超级马氏体不锈钢板
纤维组织
超级马氏体不锈钢典型的基体金属显微组织为回火马氏体。这种低碳回火马氏体组织具有很高的强度和韧性。根据含镍量的不同、热处理条件的差异,一些牌号的超级马氏体不锈钢基体显微组织中可能会出现10%~40%的细小弥散状残留奥氏体。对于含铬16%等级的超级马氏体不锈钢,显微组织中可能出现少量的δ铁素体。为了获得理想的细晶粒回火马氏体,在钢板交货之前一般都经过淬火加回火处理。
机械性能
超级马氏体不锈钢不仅具有较好的耐腐蚀性、可焊接性,而且具有强度高和低温韧性好的特点。典型的机械性如下:
延伸率大于12%
焊接性能
马氏体不锈钢含铬13%,由于铁素体晶粒在焊接过程中粗化和硬化,而使其可焊性很差。以往,这类不锈钢的用途严格限制于非焊接零件的安装。经过冶炼工艺的不断改进,降低了马氏体不锈钢中的碳、氮、硫含量,又增加了一定量的镍(最高含量达6.5%)和钼(最高含量2.5%),从而开发出了超级马氏体不锈钢。这种材料在加工制造过程中又采取了特殊的工艺措施,使得新的超级马氏体不锈钢的焊接性能大大超过了传统的马氏体不锈钢。
超级马氏体不锈钢的焊接可以采用人们熟悉的焊接工艺,诸如气体保护金属极电弧焊(GMAW或SMAW),气体保护钨电弧焊(GTAW)。埋弧焊(SAW)和励磁线圈电弧焊(FAW)。对于环缝焊接可以使用GTSW、GMAW和SAW,直缝焊大多数使用SAW。但是,激光焊和电子束焊也非常有吸引力。激光焊对生产直缝焊管是一种经济的焊接方法。由于冷却速度快,在焊缝中可以获得全马氏体显微组织,从而得到很好的韧性和满意的耐蚀性。
耐蚀性能
超级马氏体不锈钢由于含碳量低,相当于提高了基体金属中含铬量的比例,所以耐腐蚀性好。
对于弱酸性腐蚀环境,超马氏体不锈钢有取代其它耐蚀合金的趋势。但是,在高温和有二氧化碳存在的腐蚀条件下,会产生一般腐蚀和局部腐蚀,在二氧化碳和硫化氢同时存在的腐蚀条件下,必须考虑在室温下产生的应力腐蚀裂纹和在高温下产生的局部腐蚀和一般腐蚀。根据腐蚀条件的不同(如CO2或CO2+H2S),开发了不同牌号的超马氏体不锈钢(含钼或不含钼)。这种超13Cr不锈钢已成功地应用于北海地区的Gullfaks油田和Asgard油田。
应用前景
超级马氏体不锈钢除具有传统马氏体不锈钢的特点,可以应用于泵、压缩机、阀门及其它机加工用途外,超级马氏体不锈钢的海洋用管也开发成功,满足了海上石油天然气公司对工艺用无缝管和输送管道的要求,成为海洋用钢的新成员。
荷兰的NAM石油天然公司决定对他们位于荷兰北部格罗宁根的天然气田的湿天然气处理设施进行现代化改造,包括对30个球罐进行大修和对所有输送管道的更换,新选用的材料全部是超级马氏体13Cr不锈钢。
阿曼的液态天然气工程需要铺设几十公里长的输送管线,也采用的是超级马氏体不锈钢。
此外,超级马氏体不锈钢在水力发电、采矿设备、化工设备、食品工业、交通运输及高温纸浆生产设备等也极具应用潜力。
经济性
在超级马氏体不锈钢取得成功之前,对许多应用不锈钢的领域,特别是含二氧化碳,或者含二氧化碳和硫化氢腐蚀介质的环境,往往使用双相不锈钢,一些特殊部件甚至要求使用超双相不锈钢。之后,人们越来越多地用超级马氏体不锈钢来部分取代双相不锈钢和超双相不锈钢,这除了超马氏体不锈钢在某些腐蚀环境下仍具有强度高、耐蚀性好以及-40℃的冲击韧性好之外,更主要的原因是超氏体不锈钢比双相不锈钢更经济。
首先,在重量相等、耐腐蚀性相当的前提下,采用超13Cr不锈钢比采用双相不锈钢便宜大约30%。
其次,超13Cr不锈钢的强度比双相不锈钢高得多,所以,用超13Cr不锈钢制作的零部件(如三通、弯头、输送管和支管)的壁厚可以减薄,成本降低10%~15%。总计下来,超13Cr不锈钢与双相不锈钢相比较,总成本降低35%~40%。这样大幅度的成本降低,使得人们不能忽略它在竞争日益激烈的工业,如石油天然气工业上的应用。
应用领域
1、石油、石化设备,如石化设备中的波纹管。
2、纸浆、造纸漂白设备,如纸浆蒸煮器、漂白设备。
3、发电厂烟气脱硫装置,主要使用部位有:吸收塔的塔体、烟道、档门板、内件、喷淋系统等。
4、海上系统或海水处理,如电厂中用海水冷却的薄壁冷凝管道、海水淡化处理设备。
5、盐工业,如制盐或除盐设备。
6、热交换器,尤其在有氯离子工作环境中的热交换器。
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