1、合金發展
在現行的美標(ASTM)中,可以找到三種超級奧氏體不銹鋼,見表一。當中,只有254SMO是有針對性的、為提高材料的耐點腐蝕和縫隙腐蝕能力、同時保證厚板的可焊性而研制、開發出來的。1978年末,254SMO開始大量商業化生產,并應用于不同工業中腐蝕環境苛刻的部位。
AL-6XN(N08367)是在其原有鋼種的基礎上發展而來的。其原型含有大約20%的鉻和6.0%的鉬,但沒有氮。由于缺氮,只能生產較薄的鋼帶和薄壁熱交換器管,否則會有σ相析出,導致其韌性和耐蝕性的下降。含有0.20%氮的改進型于八十年代初引進市場。
1.4529(N08926)是一個通過加入氮、對老牌鋼種904L改進后的型號。初型號的氮含量也較低。直到八十年中旬,氮含量為0.20%、目前的型號才開始逐漸成熟。
2、執行標準
雖然三個鋼種都包含在美標(ASTM)中,但只有254SMO和N08926包含在新執行的、同意的歐洲標準(EN)中,而N08367卻沒有,見表一。研究表明,鉻、鉬和氮元素對提高不銹鋼耐腐蝕性能有決定性的作用。表一給出了三個超級奧氏體不銹鋼這些元素的含量。而它們的作用可以通過如下公式來體現的。其中PRE值越大,耐蝕性也越高。
公式(1):PRE=%鉻+3.3%鉬+16%氮
表一 根據歐標和美標、三種超級奧氏體不銹鋼影響其耐腐蝕性能元素的含量。
產品通稱 | 鋼種 | 鉻 | 鎳 | 鉬 | 氮 | PRE1 |
254SMO | 1.4547 S31254 | 19.5 -20.5 | 18 | 6.0-7.0 | 0.18-0.25 | 42.2 |
1925hMo/1.4529 | 1.4529 N08926 | 19.0-21.0 | 24~25 | 6.0-7.0 | 0.15-0.25 | 41.2 |
AL-6XN | N08367 | 20.0-22.0 | 24 | 6.0-7.0 | 0.18-0.25 | 42.7 |
可以看到,所有重要化學成份的含量均是很接近的。PRE值也處于同一水平。值得一提的是,現代煉鋼法的精度非常高。也就是說將價格較高元素的含量控制在標準的下限是很容易做到的(為了降低成本)。
這三種超級奧氏體不銹鋼化學成分中大的差別在于鎳含量。N08926和N08367的鎳含量為25%,而254SMO的只有18%。但鎳元素對材料的耐腐蝕性幾乎沒有影響,見公式(1)。
不同標準對機械性能的要求是不一樣的,但化學成份的差別是很小的。
在市場上流行的、三種超級奧氏體不銹鋼典型鋼種也在表一中給出。
3、耐腐蝕性能
所有鋼種都是針對氯離子環境中點腐蝕和縫隙腐蝕問題而開發的。而且合金設計原理也是相同的,即:所有都采用“20鉻+6鉬+0.2氮”原理。結果就是它們的PRE值均在41~43范圍內。但這三個鋼種之間的差別是非常小的。方法當然是通過一個試驗結果對其沒有經濟利益的中間機構來進行對比試驗。
Davies和Potgieter于1999年和2000年5月均描述了這樣的試驗。他們為一個PVC工廠中改造螺旋式熱交換器提供材料建議。基本指導思想是使用6.0%鉬超級奧氏體不銹鋼。為了能比較1.4529和254SMO哪一個鋼種更適合,在80°C的NaCl溶液中進行試驗來決定其點腐蝕電位。試驗的結論是“254SMO比N08926有更好的耐點腐蝕能力。”
Malik博士就職于沙特阿拉伯的SWCC(沙特阿拉伯國家海水淡化管理機構)腐蝕實驗室。他對254SMO和AL-6XN(N08367)比進行了另一種比較。SWCC在其反滲透法的海水淡化裝置中有很好的使用254SMO的經驗。他們想知道N08367是否也可以使用。為此,對N08367進行了比較試驗。結果發現N08367是夠用的。但同時他也發現,“對比材料254SMO比AL-6XN(N08367)有更高的點腐蝕電位,從而說明對比材料(254SMO)有更好的耐點腐蝕能力。”
4、材料的選擇
不銹鋼的選擇必須依據腐蝕環境(如氯離子含量、酸堿度和溫度等)和裝置結構設計來進行。其中耐蝕性是主要性能之一。綜上所述,這三個超級奧氏體不銹鋼在耐氯離子腐蝕方面具有相同的水平。除此之外,材料的可采購性、材料的生產規格都是很重要的因素。254SMO可以以卷板形式生產。這給設計、節省材料方面帶來很大的便利。同時,由于其鎳含量較低,所以其價格受鎳價的影響也較少。
5、254SMO的應用業績
由于其*的耐腐蝕性能,254SMO已經廣泛地應用在板式換熱器、煙氣脫硫裝置等眾多領域。在美國、德國、西班牙、芬蘭、瑞典、奧地利和中國等國家254SMO均被選用。
6、結論
1、6.0%鉬超級奧氏體不銹鋼N08926、254SMO和N08367在化學成份(特別是影響耐蝕性元素)的差別是非常小的,對其耐點腐蝕和縫隙腐蝕能力沒有較大的影響。
2、該結論是不同實驗室的研究結果,并發表于較大的會議和較有影響的學術雜志上。
3、6.0%鉬超級奧氏體不銹鋼254SMO很早就應用于眾多領域,并有很好的業績。
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