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(gang),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(tie)素(su)體(ti)不(bu)銹鋼(gang)按碳、氮(dan)含量的不(bu)同,可區分為高(gao)純(chun)和(he)一般(ban)(ban)純(chun)度(du)兩類。前者(zhe)碳:≤0.01%、氮(dan):≤0.015%、碳+氮(dan):≤0.01%;后者(zhe)采(cai)用(yong)加入Ti、Nb穩定化(hua)措施(shi)以(yi)防(fang)止敏(min)化(hua)后耐蝕(shi)性降低。高(gao)純(chun)超(chao)級鐵(tie)素(su)體(ti)不(bu)銹鋼(gang)性能好,但生產(chan)(chan)成本偏高(gao),除在特(te)殊情況(kuang)下一般(ban)(ban)不(bu)被采(cai)用(yong);一般(ban)(ban)純(chun)度(du)并加人(ren)穩定化(hua)元素(su)一類,可采(cai)用(yong)通用(yong)不(bu)銹鋼(gang)裝備進行生產(chan)(chan),其性能亦可達到高(gao)純(chun)度(du)類的水平,因此采(cai)用(yong)較(jiao)多。GB/T 4237-2015和(he)GB/T 3080-2015納入了(le)4個超(chao)級鐵(tie)素(su)體(ti)不(bu)銹鋼(gang)(見表(biao)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(guan)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(gang)焊(han)接鋼(gang)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)金化是(shi)超級鐵素(su)(su)體(ti)不(bu)銹(xiu)(xiu)鋼的(de)(de)合(he)金化特點(dian),Strecher于1974年公布的(de)(de)Cr、Mo含(han)量(liang)(liang)與鋼的(de)(de)耐(nai)點(dian)蝕、耐(nai)縫隙腐蝕、耐(nai)應力腐蝕之(zhi)間的(de)(de)關(guan)系曲線,是(shi)超級鐵素(su)(su)體(ti)不(bu)銹(xiu)(xiu)鋼發展的(de)(de)基礎(chu)。為了能滿足所規定的(de)(de)3種腐蝕條件,鐵素(su)(su)體(ti)不(bu)銹(xiu)(xiu)鋼中的(de)(de)Cr、Mo含(han)量(liang)(liang)需恰當(dang)配比,當(dang)wc在25%~32%范圍內,隨Cr含(han)量(liang)(liang)的(de)(de)提(ti)高(gao),為滿足對耐(nai)蝕性(xing)的(de)(de)要(yao)求,所需加(jia)入(ru)的(de)(de)Mo含(han)量(liang)(liang)隨之(zhi)下降。此(ci)外,還應考(kao)慮Cr、Mo對脆(cui)(cui)性(xing)和韌脆(cui)(cui)轉(zhuan)變(bian)溫度(du)的(de)(de)影響,過高(gao)的(de)(de)Cr、Mo含(han)量(liang)(liang)將加(jia)劇脆(cui)(cui)性(xing)相的(de)(de)析(xi)出和升高(gao)韌脆(cui)(cui)轉(zhuan)變(bian)溫度(du)。因此(ci),超級鐵素(su)(su)體(ti)不(bu)銹(xiu)(xiu)鋼中的(de)(de)Cr、Mo均(jun)限制在一定范圍之(zhi)內,形成了25Cr-4Mo、27Cr-4Mo、28Cr-2Mo、29Cr-4Mo、30Cr-2Mo等(deng)類(lei)型的(de)(de)鐵素(su)(su)體(ti)不(bu)銹(xiu)(xiu)鋼。


  這(zhe)類鋼鉻、鉬(mu)含(han)量高(gao),在(zai)600~950℃加熱(re)和停留,極易析出σ、X、Laves等相,嚴重惡化鋼的性能。因(yin)此,在(zai)高(gao)溫加熱(re)進(jin)行(xing)熱(re)處理時,保溫后(hou)需急(ji)冷,焊后(hou)也要求(qiu)快速冷卻。


  鐵素體不銹鋼的韌(ren)脆轉變(bian)溫度過高是影(ying)響其應(ying)用(yong)的一個重要因素,可以(yi)通(tong)過控制(zhi)C、N含量,熱處理時采用(yong)快速(su)冷(leng)卻(que)和減小截面(mian)尺寸予以(yi)解決。