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超級不銹鋼｜Super stainless

超級不銹鋼主要是指超級鐵素體不銹鋼（高鉻量、高鉬量，且耐點(diǎn)蝕當(dāng)量值≥35），超級奧氏體不銹鋼（高鉻量、高鉬量、高氮量，且耐點(diǎn)蝕當(dāng)量值≥40）及超級雙相不銹鋼（耐點(diǎn)蝕當(dāng)量值≥40）。它們的耐腐蝕性能，特別是耐點(diǎn)蝕、耐縫隙腐蝕等局部腐蝕性能遠(yuǎn)優(yōu)于原有不銹鋼，并填補(bǔ)了長期以來不銹鋼（鐵基耐蝕合金）與高鎳（鐵鎳基和鎳基）耐蝕合金之間沒有高耐蝕性不銹鋼的空白。主要應(yīng)用于石油、化工、石化、機(jī)械、能源（燃煤、燃油電廠和核電以及陸地、海洋深井和超深井油氣田開發(fā)等）、工業(yè)以及環(huán)保（如煙氣脫硫）、海洋開發(fā)（海水淡化、海洋工程）等領(lǐng)域中，大型裝置和關(guān)鍵裝備、構(gòu)建、件等。

產(chǎn)品分類 / 用途

022Cr21Ni25Mo7N、N08367 、AL-6XN、00Cr20Ni24Mo6N


 022Cr21Ni25Mo7N、00Cr20Ni24Mo6N、AL-6XN和（00Cr21Ni25Mo6CuN）AL-6XN plus這兩個(gè)牌號均系美國 Allegheny Ludlum Co.開發(fā)的超級奧氏體不銹鋼。00Cr21Ni25Mo6CuN(AL-6XN plus)系在00Cr20N24M6N(AL-6XN)基礎(chǔ)上控制鋼中的鉻、鎳、鉬、氮量處于6X-6XN的上限,使此合金的PRE值高達(dá)約50，且組織的熱穩(wěn)定性并不降低。 實(shí)際生產(chǎn)中若將AL-6XN中的鉻、鎳、鉬、氮控制在上限就是AL-6XN plus 的化學(xué)成分,因此,人們并不認(rèn)為 AL-6XN plus是一種新牌號。1979年起,AL-6XN鋼開始用于電廠管式海水冷凝器至今已長達(dá)30多年,管材用量已在1000萬米以上。


   這兩種成分的超級奧氏體不銹鋼固溶態(tài)均具有單一的奧氏體,沒有金屬間相存在,但若大于等于540℃，則會(huì)有碳、氮化物和o相等金屬間相析出,對此,鉻、鉬量處于化學(xué)成分上限者會(huì)更為敏感。


   舊國標(biāo)：00Cr20Ni24Mo6N  、新國標(biāo)：022Cr21Ni25Mo7N、美國UNS標(biāo)準(zhǔn)：N08637  、 美國ASTM標(biāo)準(zhǔn)： AL-6XN  、歐盟EN標(biāo)準(zhǔn)： 1.4529 


一、化學(xué)成分


（00Cr20Ni24Mo6N）AL-6XN不銹鋼的化學(xué)成分 %
牌號碳硅錳鉻鎳鉬銅氮硫磷
00Cr20Ni24Mo6N
AL-6XN (UNS N08367)		≤0.03≤0.10≤2.020.0～22.023.5～25.56.0～7.0≤0.750.18～0.25≤0.03≤0.04

表 41.jpg


二、力學(xué)性能


（00Cr20Ni24Mo6N）AL-6XN不銹鋼的室溫力學(xué)性能
σb/MPaσ0.2/MPaδ/%硬度（HRB）
≥690≥310≥30＜240








（00Cr20Ni24Mo6N）AL-6XN不銹鋼薄帶（厚度=1.2mm）的室溫力學(xué)性能
冷軋變形 %σb/MPaσ0.2/MPaδ/%
固溶態(tài)77237945
587663430
1091071024
1596578619
20102091015
40122011175
75136512552


三、耐腐蝕性能


 1. 全面腐蝕


  下表列入了在一些酸介質(zhì)022Cr21Ni25Mo7N、00Cr20Ni24Mo6N、AL-6XN不銹鋼的耐蝕性316L不銹鋼、317L不銹鋼、904L不銹鋼和著名的鎳基耐蝕合金 Hastelloy C-276 的對比結(jié)果。顯然（00Cr20Ni24Mo6N）AL-6XN不銹鋼的耐蝕性不僅優(yōu)于這幾種不銹鋼，而且優(yōu)于或與C-276 哈氏合金相當(dāng)。



（00Cr20Ni24Mo6N）AL-6XN不銹鋼的耐全面腐蝕性能
試驗(yàn)溶液（沸騰）腐蝕速率 / mm·a-1
316L317L904LAL-6XNC-276
20%醋酸0.030.010.020.0630.01
45%甲酸0.060.470.20.060.07
10%草酸1.231.140.690.190.28
20%磷酸0.020.020.010.0060.009
10%亞硫酸鈉1.821.420.230.190.45
5%氫氧化鈉1.920.830.240.190.45
10%硫酸16.157.582.531.830.35


 在硫酸和氯化氫中022Cr21Ni25Mo7N、00Cr20Ni24Mo6N、AL-6XN 不銹鋼雖然優(yōu)于所試驗(yàn)的904L不銹鋼、654SMO不銹鋼，但在含氯離子濃度高的硫酸中，特別是在鹽酸中使用范圍依然很窄，僅優(yōu)于904L不銹鋼，但低于另一種7%Mo型超級奧氏體不銹鋼 654SMO。在氯化氫中，（00Cr20Ni24Mo6N）AL-6XN不銹鋼的耐蝕性仍低于 654SMO不銹鋼，但優(yōu)于所試驗(yàn)的2507超級雙相不銹鋼在內(nèi)的其他不銹鋼牌號。


  2. 點(diǎn)蝕


  022Cr21Ni25Mo7N、00Cr20Ni24Mo6N、AL-6XN 不銹鋼的耐點(diǎn)蝕性（按點(diǎn)蝕電位和臨界點(diǎn)蝕溫度來評價(jià)）并與其他不銹鋼和625合金（ Inconel 625 ）及 G3合金 （ Hastelloy G3 ）進(jìn)行對比試驗(yàn)后，發(fā)現(xiàn)在所試驗(yàn)條件下，（00Cr20Ni24Mo6N）AL-6XN不銹鋼的耐點(diǎn)蝕性優(yōu)于316L不銹鋼、317L不銹鋼、904L不銹鋼，但與G3合金相近，而低于625合金。在6%FeCl3溶液中，焊前和焊后（TIG 焊未填絲）（00Cr20Ni24Mo6N）AL-6XN不銹鋼和其他不銹鋼的耐點(diǎn)蝕性（臨界點(diǎn)蝕溫度）優(yōu)于焊接的影響，AL 6XN不銹鋼的焊后耐點(diǎn)蝕性下降，但與鉬量較低的牌號（316L不銹鋼、317L不銹鋼和904L不銹鋼）相比較，高鉬量并含氮的 AL 6XN不銹鋼 還是最好的。


  3. 縫隙腐蝕


   通過對（00Cr20Ni24Mo6N）AL-6XN不銹鋼的韌性曲線相對比，可以看出：AL-6XN 不銹鋼耐蝕性（耐點(diǎn)蝕、耐縫隙腐蝕）的降低系在此鋼的韌性下降之前出現(xiàn)，特別是在較低溫度下更為明顯；AL 6XN不銹鋼在約700℃耐蝕性顯著下降，當(dāng)溫度≥ 927℃后，此種趨勢則受到了抑制。



（00Cr20Ni24Mo6N）AL-6XN 在 6%三氯化鐵溶液中的臨界縫隙腐蝕溫度     單位：℃
 （00Cr20Ni24Mo6N）AL-6XN試驗(yàn)用材料牌號
316L
不銹鋼		825
合金		317L
不銹鋼		904L
不銹鋼		2205
雙相鋼		E-B
26-1		 G
合金		625
合金		C-276
合金
43-3-32152021303855


   在6% FeCl3 溶液中，（00Cr20Ni24Mo6N）AL-6XN不銹鋼的臨界縫隙腐蝕溫度并與其他不銹鋼和耐蝕合金對比的結(jié)果后，發(fā)現(xiàn) AL-6XN不銹鋼的臨界縫隙溫度高達(dá)43℃，僅低于鎳基耐蝕合金 C-276（00Cr16Ni60Mo16W4）。此結(jié)果說明，在試驗(yàn)條件下 AL-6XN不銹鋼具有良好的耐縫隙腐蝕性能。


在臨界縫隙腐蝕溶液中（00Cr20Ni24Mo6N）AL-6XN等產(chǎn)生縫隙腐蝕的起始條件
材料牌號UNS 編號pH值氯化物濃度
濃度/mol·L-1ppm與海水相比
430 S430002.9 1.0 35000 1.84 
304 S304002.1 2.5 88750 4.68 
316 S316001.7 4.0 142000 7.48 
904LN089041.3 4.0 142000 7.48 
AL 6XNN08867＜1.06.0 213000 11.22 
625合金N066250.0 6.0 213000 11.22 


   在臨界縫隙腐蝕溶液中進(jìn)行了（00Cr20Ni24Mo6N）AL-6XN不銹鋼和 625合金產(chǎn)生縫隙腐蝕的條件，試驗(yàn)結(jié)果表明 AL-6XN不銹鋼與鎳基耐蝕合金產(chǎn)生縫隙腐蝕的條件相當(dāng)，即具有相近耐縫隙腐蝕性能。


  4. 晶間腐蝕


   由于（00Cr20Ni24Mo6N）AL-6XN不銹鋼中一般僅含約0.02%碳，因此，很少有鉻碳化物析出，但是，當(dāng)熱加工、熱處理和焊接工藝不當(dāng)，仍會(huì)有因金屬相和Cr2N等沿晶界沉淀而產(chǎn)生晶間腐蝕的危險(xiǎn)。


   下表系采用不不同的晶間腐蝕試驗(yàn)方法所得出的鋼的晶間腐蝕數(shù)據(jù)，可以看出，超低碳奧氏體不銹鋼和超級奧氏體不銹鋼之間除 ASTM A262 F 法外，腐蝕速率相差并不顯著，但鎳基耐蝕合金 C-276（00Cr16Ni60Mo16W4）的腐蝕速率卻很高。


四、加工性能


   022Cr21Ni25Mo7N、00Cr20Ni24Mo6N、AL-6XN 不銹鋼冷、熱加工性良好，能采用常用的冷、熱加工和成型工藝，但由于此鋼強(qiáng)度較普通奧氏體不銹鋼要高，因而變形，特別是冷變形需要更大的外力。AL-6XN不銹鋼管的彎曲半徑可稍微低于1.5×鋼管直徑，AL-6XN不銹鋼冷彎后最后進(jìn)行1120℃～1180℃固溶并結(jié)合快冷的處理。AL-6XN不銹鋼與管板連接可采用滾脹工藝。


五、焊接性能


  022Cr21Ni25Mo7N、00Cr20Ni24Mo6N、AL-6XN 不銹鋼焊接性能良好，可采用奧氏體不銹鋼通用的工藝方法進(jìn)行焊接。優(yōu)于AL-6XN不銹鋼多作熱交換器用管，對于管與管板的焊接建議采用自動(dòng)焊或手工焊。當(dāng)管板材料選用316L不銹鋼或高合金不銹鋼時(shí)，一般不需要填絲。由于管板散熱快，AL-6XN不銹鋼的焊縫及熱影響區(qū)不會(huì)由于有害金屬間相等的析出而產(chǎn)生力學(xué)性能和耐蝕性的明顯下降。


六、熱處理工藝


  根據(jù)對022Cr21Ni25Mo7N、00Cr20Ni24Mo6N、AL-6XN 不銹鋼成分上限、下限試驗(yàn)，在1065℃短時(shí)加熱，便可使焊22%鉻、7%鉬的L-6XN不銹鋼中的σ相溶于基體中。AL-6XN不銹鋼的固溶處理溫度以1065℃～1105℃為宜。


七、材料應(yīng)用


  由于022Cr21Ni25Mo7N、00Cr20Ni24Mo6N、AL-6XN超級奧氏體不銹鋼在氯化物（列入含氯離子水和海水）溶液中具有良好的耐點(diǎn)蝕、縫隙腐蝕和應(yīng)力腐蝕性能，因自20世紀(jì)70年代就大量用于海水冷凝器中的薄壁管，且使用情況良好，同時(shí)也可用于造紙和熱電廠FGD以及海上采油平臺(tái)耐氯化物局部腐蝕的重要設(shè)備、管線。


   AL-6XN 不銹鋼在化工、石油工業(yè)中可用于耐腐蝕的工作溫度≤425℃的壓力容器設(shè)備。AL-6XN 不銹鋼已經(jīng)在國內(nèi)開始獲得應(yīng)用。

 


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