鐵素體不銹鋼——“銹水”、“綠水”的終結(jié)者!!
添加什么元素可以使鋼材具有特殊性能？什么鋼材品種強(qiáng)度高又易切削？什么樣的鋼材可以用于特定用途？最懂鋼鐵材料的莫過(guò)于有著豐富生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)的鋼企，隨著高質(zhì)量發(fā)展的不斷推進(jìn)，鋼企未來(lái)將會(huì)向用戶提供更專業(yè)的綜合服務(wù)。
對(duì)此，材料專家圍繞某種鋼鐵材料的特殊性能、特定用途、應(yīng)用前景等進(jìn)行詳細(xì)、細(xì)致地介紹和分析，為下游用鋼企業(yè)提供更專業(yè)的鋼鐵知識(shí)，傳遞鋼鐵材料最前沿資訊。建筑給水管道是我們?nèi)粘Ｉ钣盟妮d體，為滿足國(guó)家飲用水品質(zhì)要求，其制造材料一直發(fā)生著變化，從鍍鋅管、銅管到塑料管、金屬塑料復(fù)合管等。然而，隨著時(shí)間的推移，這些材料在使用中逐漸暴露出諸多弊端和隱患，如鍍鋅管、銅管，在使用幾年后產(chǎn)生氧化銹蝕，同時(shí)極易滋生細(xì)菌，危害人體健康，而塑料管道又常常出現(xiàn)爆裂、支管堵塞等問(wèn)題。近日，在2024年第六屆中國(guó)國(guó)際400系不銹鋼大會(huì)上，中國(guó)特鋼企業(yè)協(xié)會(huì)不銹鋼分會(huì)專家李天寶介紹了鐵素體不銹鋼在家裝用水管道上的應(yīng)用情況，并指出，薄壁不銹鋼管材是未來(lái)管材使用和發(fā)展的趨勢(shì)。薄壁不銹鋼管材是未來(lái)管材使用和發(fā)展的趨勢(shì)據(jù)李天寶介紹，作為一種特種合金管，不銹鋼屬于綠色環(huán)保材料，是目前管道材料中唯一可以植入人體的材料。薄壁不銹鋼管道材料無(wú)鉛、無(wú)毒，內(nèi)壁光滑不含再生細(xì)菌，不結(jié)垢、不老化、基本不腐蝕，對(duì)人體無(wú)傷害，可在零下40℃到零上300℃的環(huán)境中使用，并且使用壓力可達(dá)5兆帕而不發(fā)生泄露，與建筑同壽命，能夠全面滿足給水系統(tǒng)、熱水系統(tǒng)和對(duì)衛(wèi)生安全有更高標(biāo)準(zhǔn)的直飲水系統(tǒng)的要求。國(guó)外工程也通過(guò)實(shí)踐證明，薄壁不銹鋼管材是給水管材中綜合性能最好的環(huán)保型、節(jié)能型管材。目前，國(guó)內(nèi)薄壁不銹鋼已經(jīng)開(kāi)始走上標(biāo)準(zhǔn)化、快速化的發(fā)展道路。國(guó)家出臺(tái)了相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，除了《建筑與小區(qū)管道直飲水系統(tǒng)技術(shù)規(guī)范》（CJ/T110-2017）、《室外給水設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB/500B-2006）中明確了應(yīng)用不銹鋼管的規(guī)定外，今年3月13日，中華人民共和國(guó)住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部發(fā)布2024年第61號(hào)公告，文件批準(zhǔn)了《綠色建筑評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)》（GB/T 50378-2019），規(guī)定供水系統(tǒng)管材、管線等管件系統(tǒng)采用銅管或不銹鋼管。
相較國(guó)外20世紀(jì)60年代開(kāi)始應(yīng)用和推廣薄壁不銹鋼管而言，我國(guó)建筑給水用不銹鋼管應(yīng)用較晚，1998年才開(kāi)始有具體應(yīng)用實(shí)踐，且當(dāng)時(shí)采用的是日本柳樂(lè)哥擠壓式不銹鋼管。隨著不銹鋼管從厚壁變?yōu)楸”诩夹g(shù)的突破，制造成本大大降低，再加上連接技術(shù)和連接工藝的改進(jìn)，自產(chǎn)薄壁不銹鋼在我國(guó)建筑給水系統(tǒng)上開(kāi)始廣泛應(yīng)用。經(jīng)過(guò)幾十年的發(fā)展，薄壁不銹鋼管已經(jīng)在我國(guó)各大城市的標(biāo)志性建筑、體育館、醫(yī)院、寫字樓、機(jī)場(chǎng)和民用住宅領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。同時(shí)，隨著應(yīng)用實(shí)踐的不斷深入，鐵素體不銹鋼在該領(lǐng)域的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)逐漸顯現(xiàn)，其研發(fā)進(jìn)程也在加快。2008年，鐵素體不銹鋼直管開(kāi)發(fā)成功。2021年，云創(chuàng)金屬和湖南格侖對(duì)壁厚大于0.8毫米的供水用鐵素體不銹鋼連續(xù)波波紋管與間斷波波紋管的開(kāi)發(fā)也相繼取得成功。這為鐵素體不銹鋼在家裝供水系統(tǒng)的應(yīng)用提供了可靠的技術(shù)保證。抓住家裝給水管道用鐵素體不銹鋼的發(fā)展機(jī)遇鐵素體不銹鋼的原型鋼出現(xiàn)于1914年，至今已有100多年的發(fā)展歷史。在這一個(gè)世紀(jì)的時(shí)期內(nèi)，鐵素體不銹鋼的研究、發(fā)展和應(yīng)用從未間斷過(guò)。進(jìn)入21世紀(jì)，從事鐵素體不銹鋼研究和開(kāi)發(fā)應(yīng)用的科學(xué)家，將鐵素體不銹鋼發(fā)展分為傳統(tǒng)鐵素體不銹鋼和現(xiàn)代鐵素體不銹鋼兩個(gè)發(fā)展時(shí)期。傳統(tǒng)鐵素體不銹鋼使用電弧爐單煉并加工生產(chǎn)，鋼中碳、氮含量處于常規(guī)水平，再降低難度較大。且傳統(tǒng)鐵素體不銹鋼存在著脆性大、晶間腐蝕敏感性大、焊接性能差等缺點(diǎn)，導(dǎo)致其在應(yīng)用上受到限制。現(xiàn)代鐵素體不銹鋼指應(yīng)用AOD（氬氧脫碳法）、VOD（真空吹氧脫碳法）、SS-VOD（具有強(qiáng)攪拌功能的VOD）等二次精煉工藝冶煉并加工生產(chǎn)的鐵素體不銹鋼。其鋼中的碳、氮含量應(yīng)用現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)實(shí)現(xiàn)降低，并通過(guò)添加Ti、Nb等穩(wěn)定化元素，添加Cu、Al、V等焊縫金屬韌化元素，改善了傳統(tǒng)鐵素體不銹鋼的脆性、延展性和焊接性。其包含高純鐵素體不銹鋼和超級(jí)鐵素體不銹鋼，高純鐵素體不銹鋼是指鋼中的C+N≤ 150×10-6，超級(jí)鐵素體不銹鋼是指鋼的耐蝕當(dāng)量（PRE）Cr+3.3Mo≥35。目前，國(guó)內(nèi)供水系統(tǒng)存在水漏損、水質(zhì)二次污染、使用壽命短等問(wèn)題，管材選用不當(dāng)，容易產(chǎn)生漏水、滲水問(wèn)題，甚至產(chǎn)生“綠水”“銹水”等，危害人體健康。鐵素體不銹鋼在這些問(wèn)題的改善上有著得天獨(dú)厚的優(yōu)勢(shì)。從鐵素體不銹鋼的性能特點(diǎn)來(lái)看，鐵素體不銹鋼具有耐全面腐蝕和耐各種局部腐蝕的性能，特別是耐氯化物點(diǎn)腐蝕和由此引起的耐應(yīng)力腐蝕性能。李天寶介紹，在幾十年的實(shí)際應(yīng)用中，尚未見(jiàn)到鐵素體不銹鋼發(fā)生氯化物應(yīng)力腐蝕斷裂的實(shí)例。這一特點(diǎn)使其尤其適用于供水系統(tǒng)。再結(jié)合鐵素體不銹鋼管采用進(jìn)出口一支鋼管連接的方案，有效消除了家裝管材漏水的隱患。因此，使用鐵素體不銹鋼管可稱為家裝用水管的優(yōu)選方案。
此外，鐵素體不銹鋼還具有很多優(yōu)點(diǎn)。比如，冷加工傾向較低，易于冷彎、沖壓、擴(kuò)管、卷邊、施壓、冷鍛和切削；熱導(dǎo)率高，約為鉻-鎳奧氏體不銹鋼的135%，非常適合于在熱交換的環(huán)境中使用；熱膨脹系數(shù)低，約為鉻-鎳奧氏體不銹鋼的60%，非常適合于在發(fā)生熱脹冷縮、熱循環(huán)的環(huán)境中使用；有磁性，可做軟磁材料；相較于奧氏體鋼種，可適用于不同環(huán)境的特定用途等。“當(dāng)前發(fā)展鐵素體不銹鋼的主要任務(wù)，是要進(jìn)一步提高鐵素體不銹鋼的應(yīng)用性能。”李天寶表示，鐵素體不銹鋼目前還存在一些缺點(diǎn)和不足，在焊接工藝方面還需進(jìn)一步發(fā)展。總的來(lái)說(shuō)，鐵素體不銹鋼在家裝用水管領(lǐng)域有著良好的應(yīng)用前景，當(dāng)前要抓住機(jī)遇，為家裝用水管采用鐵素體不銹鋼提供更優(yōu)的應(yīng)用方案。
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