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(ji)奧氏體(ti)不(bu)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。


表 31.jpg


  超(chao)級鐵(tie)素體(ti)不(bu)銹(xiu)鋼(gang)(gang)按碳(tan)、氮(dan)含量的不(bu)同,可區分(fen)為高純和(he)一(yi)(yi)般(ban)(ban)純度(du)兩(liang)類(lei)。前者碳(tan):≤0.01%、氮(dan):≤0.015%、碳(tan)+氮(dan):≤0.01%;后者采用(yong)加入Ti、Nb穩(wen)定(ding)化措(cuo)施以(yi)防止(zhi)敏化后耐(nai)蝕性降(jiang)低。高純超(chao)級鐵(tie)素體(ti)不(bu)銹(xiu)鋼(gang)(gang)性能好,但生(sheng)產成本偏高,除在(zai)特殊情(qing)況(kuang)下一(yi)(yi)般(ban)(ban)不(bu)被采用(yong);一(yi)(yi)般(ban)(ban)純度(du)并(bing)加人穩(wen)定(ding)化元素一(yi)(yi)類(lei),可采用(yong)通用(yong)不(bu)銹(xiu)鋼(gang)(gang)裝備進(jin)行生(sheng)產,其性能亦可達(da)到高純度(du)類(lei)的水平,因(yin)此采用(yong)較多。GB/T 4237-2015和(he)GB/T 3080-2015納入了(le)4個超(chao)級鐵(tie)素體(ti)不(bu)銹(xiu)鋼(gang)(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(bu)銹鋼焊接鋼管(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(shi)超級(ji)鐵(tie)素(su)體(ti)不(bu)銹(xiu)鋼(gang)的(de)(de)(de)(de)(de)合(he)金化(hua)特點,Strecher于1974年公布的(de)(de)(de)(de)(de)Cr、Mo含(han)量(liang)與鋼(gang)的(de)(de)(de)(de)(de)耐點蝕、耐縫隙腐(fu)(fu)蝕、耐應力腐(fu)(fu)蝕之(zhi)間的(de)(de)(de)(de)(de)關系曲線,是(shi)超級(ji)鐵(tie)素(su)體(ti)不(bu)銹(xiu)鋼(gang)發展的(de)(de)(de)(de)(de)基礎。為了(le)能滿足(zu)所規定的(de)(de)(de)(de)(de)3種腐(fu)(fu)蝕條件,鐵(tie)素(su)體(ti)不(bu)銹(xiu)鋼(gang)中的(de)(de)(de)(de)(de)Cr、Mo含(han)量(liang)需恰當配比(bi),當wc在25%~32%范圍內,隨Cr含(han)量(liang)的(de)(de)(de)(de)(de)提高(gao),為滿足(zu)對耐蝕性的(de)(de)(de)(de)(de)要(yao)求,所需加(jia)入的(de)(de)(de)(de)(de)Mo含(han)量(liang)隨之(zhi)下降。此外,還應考慮Cr、Mo對脆(cui)(cui)性和(he)韌脆(cui)(cui)轉變溫度的(de)(de)(de)(de)(de)影(ying)響(xiang),過高(gao)的(de)(de)(de)(de)(de)Cr、Mo含(han)量(liang)將加(jia)劇(ju)脆(cui)(cui)性相的(de)(de)(de)(de)(de)析出和(he)升高(gao)韌脆(cui)(cui)轉變溫度。因此,超級(ji)鐵(tie)素(su)體(ti)不(bu)銹(xiu)鋼(gang)中的(de)(de)(de)(de)(de)Cr、Mo均限制在一定范圍之(zhi)內,形成了(le)25Cr-4Mo、27Cr-4Mo、28Cr-2Mo、29Cr-4Mo、30Cr-2Mo等類型的(de)(de)(de)(de)(de)鐵(tie)素(su)體(ti)不(bu)銹(xiu)鋼(gang)。


  這類鋼鉻、鉬含量高,在600~950℃加(jia)熱(re)和停留,極易析出(chu)σ、X、Laves等相,嚴重(zhong)惡化鋼的(de)性能(neng)。因此(ci),在高溫(wen)加(jia)熱(re)進(jin)行(xing)熱(re)處理時(shi),保溫(wen)后需(xu)急(ji)冷(leng),焊后也要求(qiu)快速冷(leng)卻。


  鐵素體不銹鋼的韌脆轉變(bian)溫度過高是影響(xiang)其應用的一(yi)個重要因素,可以通過控制C、N含量,熱處理時采用快速冷(leng)卻和減小截面尺寸予以解決(jue)。