第二代超級(jí)奧氏體不銹鋼
本站之前發(fā)表過(guò)：超越不銹鋼的邊界-7Mo超級(jí)奧氏體不銹鋼Ultra 654SMO，904L超級(jí)奧氏體不銹鋼試制開(kāi)發(fā)與性能試驗(yàn)，奧氏體不銹鋼, 等文章，網(wǎng)友都說(shuō)好很專(zhuān)業(yè)，解決了很多相關(guān)問(wèn)題及疑惑。今天我們?cè)賮?lái)詳細(xì)的學(xué)習(xí)一下：第二代超級(jí)奧氏體不銹鋼的化學(xué)成份及相關(guān)技術(shù)參數(shù)。在不銹鋼一百多年的發(fā)展歷程中，已開(kāi)發(fā)出了許多不同類(lèi)型的鋼種。特別是最近幾十年來(lái)，許多具有較高耐腐蝕性的不銹鋼被引入了市場(chǎng)。這個(gè)發(fā)展趨勢(shì)主要是迎合現(xiàn)代工業(yè)社會(huì)發(fā)展的要求與特點(diǎn): 新工藝、新產(chǎn)品、高經(jīng)濟(jì)效益、可持續(xù)性發(fā)展等等。同時(shí)由于環(huán)保的要求，許多工業(yè)廢料和廢氣不能隨意排放，而必須要經(jīng)過(guò)諸如垃圾焚燒和煙氣清潔等處理后才可以。這些變化都對(duì)設(shè)備材料，包括對(duì)不銹鋼都提出了更高的要求: 更好的耐腐蝕性和更高的強(qiáng)度。基于此趨勢(shì)，隨著對(duì)合金元素作用理解的不斷加深，開(kāi)發(fā)了第一代超級(jí)不銹鋼，并解決了在紙漿生產(chǎn)、藥品廠、煙氣清潔等眾多行業(yè)中的許多材料腐蝕問(wèn)題。6鉬超級(jí)奧氏體不銹鋼和25鉻超級(jí)雙相不銹鋼就是比較成熟的鋼種。但這些超級(jí)不銹鋼也還有些局限性，同時(shí)其耐腐蝕性能與鎳基合金的差距也比較大。在這種情況下，更高合金化的、第二代超級(jí)奧氏體不銹鋼就相應(yīng)地被開(kāi)發(fā)出來(lái)。7鉬超級(jí)奧氏體不銹鋼Ultra 654 SMO就是一個(gè)典型代表。它具有很高的鉻、鉬和氮的含量，因而具有更好的耐局部腐蝕的性能; 尤其在如海水的高氯環(huán)境中的表現(xiàn)遠(yuǎn)遠(yuǎn)優(yōu)越于其它不銹鋼鋼種、并與鎳基合金相當(dāng)。本文介紹了Ultra 654 SMO在苛刻環(huán)境下的試驗(yàn)結(jié)果、包括焊接工藝對(duì)耐腐蝕性的影響，同時(shí)也列舉了一些實(shí)用業(yè)績(jī)。
關(guān)鍵詞: 鋼材性能,化學(xué)成份,機(jī)械性能,不銹鋼,力學(xué)性能,物理性能,牌號(hào),超級(jí)奧氏體不銹鋼,奧氏體不銹鋼,超級(jí)不銹鋼,海水,點(diǎn)腐蝕,縫隙腐蝕,焊接,焊后處理,Ultra 654SMO. 氮元素在奧氏體不銹鋼中的有益作用很早就已經(jīng)被認(rèn)識(shí)到了。當(dāng)時(shí)氮元素的最大作用是提高材料的機(jī)械強(qiáng)度和替代比較昂貴的鎳元素。從上個(gè)世紀(jì)六十年代起，在瑞典的許多材料標(biāo)準(zhǔn)中就已經(jīng)規(guī)定了氮元素的含量范圍。后來(lái)的研究發(fā)現(xiàn)，氮對(duì)提高耐局部腐蝕能力和延緩碳化物的析出也有很大的積極作用。這一結(jié)果被用來(lái)開(kāi)發(fā)一系列的超級(jí)奧氏體和雙相不銹鋼，如6鉬超級(jí)奧氏體不銹鋼和25鉻超級(jí)雙相不銹鋼等。如今，氮元素在不銹鋼中的應(yīng)用越來(lái)越廣泛。在許多現(xiàn)代奧氏體和雙相不銹鋼中都較高含量的氮。與鉬元素一起，大大提高了耐點(diǎn)腐蝕的能力。對(duì)于奧氏體來(lái)說(shuō)，氮還可以通過(guò)固溶強(qiáng)化提高材料強(qiáng)度。同時(shí)，固態(tài)的奧氏體具有較高的氮溶解度，比液態(tài)還要高。這些都對(duì)氮在奧氏體不銹鋼中更加廣泛的應(yīng)用打下了基礎(chǔ)、也開(kāi)拓了更廣闊的前景。 在早期超級(jí)奧氏體不銹鋼的開(kāi)發(fā)中，不僅使用了氮元素，同時(shí)還提高了鉬元素的含量。上個(gè)世紀(jì)七十年代，在瑞典就出現(xiàn)了一個(gè)含有20鉻、15鎳、4.5鉬、8錳和0.45氮的超級(jí)奧氏體不銹鋼，具有較好的耐腐蝕性。在第一代的超級(jí)高奧氏體不銹鋼中，就含有高達(dá)6%的鉬元素。以此為開(kāi)始，陸續(xù)了出現(xiàn)了一系列的6鉬超級(jí)奧氏體不銹綱，均有良好的應(yīng)用業(yè)績(jī)。盡管如此，這些第一代超級(jí)高奧氏體不銹鋼在具有一定溫度的海水環(huán)境中還是會(huì)出現(xiàn)腐蝕問(wèn)題。由于其較高的錳含量，給冶煉過(guò)程和以后的加工造成了較大的困難，同時(shí)金屬中間相析出的危險(xiǎn)也大大提高了。 與此同時(shí)，熱力學(xué)計(jì)算工具Thermo-Calc的開(kāi)發(fā)也取得了較大的進(jìn)展。理論計(jì)算結(jié)果表明，鉻和鉬的結(jié)合對(duì)氮元素的溶解度有很大的幫助，不再需要過(guò)高的錳含量。特別是在奧氏體中，鉻和鉬均可以提高氮的溶解度。所以，高達(dá)0.5%的氮可以成功地被加入奧氏體不銹鋼中而不需要過(guò)多的錳元素。這一計(jì)算結(jié)果直接導(dǎo)致了第二代超級(jí)奧氏體不銹鋼Ultra654 SMO (24Cr, 22Ni, 7.3Mo, 3Mn, 0.5N) 的問(wèn)世。其特點(diǎn)就是極高鉻、高鉬和高氮含量。 在當(dāng)今現(xiàn)代工業(yè)化社會(huì)發(fā)展過(guò)程中，可持續(xù)性發(fā)展和更為嚴(yán)格的環(huán)保要求是放在首位的。這不僅僅是對(duì)生產(chǎn)工藝過(guò)程，更對(duì)生產(chǎn)過(guò)程中所產(chǎn)生的工業(yè)廢料、廢氣以及副產(chǎn)品的排放和在利用，均提出了更新和更嚴(yán)格的要求和規(guī)定。許多工業(yè)排放物要在閉路生產(chǎn)過(guò)程中處理，或者在特殊的處理廠進(jìn)行處理，如工業(yè)垃圾焚燒廠。這些工藝環(huán)境的氯離子含量非常高、同時(shí)pH值又很低，這些變化都大大提高了不銹鋼產(chǎn)生局部腐蝕和應(yīng)力腐蝕破裂的危險(xiǎn)性，同時(shí)也對(duì)材料提出了更高的要求。高強(qiáng)度、高耐腐蝕性、更好的加工性能，不僅是新材料的基本要求，也是第二代超級(jí)奧氏體不銹鋼發(fā)展的動(dòng)力之一。 Ultra 654 SMO的化學(xué)成分在表一中給出。值得注意的是7Mo和0.5N都是目前所有不銹鋼中最高的水平。為了進(jìn)行比較，第一代超級(jí)不銹鋼以及鎳基合金的化學(xué)成分也一并給出。雖然Ultra 654 SMO的合金化程度已經(jīng)非常之高，但各元素之間還是較為平衡的、金相顯微組織也相對(duì)穩(wěn)定。金屬中間相析出的傾向性與其它超級(jí)高奧氏體不銹鋼相仿。同時(shí)，焊接性能也與其它超級(jí)奧氏體不銹鋼相同。隨著其特配焊接材料的不斷開(kāi)發(fā)，該合金的焊接性能是大大改善。表一 超級(jí)不銹鋼和鎳基合金的化學(xué)成分
表二 超級(jí)不銹鋼和鎳基合金的機(jī)械性能、微觀組織類(lèi)型和PRE值
表二列出了這些材料的機(jī)械性能和PRE值。PRE值反應(yīng)了合金元素對(duì)耐局部腐蝕能力的貢獻(xiàn)。PRE值增加，耐腐蝕能力也隨之升高。當(dāng)PRE> 40時(shí)，一般稱(chēng)為超級(jí)不銹鋼。本文選用了常用、PRE值小于40的普通型不銹鋼，如316L和2205，以及比較成熟的第一代超級(jí)不銹鋼2507和254 SMO作為參照材料。從表二可以看出，Ultra654 SMO的強(qiáng)度是奧氏體不銹鋼中最高的，已經(jīng)接近了雙相不銹鋼的水平。與此同時(shí)，還具有較高的延伸率，說(shuō)明其加工成型性能也是十分優(yōu)越的。 由于Ultra 654 SMO較高的合金化程度，所有腐蝕試驗(yàn)都是在極為苛刻的環(huán)境中進(jìn)行的，如非常高的氯離子含量、高溫、長(zhǎng)時(shí)和低pH值等。只有在這樣的環(huán)境才能充分體現(xiàn) Ultra 654 SMO的真實(shí)能力。同時(shí)還用不同方法進(jìn)行了焊接試驗(yàn)，通過(guò)添加焊接填充材料和焊后表面處理來(lái)影響焊縫金屬耐腐蝕性能。就這些試驗(yàn)的主要結(jié)果，本文做了重點(diǎn)介紹，最后也列舉了一些實(shí)際應(yīng)用案例。 第一代超級(jí)不銹鋼自問(wèn)世以來(lái)就被應(yīng)用到海水環(huán)境中，成功地取代了許多普通不銹鋼，解決了大量的材料腐蝕問(wèn)題。但也出現(xiàn)了一些失效的案例。主要是由于苛刻環(huán)境造成的局部腐蝕。從耐腐蝕性能講，雖然這些第一代超級(jí)不銹鋼已經(jīng)具有較高的能力，但與鎳基合金相比，還是有一定差距的。以Ultra 654 SMO為代表的第二代超級(jí)奧氏體不銹鋼在這方面填補(bǔ)了兩類(lèi)材料之間的空白。 工業(yè)上使用天然海水時(shí)，常常會(huì)通過(guò)添加氯來(lái)清除生物膜或者其它污染物質(zhì)。但氯是很強(qiáng)的氧化物質(zhì)、會(huì)大大提高不銹鋼的腐蝕電位，從而提升了發(fā)生點(diǎn)腐蝕和縫隙腐蝕的危險(xiǎn)性。因此，海水是腐蝕環(huán)境是比較苛刻的環(huán)境之一。在許多行業(yè)中，均使用板式熱交換器都使用海水進(jìn)行冷卻。傳統(tǒng)板式熱交換器中，金屬板面與橡膠墊以及兩金屬板之間都有許多緊密的縫隙。經(jīng)驗(yàn)表明，6鉬的超級(jí)奧氏體不銹鋼在這樣的環(huán)境中也出現(xiàn)了許多失效的情況，而經(jīng)氯處理過(guò)的天然海水造成的縫隙腐蝕是主要原因。 為了檢驗(yàn)第二代超級(jí)奧氏體不銹鋼在這方面的表現(xiàn)，進(jìn)行了許多相應(yīng)的模擬試驗(yàn)。腐蝕電位較高時(shí)，局部腐蝕發(fā)生的危險(xiǎn)性也相應(yīng)增加。在相對(duì)高的腐蝕電位(+500 mV)，在模擬海水中進(jìn)行了三十天的縫隙腐蝕試驗(yàn)，同時(shí)氯離子濃度控制在較高的水平，大約25000 ppm左右。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，6鉬的超級(jí)奧氏體不銹鋼和鎳基合金Alloy625均在300C左右就發(fā)生了縫隙腐蝕，而且腐蝕深度還較大。而第二代超級(jí)奧氏體不而第二代超級(jí)奧氏體不銹鋼(SMO) 和鎳基合金C-276的耐縫隙腐蝕臨界溫度則要高出近一倍。具體結(jié)果見(jiàn)表三。
由于試驗(yàn)環(huán)境是非常苛刻的，腐蝕電位高、試樣與橡膠環(huán)的縫隙非常緊密等，所以得出的具體耐縫隙腐蝕臨界溫度比在其它環(huán)境中所測(cè)的要低一些。但材料排比的經(jīng)過(guò)是很清楚的: Ultra654 SMO 和AlloyC-276的耐腐蝕性最高、基本在同一水平上;而6鉬的超級(jí)奧氏體不銹鋼和Alloy 625的耐腐蝕性則相對(duì)低一個(gè)檔次。 海水中常常含有大量微生物，包括腐蝕性微生物。有些微生物容易在鋼鐵表面附著，形成生物膜。在循環(huán)冷卻水系統(tǒng)中，這些微生物不僅會(huì)產(chǎn)生腐蝕性物質(zhì)，還能與胞外聚合物(ExtracellularPolymeric Substances, EPS) 吸附在金屬表面而降低換熱效率。生物膜通常包含有好氧和厭氧的細(xì)菌，隨著浸水時(shí)間的增加，在金屬表面，生物膜會(huì)由以好氧微生物為主體逐漸變成以厭氧微生物為主體。不銹鋼腐蝕與在表面的厭氧微生物膜有較大關(guān)系。其中硫酸鹽還原細(xì)菌(sulfatereducing bacteria, SRB)為最常見(jiàn)、腐蝕性也很強(qiáng)的厭氧菌。硫酸鹽還原細(xì)菌(SRB)在含氧的海水系統(tǒng)中會(huì)很活躍。通常認(rèn)為，它們能夠代謝海水中的硫酸鹽形成硫化氫，降低pH值。硫化氫對(duì)不銹鋼產(chǎn)生腐蝕，引發(fā)局部腐蝕現(xiàn)象。特別是當(dāng)硫酸鹽還原細(xì)菌(SRB)覆蓋面積較小，會(huì)引起局部極化，嚴(yán)重的甚至導(dǎo)致腐蝕穿孔。 為了模擬這樣的環(huán)境，設(shè)計(jì)了專(zhuān)門(mén)的腐蝕實(shí)驗(yàn)。將pH值控制在4.0~ 4.8水平、硫化氫含量在2000 ~ 3000 ppm上下。觀察結(jié)果表明，只有Ultra654 SMO的所有四個(gè)測(cè)試樣品沒(méi)有發(fā)生任何縫隙腐蝕，其余三個(gè)材料的所有四個(gè)試樣均發(fā)生了縫隙腐蝕，見(jiàn)表四。其中6鉬的超級(jí)奧氏體不銹鋼的腐蝕深度達(dá)0.75毫米。
海水中的氯離子含量通常在20 000ppm和30 000ppm之間。但鹵鹽水中的氯離子含量可能會(huì)更高，常常會(huì)接近飽和狀態(tài)。較高的氯離子含量在海水中有殺菌的作用，可以防止生物膜的形成。所以常常被用于海水系統(tǒng)中。但另一方面，過(guò)高的氯離子含量也會(huì)增加不銹鋼腐蝕的危險(xiǎn)。鹵鹽水環(huán)境中的腐蝕與氯離子含量、溫度、pH值和含氧度有關(guān)。在高鹽環(huán)境中已經(jīng)進(jìn)行了許多不銹鋼的腐蝕試驗(yàn)研究工作，超級(jí)奧氏體不銹鋼需要用更高的氯離子含量和溫度來(lái)檢驗(yàn)其耐腐蝕能力。本文的工作包含一系列在90℃的NaCl 溶液中進(jìn)行的長(zhǎng)時(shí)間 (> 1300小時(shí)) 腐蝕試驗(yàn)。由于縫隙腐蝕是不銹鋼最苛刻的一種腐蝕現(xiàn)象，所以通過(guò)改變氯離子含量、pH值和含氧度等變量，來(lái)觀察它們對(duì)縫隙腐蝕的影響。有關(guān)主要結(jié)果在表五中給出。 當(dāng)氯離子含量和pH (pH = 8, 100 000 ppm Cl-)保持不變時(shí)，有氧環(huán)境要比無(wú)氧環(huán)境苛刻的多，甚至造成了6Mo超級(jí)奧氏體不銹鋼的縫隙腐蝕。由于較高的氯離子含量，普通不銹鋼，316L和2205，在兩個(gè)環(huán)境中均發(fā)生了腐蝕，而第二代超級(jí)奧氏體不銹鋼(Ultra 654 SMO) 在包括有氧條件的所有環(huán)境中均無(wú)腐蝕發(fā)生。 盡管氯離子含量降低至20 000 ppm，除了Ultra 654 SMO以外的所有鋼種還是發(fā)生了縫隙腐蝕，見(jiàn)表五。這個(gè)結(jié)果清楚地說(shuō)明了pH值和含氧度的作用，同時(shí)也顯示了Ultra 654 SMO優(yōu)越的耐腐蝕性。實(shí)際工況中，常常會(huì)有類(lèi)似的、氯離子含量不是特別高但造成不銹鋼腐蝕的環(huán)境。 表五 在NaCl 溶液中進(jìn)行的縫隙腐蝕實(shí)驗(yàn); 90℃
為了進(jìn)一步確定每一個(gè)鋼種在高氯環(huán)境中的具體耐腐蝕能力，根據(jù)ASTMG150標(biāo)準(zhǔn)在NaCl 溶液中測(cè)定了耐點(diǎn)腐蝕臨界溫度(CPT, ℃)。在這種較為苛刻(100,000 ppm Cl-,+700 mV) 的環(huán)境中，316L的耐點(diǎn)腐蝕臨界溫度非常低的，僅為十幾度，見(jiàn)圖1。隨著合金含量的增加，耐點(diǎn)腐蝕臨界溫度也隨之提高。Ultra 654 SMO具有最高的溫度，超過(guò)了90℃。圖1 耐點(diǎn)腐蝕臨界溫度 (CPT,℃)根據(jù)ASTM G150標(biāo)準(zhǔn)， 在NaCl 溶液中測(cè)試;100,000 ppm Cl-, +700 mV 自從第二代超級(jí)奧氏體不銹鋼問(wèn)世以來(lái)，已經(jīng)有許多研究其焊接機(jī)理的工作。一般的共識(shí)是使用超合金化的鎳基合金作為填充材料能夠得到較好耐點(diǎn)腐蝕性能。由于超級(jí)奧氏體不銹鋼本身具有很高的氮含量，采用不同方法進(jìn)行焊接時(shí)，會(huì)發(fā)生不同程度的氮稀釋。而且過(guò)高的氮含量不僅會(huì)導(dǎo)致在焊縫金屬中的氮丟失甚至還會(huì)產(chǎn)生氣泡或縮孔。為了在苛刻環(huán)境中具有所需要的耐腐蝕性，除焊接方法外，如何進(jìn)行焊后處理也是非常重要的。為了使焊縫金屬具有接近母材本身的耐腐蝕性能，必須進(jìn)行充分有效的焊后處理。雖然以前7鉬超級(jí)奧氏體不銹鋼焊接方面已經(jīng)有了許多研究工作，但具體實(shí)用焊接工藝參數(shù)以及它們對(duì)焊縫金屬耐腐蝕性的影響方面還需要更進(jìn)一步的研究工作。本文對(duì)如何焊接第二代超級(jí)奧氏體不銹鋼進(jìn)行了討論，包括焊接方法、稀釋程度和焊后處理對(duì)金相顯微組織和性能，特別是耐點(diǎn)腐蝕能力的影響。 焊接方法以自動(dòng)焊為主，采用了氣體保護(hù)鎢極電弧焊(Gas Tungsten Arc Welding，GTAW/TIG)和等離子弧焊(Plasma Arc Welding，PAW)兩種焊接方式。試驗(yàn)了幾種焊接氣體: GTAW/TIG的焊接氣體為純氬氣、分別加5%和10%的氮?dú)狻?/span>PAW的等離子氣體為純氬氣、分別加5%氮?dú)夂?/span>10%氮?dú)?/span>+5%氫氣的混合氣體。焊接材料是鎳基合金，有很高的鉻和鉬含量(23%Cr和16%Mo)、但沒(méi)有氮元素。焊接后樣品的點(diǎn)腐蝕實(shí)驗(yàn)在氯化鐵溶液中、根據(jù)ASTM G48方法A進(jìn)行，實(shí)驗(yàn)時(shí)間為24小時(shí)。 焊接氣體對(duì)焊縫耐腐蝕性影響是很大的。采用氣體保護(hù)鎢極電弧焊(GTAW/TIG)時(shí)，如果使用純氬氣，點(diǎn)腐蝕臨界溫度則比較低，還不到70℃。在焊接氣體中逐漸添加氮?dú)猓c(diǎn)腐蝕臨界溫度會(huì)增加。當(dāng)?shù)獨(dú)鉃?/span>10%時(shí)，點(diǎn)腐蝕臨界溫度已經(jīng)達(dá)到87.5℃。具體結(jié)果見(jiàn)圖2。純氬氣時(shí)較低的耐腐蝕性能，與焊縫金屬中氮元素的流失有關(guān)。測(cè)量表明，此時(shí)的氮含量?jī)H為0.36%，遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于母材的水平。 采用超合金化鎳基合金作為焊接填充材料，會(huì)大大提高焊縫金屬的耐點(diǎn)腐蝕能力。圖2清楚地表明，即使是純氬氣+填充材料也會(huì)大大提高點(diǎn)腐蝕臨界溫度。由原來(lái)的不到70℃增加到85℃，甚至超過(guò)了含有Ar+5%N2+無(wú)填充材料的水平;可見(jiàn)其作用之大。如果填充材料和含有5%N2的混合焊槍氣體同時(shí)使用，點(diǎn)腐蝕臨界溫度可以進(jìn)一步提高到90℃的水平。圖2 焊接氣體和填充材料對(duì)焊縫金屬的點(diǎn)腐蝕臨界溫度(CPT, ℃)的影響焊接參數(shù):氣體保護(hù)鎢極電弧焊(GTAW/TIG) 焊接氣體為: Ar; Ar + 5%N2; Ar + 10%N2 線能量為1.0 kJ/mm左右圖3 焊接方法和氣體對(duì)焊縫金屬的點(diǎn)腐蝕臨界溫度 (CPT, ℃) 的影響 焊接參數(shù):氣體保護(hù)鎢極電弧焊(GTAW/TIG) 焊接氣體為: Ar; Ar + 5%N2; Ar + 10%N2 等離子弧焊(PAW) 焊接氣體為: Ar; Ar + 5%N2; Ar + 10%N2+ 5%H2 焊接方法對(duì)超級(jí)奧氏體不銹鋼焊縫金屬的耐腐蝕性也有很大的影響。試驗(yàn)結(jié)果表明，即使僅僅使用純氬氣、沒(méi)有填充材料，等離子弧焊也會(huì)給出較高的點(diǎn)腐蝕臨界溫度，超過(guò)了95℃，見(jiàn)圖3。在保護(hù)氣體中加入5%N2后，點(diǎn)腐蝕臨界溫度進(jìn)一步提升到沸騰溫度，已經(jīng)接近了母材的水平。這樣的結(jié)果與焊縫金屬中的氮含量有關(guān)。測(cè)量結(jié)果表明氮含量與母材相同，僅有少量的氮元素的流失、甚至沒(méi)有任何流失。 超級(jí)奧氏體不銹鋼的高耐腐蝕性能是由于其非常高的合金化程度。焊接后，焊縫金屬的化學(xué)成分，特別是表面的化學(xué)成分，就決定了該部位的耐腐蝕能力。焊后形成的表面氧化物會(huì)引起某些重要合金元素的含量發(fā)生變化，如鉻、鉬或氮等。因此，焊后表面處理就非常重要。能否將氧化物完全清除掉具有決定性的作用。由于其較高的耐腐蝕性，這些氧化物的清除是非常困難的。試驗(yàn)結(jié)果表明，未經(jīng)任何處理的焊后表面的耐腐蝕是較低的，低于60℃。經(jīng)過(guò)初步清理后，如噴丸處理，點(diǎn)腐蝕臨界溫度有較大的提高，接近80℃。最好的結(jié)果需要經(jīng)過(guò)多次處理才可以得到。經(jīng)噴丸處理和在具有一定溫度的酸洗槽中進(jìn)行酸洗后，可以得到最好的耐點(diǎn)腐蝕能力，已接近90℃，見(jiàn)圖4。在經(jīng)過(guò)機(jī)械打磨加酸洗膏酸洗處理后，也可以得到較理想的結(jié)果。圖4 焊后處理方式對(duì)焊縫金屬的點(diǎn)腐蝕臨界溫度(CPT, ℃)的影響 海上石油平臺(tái)使用海水來(lái)冷卻原油。第一代超級(jí)奧氏體不銹鋼廣泛地應(yīng)用在許多部件上，一般都沒(méi)有任何問(wèn)題，效果很好。但當(dāng)溫度超過(guò)35℃、氯化程度高和有縫隙存在時(shí)，6Mo超級(jí)奧氏體不銹鋼就因發(fā)生了縫隙腐蝕而失效。在北海石油平臺(tái)上已經(jīng)發(fā)現(xiàn)了多其類(lèi)似的案例。由于工藝的要求，原油冷卻系統(tǒng)的某些部位的溫度可以超過(guò)70℃; 而且每次在次溫度停留的連續(xù)時(shí)間超過(guò)二十四小時(shí)。在這樣的工況條件下，不僅6Mo超級(jí)奧氏體不銹鋼發(fā)生了縫隙腐蝕，合金625也是同樣出現(xiàn)了失效。選用第二代超級(jí)奧氏體不銹鋼(Ultra 654 SMO)后，問(wèn)題就徹底解決了，再無(wú)縫隙腐蝕發(fā)生。自此之后，處于同樣環(huán)境的部件均使用了Ultra 654 SMO。 煙氣脫硫系統(tǒng)中的腐蝕性與所燃燒物有著直接的關(guān)系。燃煤鍋爐系統(tǒng)與原煤質(zhì)量、特別是含硫量有關(guān)。而在垃圾焚燒廠的煙氣中，常常含有鹵素元素，腐蝕性非常強(qiáng)。現(xiàn)場(chǎng)掛片試驗(yàn)表明，普通不銹鋼，包括第一代超級(jí)不銹鋼，都有很?chē)?yán)重的腐蝕; 而Ultra654 SMO、合金276和22幾乎沒(méi)有腐蝕; 其中Ultra 654 SMO的表現(xiàn)最好。試驗(yàn)也表明，鈦板也因有鹽酸的存在而發(fā)生了較為嚴(yán)重的均勻腐蝕。一個(gè)垃圾焚燒廠的實(shí)際煙氣中含有 35 000 ppm的氯離子、pH 值為0.5和溫度在80℃左右。經(jīng)過(guò)篩選多種材料和多次試驗(yàn)后，最終選用Ultra 654 SMO作為洗滌塔的主要材料，應(yīng)用在塔體和其它關(guān)鍵部位。使用多年后的檢查沒(méi)有發(fā)現(xiàn)任何腐蝕現(xiàn)象、洗滌塔使用情況良好。· 第二代超級(jí)奧氏體不銹鋼(Ultra 654 SMO)的耐局部腐蝕的能力優(yōu)越于第一代超級(jí)不銹鋼，而與鎳基合金，如UNS N10276，相同。· 所有焊接方法都可以用來(lái)焊接第二代超級(jí)奧氏體不銹鋼(Ultra 654 SMO)。但會(huì)有不同的結(jié)果: o 氣體保護(hù)鎢極電弧焊(GTAW/TIG)會(huì)在焊縫金屬中造成氮元素的丟失，從而降低耐腐蝕能力，相應(yīng)的CPT值也較低。焊接氣體中加入5%或10%的氮?dú)猓缚p金屬的耐腐蝕性能會(huì)有很大的改善。因而使用適量的氮?dú)馐欠浅１匾摹?/span> o 等離子弧焊接(PAW)的焊縫金屬耐腐蝕是非常好的，焊接氣體中加入適量的氮?dú)猓Ч麜?huì)更好。 o 如果使用超合金化的、鎳基填充材料，耐腐蝕性能會(huì)大大加強(qiáng)。 o 焊后處理對(duì)焊縫金屬的耐腐蝕性能有較大的影響。最佳的耐腐蝕性能可以通過(guò)噴丸處理加酸洗得到。· 第二代超級(jí)奧氏體不銹鋼(Ultra 654 SMO)已經(jīng)成功地應(yīng)用于許多環(huán)境苛刻的場(chǎng)合，如海水處理系統(tǒng)、煙氣脫硫、紙漿生產(chǎn)以及石油化工等等。文章來(lái)源：中國(guó)第二屆超級(jí)奧氏體不銹鋼及鎳基合金國(guó)際研討會(huì)征稿文章文章作者： 孫長(zhǎng)慶 博士 Outokumpu
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