xiang)其(qi)應用(yong)的一個重要(yao)因素(su),可(ke)以通過控制C、N含量(liang),熱處理(li)時(shi)采用(yong)快速(su)冷卻和減小截面尺寸予以解(jie)決。