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,且耐點蝕當量值≥35),超級奧氏體不銹鋼(高鉻量、高鉬量、高氮量,且耐點蝕當量值≥40)及超級雙相不銹鋼(耐點蝕當量值≥40)。它們的耐腐蝕性能,特別是耐點蝕、耐縫隙腐蝕等局部腐蝕性能遠優于原有不銹鋼,并填補了長期以來不銹鋼(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。主要應用于石油、化工、石化、機械、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等)、工業以及環保(如煙氣脫硫)、海洋開發(海水淡化、海洋工程)等領域中,大型裝置和關鍵裝備、構建、件等。

產品分類 / 用途

00Cr20Ni24Mo6N (N08367 / AL-6XN)


 (00Cr20Ni24Mo6N)AL-6XN(00Cr21Ni25Mo6CuN)AL-6XN plus這兩個牌號均系美國 Allegheny Ludlum Co.開發的超級奧氏體不銹鋼。00Cr21Ni25Mo6CuN(AL-6XN plus)系在00Cr20N24M6N(AL-6XN)基礎上控制鋼中的鉻、鎳、鉬、氮量處于6X-6XN的上限,使此合金的PRE值高達約50,且組織的熱穩定性并不降低。 實際生產中若將AL-6XN中的鉻、鎳、鉬、氮控制在上限就是AL-6XN plus 的化學成分,因此,人們并不認為 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℃,則會有碳、氮化物和o相等金屬間相析出,對此,鉻、鉬量處于化學成分上限者會更為敏感。


   中國標準:00Cr20Ni24Mo6N  、美國UNS標準:N08637  、 美國ASTM標準: AL-6XN  、歐盟EN標準: 1.4529 


一、化學成分


(00Cr20Ni24Mo6N)AL-6XN不銹鋼的化學成分 %
牌號
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


二、力學性能


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








(00Cr20Ni24Mo6N)AL-6XN不銹鋼薄帶(厚度=1.2mm)的室溫力學性能
冷軋變形 %σb/MPaσ0.2/MPaδ/%
固溶態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(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 的對比結果。顯然(00Cr20Ni24Mo6N)AL-6XN不銹鋼的耐蝕性不僅優于這幾種不銹鋼,而且優于或與C-276 哈氏合金相當。



(00Cr20Ni24Mo6N)AL-6XN不銹鋼的耐全面腐蝕性能
試驗溶液(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(00Cr20Ni24Mo6N)AL-6XN不銹鋼雖然優于所試驗的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,但優于所試驗的2507超級雙相不銹鋼在內的其他不銹鋼牌號。


  2. 點蝕


  (00Cr20Ni24Mo6N)AL-6XN不銹鋼的耐點蝕性(按點蝕電位和臨界點蝕溫度來評價)并與其他不銹鋼和625合金( Inconel 625 )及 G3合金 ( Hastelloy G3 )進行對比試驗后,發現在所試驗條件下,(00Cr20Ni24Mo6N)AL-6XN不銹鋼的耐點蝕性優于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蝕性(臨界點蝕溫度)優于焊接的影響,AL 6XN不銹鋼的焊后耐點蝕性下降,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(耐點蝕、耐縫隙腐蝕)的降低系在此鋼的韌性下降之前出現,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果后,發現 AL-6XN不銹鋼的臨界縫隙溫度高達43℃,僅低于鎳基耐蝕合金 C-276(00Cr16Ni60Mo16W4)。此結果說明,在試驗條件下 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行了(00Cr20Ni24Mo6N)AL-6XN不銹鋼和 625合金產生縫隙腐蝕的條件,試驗結果表明 AL-6XN不銹鋼與鎳基耐蝕合金產生縫隙腐蝕的條件相當,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,當熱加工、熱處理和焊接工藝不當,仍會有因金屬相和Cr2N等沿晶界沉淀而產生晶間腐蝕的危險。


   下表系采用不不同的晶間腐蝕試驗方法所得出的鋼的晶間腐蝕數據,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


   (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行1120℃~1180℃固溶并結合快冷的處理。AL-6XN不銹鋼與管板連接可采用滾脹工藝。


五、焊接性能


  (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行焊接。優于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焊或手工焊。當管板材料選用316L不銹鋼或高合金不銹鋼時,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不會由于有害金屬間相等的析出而產生力學性能和耐蝕性的明顯下降。


六、熱處理工藝


  根據對(00Cr20Ni24Mo6N)AL-6XN不銹鋼成分上限、下限試驗,在1065℃短時加熱,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、材料應用


  由于(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蝕、縫隙腐蝕和應力腐蝕性能,因自20世紀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,同時也可用于造紙和熱電廠FGD以及海上采油平臺耐氯化物局部腐蝕的重要設備、管線。


   AL-6XN 不銹鋼在化工、石油工業中可用于耐腐蝕的工作溫度≤425℃的壓力容器設備。AL-6XN 不銹鋼已經在國內開始獲得應用。

 





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