超级奥氏体254SMO、S31254不锈钢的耐腐蚀应用和四点优势
超级奥氏体254SMO、S31254不锈钢的耐腐蚀应用和四点优势
超级奥氏体254SMO不锈钢，德标牌号为1.4547，UNS牌号为S31254，为标准六钼合金钢的一种。该超级奥氏体不锈钢针对卤化物和酸的环境中开发。
254SMO的含碳量很低，这意味着因加热而引起碳化物析出的危险性是很小。该钢即使在600-1000摄氏度下经一小时敏化处理后仍能通过施特劳斯晶间腐蚀试验（Strauss Test ASTMA262规程E法）。但是，由于该钢的高合金含量，在上述温度范围内金属中间相有可能在晶粒边界上析出。这些沉淀物不会使该钢在腐蚀性介质中应用时有发生晶间腐蚀的危险。因此可进行焊接而不会发生间晶腐蚀（配套焊条为ENICRMO-3，配套焊丝为ERNICRMO-3）。有一点需要注意：在热的浓硝酸中，这些沉淀物可能在热影响区内引起晶间腐蚀。
在含有诸如氯化物，溴化物或碘离子溶液中，普通型不锈钢会立即以点腐蚀，缝隙腐蚀或应力腐蚀破裂的形式受到局部腐蚀的侵蚀。然而，在某些情况下，卤化物的存在会加速均匀腐蚀。特别是在无氧化性的酸中有卤化物存在的情况下更是如此。
在纯硫酸中，254SMO比316L普通型不锈钢具有大得多的抗腐蚀性。但在高浓度时与904L （NO8904）型不锈钢相比，254SMO的抗腐蚀能力则稍弱。在含有氯离子的硫酸中，254SMO 具有最大的抗腐蚀力。
由于可能会发生局部腐蚀和均匀腐蚀，所以316L普通型不锈钢不能用于盐酸中，但是在一般温度下254SMO可以用于稀释的盐酸中。在边界线的以下区域内不必担心发生点腐蚀，
但必须设法避免缝隙腐蚀的存在。
在氟硅酸中（H2SiF4）和氢氟酸（HF）中，普通的不锈钢的耐腐蚀范围是很有限的，而254SMO 则能在相当宽的浓度和温度的范围内应用。
总结一下，254SMO主要优势有四点：
在海水、充气、存在缝隙、低速冲刷条件下，有良好的抗点蚀性能（PREN≥43）和较好的抗应力腐蚀性能，是Ni基合金和钛合金部分领域的代用材料；其次在耐高温或者耐腐蚀的性能上，具有更加优秀的耐高温或者耐腐蚀性能；有较高的含氮量，因此其机械强度比其他种类的奥氏体不锈钢要高，耐磨性高于普通材料；镍含量较低，故性价比相对较高；此外，254SMO还具有很高的延展性和冲击强度，以及良好的可焊接性。
氯离子对不锈钢的腐蚀
氯离子对不锈钢的腐蚀 问题描述：对于奥氏体不锈钢在氯离子环境下的腐蚀，各种权威的书籍均有严格的要求，氯离子含量要小于25ppm，否则就会发生应力腐蚀、孔蚀、晶间腐蚀。但是事实上在工程应用中我们有很多高浓度的氯离子含量的情况下在使用奥氏体不锈钢，因些分析氯离子对不锈钢的腐蚀，采取预防措施，延长使用寿命，或合理选材。 不锈钢的腐蚀失效分析： 1、应力腐蚀失：不锈钢在含有氧的氯离子的腐蚀介质环境产生应力腐蚀。应力腐蚀失效所占的比例高达45 %左右。常用的防护措施：合理选材,选用耐应力腐蚀材料主要有高纯奥氏体铬镍钢,高硅奥氏体铬镍钢,高铬铁素体钢和铁素体—奥氏体双相钢。其中,以铁素体—奥氏体双相钢的抗应力腐蚀能力最好。控制应力：装配时,尽量减少应力集中,并使其与介质接触部分具有最小的残余应力，防止磕碰划伤,严格遵守焊接工艺规范。严格遵守操作规程：严格控制原料成分、流速、介质温度、压力、pH 值等工艺指标。在工艺条件允许的范围内添加缓蚀剂。铬镍不锈钢在溶解有氧的氯化物中使用时,应把氧的质量分数降低到1. 0 ×10 - 6 以下。实践证明,在含有氯离子质量分数为500. 0 ×10 - 6的水中,只需加入质量分数为150. 0 ×10 - 6的硝酸盐和质量分数为0. 5 ×10 - 6亚硫酸钠混合物,就可以得到良好的效果。 2、孔蚀失效及预防措施 小孔腐蚀一般在静止的介质中容易发生。蚀孔通常沿着重力方向或横向方向发展,孔蚀一旦形成,即向深处自动加速。,不锈钢表面的氧化膜在含有氯离子的水溶液中便产生了溶解，结果在基底金属上生成孔径为20μm～30μm小蚀坑这些小蚀坑便是孔蚀核。只要介质中含有一定量的氯离子,便可能使蚀核发展成蚀孔。常见预防措施：在不锈钢中加入钼、氮、硅等元素或加入这些元素的同时提高铬含量。降低氯离子在介质中的含量。加入缓蚀剂,增加钝化膜的稳定性或有利于受损钝化膜得以再钝化。采用外加阴极电流保护,抑制孔蚀。 3、点腐蚀：由于任何金属材料都不同程度的存在非金属夹杂物，这些非金属化合物，在Cl 离子的腐蚀作用下将很快形成坑点腐蚀，在闭塞电池的作用，坑外的Cl离子将向坑内迁移，而带正电荷的坑内金属离子将向坑外迁移。在不锈钢材料中，加Mo的材料比不加Mo的材料在耐点腐蚀性能方面要好，Mo含量添加的越多，耐坑点腐蚀的性能越好。 4.缝隙腐蚀 缝隙腐蚀与坑点腐蚀机理一样，是由于缝隙中存在闭塞电池的作用，导致Cl离子富集而出现的腐蚀现象。这类腐蚀一般发生在法兰垫片、搭接缝、螺栓螺帽的缝隙，以及换热管与管板孔的缝隙部位，缝隙腐蚀与缝隙中静止溶液的浓缩有很大关系，一旦有了缝隙腐蚀环境，其诱导应力腐蚀的几率是很高的。 总结 1：几种不锈钢在含氯(Cl—)水溶液中的适用条件 一、板片材料的选用 （1）注：不含气体、PH值为7(即中性)、流动的含氯水溶液。 （2）奥氏体不锈钢对硫化物(SO2 、SO3)腐蚀有一定的抗力。但是，Ni含量越高，耐蚀性将降低（因生成低熔点NiS）,可能引起硫化物应力腐蚀开裂。硫化物应力腐蚀开 裂同材料的硬度有关，奥氏体不锈钢的硬度应≤HB228；Ni-Mo或Ni–Mo–Cr合金的 硬度不限；碳素钢的硬度应≤HB225； 3）必须注意板片材料与垫片或胶粘剂的相容性。例如，应避免将含氯的垫片或胶粘剂（如氯丁橡胶或以其为溶质的胶粘剂）与不锈钢板片组配,或者将氟橡胶、聚四氟乙烯（PTFE）垫片与钛板板片组配；
超级奥氏体不锈钢性能
超级奥氏体不锈钢性能 1.1 化学成分与金相组织 一些主要高合金奥氏体不锈钢的主要化学成分在表1中给出。其中AL－6X和254 SMO为典型的6钼超级奥氏体不锈钢，而654 SMO为典型的7钼超级奥氏体不锈钢。 超级奥氏体不锈钢的基本金相组织为典型的，百分之百的奥氏体。但由于铬和钼的含量均较高，很有可能会出现些金属中间相，如chi和σ相。这些金属中间相常常会出现在板材的中心部位。但是如果热处理正确，就会避免这些金属中间相的生成，从而得到近百分之百的奥氏体。254 SMO 的金相组织没有任何其它金属中间相。该组织是经在1150～1200C温度下热处理之后得到的。 在使用过程中，如果出现了少量的金属中间相，它们也不会对机械性能和表面的耐腐蚀性能有很大的影响。但是要尽量避免温度范围600～1000C，尤其是在焊接和热加工时。 1.2 机械性能 奥氏体结构一般具有中等的强度和较高的可锻性。在加入一定量的氮之后，除提高了防腐能力外，在保持奥氏体不锈钢可锻性和韧性的同时，高氮超级奥氏体不锈钢还具有很高的机械强度。其屈服强度比普通奥氏体不锈钢要高出50～100％。在室温和较高温度下氮对机械性能的影响分别在 表2和表3有所显示。 如表2和表3所示，在所有温度下机械强度均随氮含量的增加而提高。尽管强度增加了许多，但超级奥氏体不锈钢的延伸率仍然很高。甚至高于许多低合金钢的延伸率。这主要是由于其较高的含氮量和与之相关的另一个特点——高加工硬化率，见图2和图3。因此经冷加工成型的部件就可获得很高的强度。可利用这一特性的用途包括较深井中的管道及螺栓等。和普通奥氏体不锈钢一样，超级奥氏体不锈钢的低温性能也是很好的。超级奥氏体不锈钢的抗撞击及抗断裂能力是很高的，并 且只有在低达－196℃时才会略有下降。 1.3 物理性能 物理性能主要取决于奥氏体结构，同时也部分地取决于材料的化学成分。就是说超级奥氏体不锈钢较普通奥氏体不锈钢，如304或316型，在物理性能方面是没有很大区别的。表4列出不同合 金的一些典型物理性能值。
304不锈钢的腐蚀
304不锈钢的腐蚀 应力腐蚀 应力腐蚀是指零件在拉应力和特定的化学介质联合作用下所产生的低应力脆性断裂现象。 应力腐蚀由残余或外加应力导致的应变和腐蚀联合作用产生的材料破坏过程。应力腐蚀导致材料的断裂称为应力腐蚀断裂。 它的发生一般有以下四个特征：一、一般存在拉应力，但实验发现压应力有时也会产生应力腐蚀。二、对于裂纹扩展速率，应力腐蚀存在临界KISCC，即临界应力强度因子要大于KISCC，裂纹才会扩展。三、一般应力腐蚀都属于脆性断裂。四、应力腐蚀的裂纹扩展速率一般为10- 6～10-3 mm/min，而且存在孕育期，扩展区和瞬段区三部分 应力腐蚀机理的机理一般认为有阳极溶解和氢致开裂 晶间腐蚀 说明:局部腐蚀的一种。沿着金属晶粒间的分界面向内部扩展的腐蚀。主要由于晶粒表面和内部间化学成分的差异以及晶界杂质或内应力的存在。晶间腐蚀破坏晶粒间的结合，大大降低金属的机械强度。而且金属表面往往仍是完好的，但不能经受敲击，所以是一种很危险的腐蚀。通常出现于黄铜、硬铝和一些含铬的合金钢中。不锈钢焊缝的晶间腐蚀是化学工厂的一个重大问题。 晶间腐蚀是沿着或紧靠金属的晶界发生腐蚀。腐蚀发生后金属和合金的表面仍保持一定的金属光泽，看不出被破坏的迹象，但晶粒间结合力显著减弱，力学性能恶化。不锈钢、镍基合金、铝合金等材料都较易发生晶间腐蚀。 不锈钢的晶间腐蚀: 不锈钢在腐蚀介质作用下，在晶粒之间产生的一种腐蚀现象称为晶间腐蚀。产生晶间腐蚀的不锈钢，当受到应力作用时，即会沿晶界断裂、强度几乎完全消失，这是不锈钢的一种最危险的破坏形式。晶间腐蚀可以分别产生在焊接接头的热影响区、焊缝或熔合线上，在熔合线上产生的晶间腐蚀又称刀状腐蚀。 不锈钢具有耐腐蚀能力的必要条件是铬的质量分数必须大于12%。当温度升高时，碳在不锈钢晶粒内部的扩散速度大于铬的扩散速度。因为室温时碳在奥氏体中的熔解度很小，约为0.02%～0.03%，而一般奥氏体不锈钢中的含碳量均超过此值，故多余的碳就不断地向奥氏体晶粒边界扩散，并和铬化合，在晶间形成碳化铬的化合物，如（CrFe）23C8等。但是由于铬的扩散速度较小，来不及向晶界扩散，所以在晶间所形成的碳化铬所需的铬主要不是来自奥氏体晶粒内部，而是来自晶界附近，结果就使晶界附近的含铬量大为减少，当晶界的铬的质量分数低到小于12%时，就形成所谓的“贫铬区”，在腐蚀介质作用下，贫铬区就会失去耐腐蚀能力，而产生晶间腐蚀。 不锈钢的晶间腐蚀 含碳量超过0.03%的不稳定的奥氏体型不锈钢（不含钛或铌的牌号），如果热处理不当则在某些环境中易产生晶间腐蚀。这些钢在425-815℃之间加热时，或者缓慢冷却通过这个温度区间时，都会产生晶间腐蚀。这样的热处理造成碳化物在晶界沉淀（敏化作用），并且造成最邻近的区域铬贫化使得这些区域对腐蚀敏感。敏化作用
254SMO奥氏体不锈钢
一、254SMO（S31254）简介： 254SMO是一种奥氏体不锈钢。由于它的高含钼量，故具有很高的耐点腐蚀和耐缝隙腐蚀性能。这种牌号的不锈钢是为用于诸如海水等含有卤化物的环境中而研制和开发的。 254SMO也具有良好的抗均匀腐蚀性。特别是在含卤化物的酸中，该钢要优于普通不锈钢。其C含<0.02%，因此叫纯奥氏体不锈钢（<0.01%又叫超级奥氏体不锈钢） 二、254SMO（S31254）世界牌号对照： 三、254SMO（S31254）化学成分： 四、254SMO（S31254）性能： 254SMO(S31254，F44，1.4547)不锈钢是一种高耐腐蚀超级奥氏体不锈钢，针对卤化物和酸的环境而开发，广泛用于高浓度氯离子介质、海水等苛刻工况环境。 1.大量的现场实验和广泛的使用经验表明，甚至在略高的温度下，254SMO在海水中也具有很高的耐缝隙腐蚀的性能只有很少种类的不锈钢具有这种性能。 2. 254SMO在诸如纸业漂白生产所需的酸性溶液和氧化性卤化物溶液中的耐腐蚀能力可与耐腐蚀力强的镍基合金和钛合金相比美。
3.由于254SMO具有较高的含氮量，因此其机械强度比其他种类的奥氏体不锈钢要高。此外，254SMO还具有很高的延展性和冲击强度以及良好的可焊接性。 4. 254SMO的高含钼量能使其在退火时有较高的氧化速度，从而在酸洗后具有比普通不锈钢 更粗糙的表面。但这对该钢的抗腐蚀性没有不利的影响。 配套焊材：ERNiCrMo-3焊丝，ENiCrMo-3焊条 五、254SMO（S31254）常用领域： 1.海洋：海域环境的海洋构造物，海水淡化，海水养殖，海水热交换等。 2.环保领域：火力发电的烟气脱硫装置，废水处理等。 3.能源领域：原子能发电，煤炭的综合利用，海潮发电等。 4.石油化工领域：炼油，化学化工设备等。 5.食品领域：制盐，酱油酿造等。 6.高浓度氯离子环境：造纸工业，各种漂白装置
常用不锈钢化学成分.
常用不锈钢化学成分 钢号国内号 各化学成分含量（%） C Cr Ni Ti Mn Si S Mo P Al Cu Fe 3040Cr19Ni9≤0.0818.0～20.08.0～10.5——≤2.00≤1.00≤0.030≤0.045————余量304L00Cr19Ni11≤0.0318.0～20.09.0～13.0——≤2.00≤1.00≤0.030≤0.045余量309S0Cr23Ni13≤0.0822.0～24.012.0～15.0——≤2.00≤1.00≤0.030≤0.035————余量3160Cr17Ni12Mo2≤0.0816.0～18.010.0～14.0——≤2.00≤1.00≤0.030 2.0～3.0≤0.045————余量316L00Cr17Ni14Mo2≤0.0316.0～18.012.0～15.0——≤2.00≤1.00≤0.030 2.0～3.0≤0.045————余量3211Cr18Ni9Ti≤0.1217.0～19.08.00～11.0≥5×C≤2.00≤1.00≤0.030≤0.035————余量322≤0.1216.0～18.0 6.00～8.00 1.00≤2.00≤1.00≤0.030≤0.045 1.00——余量332≤0.0819.0～23.030.0～40.0≤0.60≤2.00≤0.75≤0.030≤0.040≤0.60——余量4301Cr17≤0.1216.0～18.0≤0.60——≤1.00≤0.75≤0.030≤0.035——余量430LX1Cr17(铁素体)≤0.0316.0～19.0≤0.600.1～1.0≤1.00≤0.75≤0.030≤0.040——余量英格莱600≤0.1514.0～17.0≥72.0——≤1.00≤0.50≤0.015————≤0.506～10英格莱801≤0.0520.5032.0 1.10——————————0.15余量英格莱8250Cr21Ni42Mo3Cu2Ti≤0.0219.5～23.538.0～46.00.6～1.2≤1.00≤0.50≤0.030 2.5～3.5——≤0.20 1.5～3.022.0min 英格莱840≤0.0818.0～22.018.0～22.0—— 1.00 1.00————≤0.60——余量334≤0.0818.0～22.018.0～22.0≤0.60≤2.00≤0.75≤0.030≤0.040≤0.60——余量NAS840≤0.0818.0～22.018.0～22.0≤0.60余量310S0Cr25Ni20≤0.0824.0～26.019.0～22.0——≤2.00≤1.50≤0.030≤0.045————余量840REP≤0.0824.0～26.019.0～22.0——余量英格莱8001Cr21Ni33AlTi≤0.1019.0～23.030.0～35.00.40≤1.50≤1.00≤0.015——0.15～0.6≤0.7539.5min NAS800≤0.1019.0～23.030.0～35.00.15～0.6余量钢号国内号C Cr Ni Ti Mn Si S Mo P Al Cu Fe 注：钢号是美国命名法 各成分作用：C含量增加，合金硬度和耐磨性都增大，而塑性跟韧性减小； Si抗氧化；Mn在奥氏体中可耐磨，韧性好；P、S为有害杂质，P冷脆，S热脆； Cr、Ni、Mo具有抗蚀性，Ni只有与Cr一起才起作用；Al抗氧化；Cu耐蚀。
氯离子对不锈钢腐蚀的机理
氯离子对不锈钢腐蚀的机理 在化工生产中,腐蚀在压力容器使用过程中普遍发生,是导致压力容器产生各种缺陷的主要因素之一。普通钢材的耐腐蚀性能较差,不锈钢则具有优良的机械性能和良好的耐腐蚀性能。Cr 和Ni 是不锈钢获得耐腐蚀性能最主要的合金元素。Cr 和Ni 使不锈钢在氧化性介质中生成一层十分致密的氧化膜,使不锈钢钝化,降低了不锈钢在氧化性介质中的腐蚀速度,使不锈钢的耐腐蚀性能提高。氯离子的活化作用对不锈钢氧化膜的建立和破坏均起着重要作用。虽然至今人们对氯离子如何使钝化金属转变为活化状态的机理还没有定论,但 大致可分为2 种观点。 成相膜理论的观点认为,由于氯离子半径小,穿透能力强,故它最容易穿透氧化膜内极小的孔隙,到达金属表面,并与金属相互作用形成了可溶性化合物,使氧化膜的结构发生变化,金属产生腐蚀。 吸附理论则认为,氯离子破坏氧化膜的根本原因是由于氯离子有很强的可被金属吸附的能力,它们优先被金属吸附,并从金属表面把氧排掉。因为氧决定着金属的钝化状态,氯离子和氧争夺金属表面上的吸附点,甚至可以取代吸附中的钝化离子与金属形成氯化物,氯化物与金属表面的吸附并不稳定,形成了可溶性物质,这样 导致了腐蚀的加速。 电化学方法研究不锈钢钝化状态的结果表明,氯离子对金属表面的活化作用只出现在一定的范围内,存在着1 个特定的电位值,在此电位下,不锈钢开始活化。这个电位便是膜的击穿电位,击穿电位越大,金属的钝态越 稳定。因此,可以通过击穿电位值来衡量不锈钢钝化状态的稳定性以及在各种介质中的耐腐蚀能力。 2 应力腐蚀失效及防护措施 2. 1 应力腐蚀失效机理 其中在压力容器的腐蚀失效中,应力腐蚀失效所占的比例高达45 %左右。因此,研究不锈钢制压力容器的应力腐蚀失效显得尤为重要。所谓应力腐蚀,就是在拉伸应力和腐蚀介质的联合作用下而引起的低应力脆性断 裂。应力腐蚀一般都是在特定条件下产生: ①只有在拉应力的作用下。 ②产生应力腐蚀的环境总存在特定的腐蚀介质,不锈钢在含有氧的氯离子的腐蚀介质及H2SO4 、H2S 溶 液中才容易发生应力腐蚀。 ③一般在合金、碳钢中易发生应力腐蚀。研究表明,应力腐蚀裂纹的产生主要与氯离子的浓度和温度有关。 压力容器的应力来源: ①外载荷引起的容器外表面的拉应力。 ②压力容器在制造过程中产生的各种残余应力,如装配过程中产生的装配残余应力,制造过程中产生的焊接残余应力。在化工生产中,压力容器所接触的介质是多种多样的,很多介质中含有氯离子,在这些条件下,压力容器就发生应力腐蚀失效。铬镍不锈钢在含有氧的氯离子的水溶液中,首先在金属表面形成了一层氧化膜,它阻止了腐蚀的进行,使不锈钢钝化。由于压力容器本身的拉应力和保护膜增厚带来的附加应力,使局部地区的保护膜破裂,破裂处的基体金属直接暴露在腐蚀介质中,该处的电极电位比保护膜完整的部分低,形成了微电池的阳极,产生阳极溶解。因为阳极小、阴极大,所以阳极溶解速度很大,腐蚀到一定程度后,又形成新的保护膜,但在拉应力的作用下又可重新破坏,发生新的阳极溶解。在这种保护膜反复形成和反复破裂过程中,就会使某些局部地区的腐蚀加深,最后形成孔洞,而孔洞的存在又造成应力集中,更加速了孔洞表面的塑性变形和保护膜的破裂。这种拉应力与腐蚀介质的共同作用便形成了应力腐蚀裂纹。 2. 2 应力腐蚀失效的防护措施 控制应力腐蚀失效的方法,从内因入手,合理选材,从外因入手,控制应力、控制介质或控制电位等。实际情况 千变万化,可按实际情况具体使用。 （1）选用耐应力腐蚀材料 近年来发展了多种耐应力腐蚀的不锈钢,主要有高纯奥氏体铬镍钢,高硅奥氏体铬镍钢,高铬铁素体钢和铁素
元素含量对奥氏体不锈钢性能的影响
元素含量对奥氏体不锈钢性能的影响奥氏体不锈钢含有较多的Cr、Ni、Mn、N等元素。与铁素体不锈钢和马氏体不锈钢相比，奥氏体不锈钢除了具有较高的耐腐蚀性外，还有许多优点。它具有很高的塑性，容易加工变形成各种型材，如薄板、管材等；加热时没有同素异构转变，即没有γ和α之间的相变，焊接性好；低温韧性好，一般情况下没有冷脆倾向；奥氏体不锈钢不具有磁性。由于奥氏体不锈钢的再结晶度比铁素体不锈钢的高，所以奥氏体不锈钢还可以用于550℃以上工作的热强钢。 奥氏体不锈钢是应用最广的不锈钢，约占不锈钢总产量的2/3。由于奥氏体不锈钢具有优异的不锈钢酸性、抗氧化性、高温和低温力学性能、生物相容性等，所以在石油、化工、电力、交通、航天、航空、航海、能源以及轻工、纺织、医学、食品等工业上广泛应用。 1.高钼（Mo＞4%）奥氏体不锈钢 高钼奥氏体不锈钢的典型代表是：00Cr18Ni16Mo5和00Cr18Ni16Mo5N。因为含钼量高，所以在耐还原性酸和耐局部腐蚀方面性能有很大提高，可用于更加苛刻的腐蚀环境中。含氮00Cr18Ni16Mo5N钢，由于氮的加入，奥氏体更加稳定，由于铁素体的生成，σ（χ）等脆性相的析出受到一定抑制。 00Cr20Ni25Mo4.5Cu由于此钢含有更高的Cr、Ni、Mo等元素，加之Mo与Cu的复合作用，使00Cr20Ni25Mo4.5Cu既在含Cl离子的水介质中耐点蚀、缝隙腐蚀和应力腐蚀的能力有显著提高，图1～图4系在不同温度H2SO4、H3P O4和含F-50%H3P O4中
耐全面腐蚀和在氯化物水介质中耐应力腐蚀的实验结果。可以看出00Cr20Ni25Mo4.5Cu 比18-12-2型不锈钢的耐蚀范围有所扩大。 图1 00Cr20Ni25Mo4.5Cu 在H 2SO 4中的腐蚀 图2 00Cr20Ni25Mo4.5Cu 在H 3PO 4 中的腐蚀(≤0.1mm/a) 图3 00Cr20Ni25Mo4.5Cu 在50℃含HF 的50%P 2O 5溶液中的腐蚀
超级奥氏体254SMO、S31254不锈钢的耐腐蚀应用和四点优势
超级奥氏体254SMO、S31254不锈钢的耐腐蚀应用和四点优势 超级奥氏体254SMO不锈钢，德标牌号为1.4547，UNS牌号为S31254，为标准六钼合金钢的一种。该超级奥氏体不锈钢针对卤化物和酸的环境中开发。 254SMO的含碳量很低，这意味着因加热而引起碳化物析出的危险性是很小。该钢即使在600-1000摄氏度下经一小时敏化处理后仍能通过施特劳斯晶间腐蚀试验（Strauss Test ASTMA262规程E法）。但是，由于该钢的高合金含量，在上述温度范围内金属中间相有可能在晶粒边界上析出。这些沉淀物不会使该钢在腐蚀性介质中应用时有发生晶间腐蚀的危险。因此可进行焊接而不会发生间晶腐蚀（配套焊条为ENICRMO-3，配套焊丝为ERNICRMO-3）。有一点需要注意：在热的浓硝酸中，这些沉淀物可能在热影响区内引起晶间腐蚀。 在含有诸如氯化物，溴化物或碘离子溶液中，普通型不锈钢会立即以点腐蚀，缝隙腐蚀或应力腐蚀破裂的形式受到局部腐蚀的侵蚀。然而，在某些情况下，卤化物的存在会加速均匀腐蚀。特别是在无氧化性的酸中有卤化物存在的情况下更是如此。 在纯硫酸中，254SMO比316L普通型不锈钢具有大得多的抗腐蚀性。但在高浓度时与904L （NO8904）型不锈钢相比，254SMO的抗腐蚀能力则稍弱。在含有氯离子的硫酸中，254SMO 具有最大的抗腐蚀力。 由于可能会发生局部腐蚀和均匀腐蚀，所以316L普通型不锈钢不能用于盐酸中，但是在一般温度下254SMO可以用于稀释的盐酸中。在边界线的以下区域内不必担心发生点腐蚀，
但必须设法避免缝隙腐蚀的存在。 在氟硅酸中（H2SiF4）和氢氟酸（HF）中，普通的不锈钢的耐腐蚀范围是很有限的，而254SMO 则能在相当宽的浓度和温度的范围内应用。 总结一下，254SMO主要优势有四点： 在海水、充气、存在缝隙、低速冲刷条件下，有良好的抗点蚀性能（PREN≥43）和较好的抗应力腐蚀性能，是Ni基合金和钛合金部分领域的代用材料；其次在耐高温或者耐腐蚀的性能上，具有更加优秀的耐高温或者耐腐蚀性能；有较高的含氮量，因此其机械强度比其他种类的奥氏体不锈钢要高，耐磨性高于普通材料；镍含量较低，故性价比相对较高；此外，254SMO还具有很高的延展性和冲击强度，以及良好的可焊接性。
奥氏体不锈钢化学成份和该成份对其组织性能影响
1.碳的影响： 碳在奥氏体不锈钢中是强烈形成并稳定奥氏体且扩大奥氏体区的元素，碳形成奥氏体的能力为镍的30倍。钢中随着含碳量增加，奥氏体不锈钢强度也随之提高。此外，还能提高奥氏体不锈钢在高浓氯化物（如42%MgCl2沸腾溶液）中的耐应力腐蚀性能。但是在奥氏体不锈钢中，碳通常被视为有害元素，因为在焊接或加热到450度到850度，碳可以和钢中的铬形成Cr23C6型碳化物。导致局部铬贫化，使钢的耐晶间腐蚀性能下降。20世纪60年代以来新发展的铬镍奥氏体不锈钢，为含碳量小于0.03%或0.02%的超低碳型不锈钢。因此，在冷、热加工及焊接与碳弧气刨时应防止不锈钢表面增碳，以免铬的碳化物析出。 2.铬的影响： 在奥氏体不锈钢中，铬是强烈形成并稳定铁素体的元素，可以缩小奥氏体区。在铬镍奥氏体不锈钢中，当碳含量为0.1%，铬含量为18%时，为获得稳定单一奥氏体组织，所需镍的含最最低为8%，铬能增大碳的溶解度而降低铬的贫化度，因而提高铬含量对奥氏体不锈钢的耐晶间腐蚀是有益的。铬还能极有效地改善奥氏体不锈钢的耐点蚀及缝隙腐蚀性能。因此铬对奥氏体不锈钢性能影响最大的是耐蚀性。铬可提高钢的耐氧化性介质和酸性氯化物介质的性能，在镍、钼、铜的复合作用下，铬可提高钢耐一些还原性介质、如有机酸、碱介质的性能。 3.镍的影响： 奥氏体不锈钢中主要合金元素镍，其主梌用是形成并稳定奥氏体，获得完全奥氏体组织，使强有良好的强度、塑性和韧性并具有优良的冷、热加工性、可焊性及低温与无磁性，镍还可以显著降低奥氏体不锈钢的冷加工硬化倾向。由于镍能改善铬的氧化膜成份、结构和性能，从而提高奥氏体不锈钢耐氧化性介质的性能。但是降低了钢的抗高温硫化性能，这是由于钢中晶界处形成低熔点硫化镍所致。 4.钼的影响： 钼的作用主要是提高钢在还原性介质（比如H2So4、H2PO4以及一些有机酸和尿素环境）的耐蚀性，并提高钢的耐点蚀及缝隙腐蚀等性能。含钼不儿钢的热加工性比不含钼的差，钼含量越高，热加工越坏。另外含钼奥氏体不锈钢中容易形成X（σ)沉淀，这会恶化钢的塑性和韧性。钼的耐点蚀和耐缝隙腐蚀能力相当于铬的3倍左右。 5.氮的影响： 氮日益成为铬镍氮奥氏体不锈钢的重要合金元素，氮能提高钢的耐局部腐蚀（耐晶间腐蚀、点蚀和缝隙腐蚀）性，氮形成奥氏体的能力与碳相当，约为镍的30倍。作为间隙元素的氮，其固溶强化作用很强，因为它的加入可以显著提搞奥氏体不锈钢的强度。每加入0.1%氮可使铬镍奥氏体不锈钢的室温强度提高60～100MPa。在酸介质中，氮可提高奥氏体不锈钢的耐一般腐蚀能力，适量的氮还可提高敏经态奥氏体不锈钢的耐晶间腐蚀能力。在氯化物环境中，氮提高奥氏体不锈钢耐点蚀和缝隙腐蚀性能十分显著。 6.铜的影响： 铜能显著降低铬镍奥氏体不锈钢的冷作硬化倾向，提高冷国工成型性能。奥氏体不锈钢中的铜含量为1%～4%时，铜对钢的组织没有影响，对钢的冷成型性有良好的作用，因此含铜的奥氏体锈钢多用于要求冷作的一些用途中，铜可以显著降低热加工性，特别是当奥氏休不锈钢中含镍量较低时更为明显，因此当钢中铜含量较高时，镍含量应相应提高。
奥氏体不锈钢在Cl~-介质中应力腐蚀研究
奥氏体不锈钢在Cl-介质中应力腐蚀研究 郦建立Ξ(抚顺石油学院) 王宽福 (浙江大学) 摘 要 评述了奥氏体不锈钢在氯化物介质中应力腐蚀开裂。从环境、冶金和力学等方面论述了SCC的主要因素,综合论述了控制奥氏体不锈钢SCC的工程参量和安全评定的方法。提出了预防奥氏体不锈钢应力腐蚀的一些措施。 关键词 奥氏体不锈钢 应力腐蚀 工程参量 奥氏体不锈钢(304,316)以其优异的耐蚀性和较好的加工性,在化工、石油、动力工业和核工业等部门得到广泛的应用,然而其SCC(Stress Corrosion Cracking)破坏的几率也随之增大。化工设备失效中SCC的失效占1/4,其中奥氏体不锈钢设备SCC失效要占其1/2[1],而且大部分由含Cl-介质环境引起。因此对奥氏体不锈钢氯化物开裂进行了大量的研究[2～9]。 本文综述了奥氏体不锈钢SCC的主要影响因素、工程参量及安全评定的方法,并提出了一些预防措施。 1 奥氏体不锈钢Cl2环境开裂影响因素 1.1 环境因素 1.1.1 介质和浓度 引起奥氏体不锈钢SCC破裂的介质,认为一般限于Cl-、F-、Br-、H2S x O6、H2S和NaOH等几种。介质浓度越高,奥氏体不锈钢发生SCC的敏感性增加。工程实际表明开裂常发生在温度高的部位,特别是热传递速度大、易发生干湿交替的部位[10,11]。曾发现隔热层中浸出微量的Cl-引起SCC。Staehle[12]发现汽相部位产生破裂的Cl-浓度较低,而液相则需要较高的Cl-浓度。在实际工况中,设备的许多局部部位Cl-的浓度因设备结构和其所处环境条件的变化而提高,使较低Cl-浓度的介质也发生奥氏体钢的SCC,这给确定Cl-SCC的敏感性的浓度上限带来困难。 若在Cl-溶液中加入一些氧化剂(Fe3+, Cu2+,O2),将缩短破裂时间[13]。有研究表明,Cl-溶液若能完全除去氧,SCC将不会发生。卤化物中除Cl-外,F-和Br-同样具有SCC敏感性,但认为I-对Cl-溶液的SCC有缓蚀作用[14]。阳离子的种类对SCC也有影响,Thomas[15]认为MgCl2溶液促进SCC的作用比NaCl强。 1.1.2 温度 奥氏体不锈钢含Cl-溶液发生SCC破裂敏感性随温度升高而增大。SCC开裂温度也是一个重要参数。Truman[16]认为,奥氏体不锈钢在室温下一般不发生氯化物开裂。Money[17]也证实只有严重敏化的奥氏体不锈钢才发生IGSCC(Intergranular Stress Corrosion Cracking)。传统的工程观点认为,温度高于50℃时,在腐蚀环境中经长期暴露的材料有可能发生氯化物开裂。氯化物开裂与温度的下限有一定的依赖关系,但 601 化 工 机 械 1998年Ξ郦建立,男,1967年11月生,博士生。辽宁省抚顺市,113001。
254SMO、S31254
（上海商虎有色金属有限公司） 技术顾问：潘工电话：□1□5□8□0□1□8□5□9□9□1□4 产品编号：003 产品名称：超级奥氏体不锈钢 254SM0(中国牌号F44) 产品特性：是一种耐蚀性超级奥氏体不锈钢，针对卤化物和酸的环境中开发，广泛用于高浓度氯离子介质，海水等苛刻工况环境。 产品应用： 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、过滤洗涤器用的桶缸和压辊等。 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、即使在海水可能不流动的设备中也可以应用。 5. 脱盐工业，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。 254SMO 的耐腐蚀性：254SMO的含碳量很低，这意味着因加热而引起碳化物析出的危险性是很小的。该钢即使在600-1000摄氏度下经一小时敏化处理后仍能通过施特劳斯晶间腐蚀试验（Strauss Test ASTMA262规程E）。但是，由于该钢的高合金含量。在上述温度范围内金属中间相有可能在晶粒边界上析出。这些沉淀物不会使该钢在腐蚀性介质中应用时有发生晶间腐蚀的危险。因此可进行焊接而不会发生间晶腐蚀。但是在热的浓硝酸中，这些沉淀物可能在热影响区内引起晶间腐蚀。在含有诸如氯化物，溴化物或碘离子溶液中普通型不锈钢会立即以点腐蚀，缝隙腐蚀或应力腐蚀破裂的形式受到局部腐蚀的侵蚀。然而，在某些情况下，卤化物的存在会加速均匀腐蚀。特别是在无氧化性的酸中有卤化物存在的情况下更是如此。在纯硫酸中，254SMO比316普通型不锈钢具有大得多的抗腐蚀性。但在高浓度时与904L（NO8904）型不锈钢相比，254SMO的抗腐蚀能力则稍弱。在含有氯离子的硫酸中，254SMO具有最大的抗腐蚀力。由于可能会发生局部腐蚀和均匀腐蚀，所以316普通型不锈钢不能用于盐酸中，但是在一般温度下254SMO可以用于稀释的盐酸中。在边界线的以下区域内不必担心发生点腐蚀。但必须设法避免缝隙的存在。在氟硅酸中（H2SiF4）和氢氟酸（HF）中，普通的不锈钢的耐腐蚀范围是很有限的，而254SMO则能在相当宽的浓度和温度的范围内应用。 254SMO 的金相结构：254SMO为面心立方晶格结构。为了获得奥氏体组织结构，254SMO 一般是在1150-1200摄氏度的温度下退火的。在某些情况下，材料中心可能有金属中间相（χ相和α相）的痕迹。但在一般情况下，它们对冲击强度和抗腐蚀能力都没有不良影响。当放置在600-1000摄氏度的范围内时，这些相可能在晶粒边界上析出。
301系列不锈钢化学成分
301系列不锈钢化学成 分 https://www.360docs.net/doc/222116498.html,work Information Technology Company.2020YEAR
SUS301不锈钢-1Cr17Ni7 不锈钢材质性能及用途介绍 SUS301(L)-1Cr17Ni7对比304含有低Ni，Cr及高N成分，301 不锈钢在形变时呈现出明显的加工硬化现象。被用于要求较高强度的各种场合。根据粗压延可以达到的高强度化，对比Steel Al有优秀的高温强度，抗疲劳强度及耐腐蚀性，使用在电车上达到重量轻，优秀的稳定性及经济性（301L） 化学成分：（单位：wt％） 301特性及用途： 机械性能： 301（L）— 1Cr17Ni7 —相对304含有低Ni，Cr及高N成分，经过粗压延可以达到高强度化 —相对碳钢，铝有优秀的高温强度，抗疲劳强度及耐腐蚀性，使用在电车上可以减轻重量 ● 简介 301是一种亚稳奥氏体不锈钢，在充分固溶的条件下，具有完全奥氏体组织。在奥氏体不锈钢中，301是最易冷变形强化的钢种，通过冷变形加工可使钢的强度、硬度提高，并且保留足够的塑、韧性，加之此钢在大气条件下具有良好的耐锈性，但在还原性介质耐蚀性欠佳，在酸碱盐等化工介质耐蚀性较差，因此不推荐用于腐蚀苛刻的环境。301主要以冷加工状态应用于承受较高负荷，又希望减轻装备重量和不生锈的设备部件。此外，此钢在受外力撞击时易产生加工硬化可吸收更多的撞击能量，对设备和人员将提供更可靠的安全保障。 ● ●工艺性能
热加工工艺性能良好，可生产棒、板、管、带等冶金产品，热加工温度范围：1150～850℃，软化退火温度1050～1100℃。301焊接性良好，冷轧薄板焊接后在焊缝区产生低强度区。 ● 301L 在301基础上降低C的含量，改善耐晶间腐蚀，添加N，弥补C量下降引起的强度下降。
AL-6XN等超级奥氏体不锈钢性能
254SMO、AL－6XN等超级奥氏体不锈钢性能 1.1 化学成分与金相组织 一些主要高合金奥氏体不锈钢的主要化学成分在表1中给出。其中AL－6XN 和254 SMO为典型的6钼超级奥氏体不锈钢，而654 SMO为典型的7钼超级奥氏体不锈钢。 超级奥氏体不锈钢的基本金相组织为典型的，百分之百的奥氏体。但由于铬和钼的含量均较高，很有可能会出现些金属中间相，如chi和σ相。这些金属中间相常常会出现在板材的中心部位。但是如果热处理正确，就会避免这些金属中间相的生成，从而得到近百分之百的奥氏体。254 SMO 的金相组织没有任何其它金属中间相。该组织是经在1150～12000C温度下热处理之后得到的。 在使用过程中，如果出现了少量的金属中间相，它们也不会对机械性能和表面的耐腐蚀性能有很大的影响。但是要尽量避免温度范围600～10000C，尤其是在焊接和热加工时。 1.2 机械性能 奥氏体结构一般具有中等的强度和较高的可锻性。在加入一定量的氮之后，除提高了防腐能力外，在保持奥氏体不锈钢可锻性和韧性的同时，高氮超级奥氏体不锈钢还具有很高的机械强度。其屈服强度比普通奥氏体不锈钢要高出50～100％。在室温和较高温度下氮对机械性能的影响分别在表2和表3有所显示。
如表2和表3所示，在所有温度下机械强度均随氮含量的增加而提高。尽管强度增加了许多，但超级奥氏体不锈钢的延伸率仍然很高。甚至高于许多低合金钢的延伸率。这主要是由于其较高的含氮量和与之相关的另一个特点——高加工硬化率，见图2和图3。因此经冷加工成型的部件就可获得很高的强度。可利用这一特性的用途包括较深井中的管道及螺栓等。和普通奥氏体不锈钢一样，超级奥氏体不锈钢的低温性能也是很好的。超级奥氏体不锈钢的抗撞击及抗断裂能力是很高的，并且只有在低达－196℃时才会略有下降。 1.3 物理性能 物理性能主要取决于奥氏体结构，同时也部分地取决于材料的化学成分。就是说超级奥氏体不锈钢较普通奥氏体不锈钢，如304或316型，在物理性能方面是没有很大区别的。表4列出不同合金的一些典型物理性能值。 在结合部位上可能会出现一些变形。虽然镍基合金的热膨胀度一般较低，但其较差的导热性正好将其这一优点抵消。这些物理性能在设计用不锈钢制作部件或不锈钢与其它合金连接时，具有很重要的意义。 2 超级奥氏体不锈钢的耐腐蚀性能 在很大程度上，奥氏体不锈钢的发展是为了满足各种环境中对防腐性能的要求。许多合金曾是被设计用于一种特定环境的，随后其应用范围发展得越来越广泛。因此，对超级奥氏体不锈钢的选用，其耐腐蚀性能是一个很重要的依据。这里主要介绍均匀腐蚀、点蚀、缝隙腐蚀和应力腐蚀破裂。 3.1 均匀腐蚀 提高不锈钢稳定性的最重要合金元素为铬和钼。超级奥氏体不锈钢中这些成分的含量均较高，因此在各种溶液中都显出很好的耐腐蚀性。在有些环境中，硅、铜和钨等元素的添加可进一步提高材料的耐腐蚀性。图1所示是一些奥氏体不锈钢在纯硫酸中的等腐蚀速度曲线图。可以看出，合金含量较高的不锈钢，如904L，254 SMO和654 SMO等，在较大浓度和温度范围内比普通型奥氏体不锈钢，如304和316等，具有更好的耐腐蚀性。该图同时也显示了高硅不锈钢SX具有非常强的，抵抗浓硫酸的能力。
双相不锈钢奥氏体铁素体不锈钢之比较
双相不锈钢奥氏体铁素体不锈钢之比较 所谓双相不锈钢是在其固淬组织中铁素体相与奥氏体相各 占一半，一般最少相的含量也许要达到30%。 由于两相组织的特点，通过正确控制化学成分和热处理工艺，使DSS兼有铁素体不锈钢和奥氏体不锈钢的优点。 与奥氏体不锈钢相比，双相不锈钢的优势如下： （1）屈服强度比普通奥氏体不锈钢高一倍多，且具有成型 需要的足够的塑韧性。采用双相不锈钢制造储罐或压力容器的壁厚要比常用的奥氏体减少30-50%，有利于降低成本。（2）具有优异的耐应力腐蚀破裂的能力，即使是含合金量 最低的双相不锈钢也有比奥氏体不锈钢更高的耐应力腐蚀 破裂的能力，尤其在含氯离子的环境中。应力腐蚀是普通奥氏体不锈钢难以解决的突出问题。 （3）在许多介质中应用最普遍的2205双相不锈钢的耐腐蚀性优于普通的316L奥氏体不锈钢，而超级双相不锈钢具有 极高的耐腐蚀性，再一些介质中，如醋酸，甲酸等甚至可以取代高合金奥氏体不锈钢，乃至耐蚀合金。． （4）具有良好的耐局部腐蚀性能，与合金含量相当的奥氏 体不锈钢相比，它的耐磨损腐蚀和疲劳腐蚀性能都优于奥氏体不锈钢。 （5）比奥氏体不锈钢的线膨胀系数低，和碳钢接近，适合
与碳钢连接，具有重要的工程意义，如生产复合板或衬里等。（6）不论在动载或静载条件下，比奥氏体不锈钢具有更高的能量吸收能力，这对结构件应付突发事故如冲撞，爆炸等，双相不锈钢优势明显，有实际应用价值。 与奥氏体不锈钢相比，双相不锈钢的弱势如下： （1）应用的普遍性与多面性不如奥氏体不锈钢，例如其使用温度必须控制在250摄氏度以下。 （2）其塑韧性较奥氏体不锈钢低，冷，热加工工艺和成型性能不如奥氏体不锈钢。 （3）存在中温脆性区，需要严格控制热处理和焊接的工艺制度，以避免有害相的出现，损害性能。 与铁素体不锈钢相比，双相不锈钢的优势如下： （1）综合力学性能比铁素体不锈钢好，尤其是塑韧性，不象铁素体不锈钢那样对脆性敏感。 （2）除耐应力腐蚀性能外，其他耐局部腐蚀性能都优于铁素体不锈钢。 （3）冷加工工艺性能和冷成型性能远优于铁素体不锈钢。（4）焊接性能也远优于铁素体不锈钢，一般焊前不需预热，焊后不需热处理。 （5）应用范围较铁素体不锈钢宽。 与铁素体不锈钢相比，双相不锈钢的弱势如下： 合金元素含量高，价格相对高，一般铁素体不含镍。
254不锈钢
一、254SMo(S31254，F44，1.4547)超级奥氏体不锈钢概述： 254SMO（S31254，F44，1.4547）是一种超级奥氏体不锈钢。由于它的高含钼量，故具有极高的耐点腐蚀和耐缝隙腐蚀性能。这种牌号的不锈钢是为用于诸如海水等含有卤化物的环境中而研制和开发的。254SMO也具有良好的抗均匀腐蚀性。特别是在含卤化物的酸中，该钢要优于普通不锈钢。其C含<0.03%，因此叫纯奥氏体不锈钢（<0.01%又叫超级奥氏体不锈钢）。超级不锈钢是一种特种不锈钢，首先在化学成分上与普通不锈钢不同，是指含高镍，高铬，高钼的一种高合金不锈钢。其中比较著名的是含6%Mo的254SMo，这类钢具有非常好的耐局部腐蚀性能，在海水、充气、存在缝隙、低速冲刷条件下，有良好的抗点蚀性能（PI≥40）和较好的抗应力腐蚀性能，是Ni基合金和钛合金的代用材料。其次在耐高温或者耐腐蚀的性能上，具有更加优秀的耐高温或者耐腐蚀性能，是304不锈钢不可取代的。另外，从不锈钢的分类上，特殊不锈钢的金相组织是一种稳定的奥氏体金相组织。 由于254SMO（S31254，F44，1.4547）这种特种不锈钢是一种高合金的材料，所以在制造工艺上相当复杂，一般人们只能依靠传统工艺来制造这种特种不锈钢，如灌注，锻造，压延，也可以通过中心打孔，冷轧或冷拔来制作无缝钢管。 二、254SMo(S31254，F44，1.4547)超级奥氏体不锈钢物理性能： 1、254SMO(S31254，F44，1.4547)不锈钢密度：8.24g/cm3，； 2、254SMO(S31254，F44，1.4547)不锈钢熔点：1320-1390 ℃； 3、254SMO(S31254，F44，1.4547)不锈钢磁性：无。 三、254SMo(S31254，F44，1.4547)超级奥氏体不锈钢机械性能： 1、机械性能：抗拉强度：σb≥650Mpa； 2、屈服强度σb≥310Mpa； 3、延伸率：δ≥40%； 4、硬度：182-223（HB）。 四、254SMo(S31254，F44，1.4547)超级奥氏体不锈钢耐腐蚀性： 254SMO(S31254，F44，1.4547)不锈钢是一种高耐腐蚀超级奥氏体不锈钢，针对卤化物和酸的环境而开发，广泛用于高浓度氯离子介质、海水等苛刻工况环境。在酸性介质的各种工业场合，特别是在含卤化物的酸中，254SMO要远远优于其它不锈钢，某些情况下可以和哈氏合金以及钛相媲美。较低的含碳量和高钼含量，使其具有较好的耐点腐蚀和耐缝隙腐蚀性能、优秀的耐晶间腐蚀能力，是一种高性价比不锈钢，在国内外化工、脱硫环保等领域广泛使用。 五、254SMo(S31254，F44，1.4547) 超级奥氏体不锈钢配套焊材：焊丝：ERNiCrMo-3，焊条：ENiCrMo-3。
焊接工艺对奥氏体不锈钢应力腐蚀行为的影响
焊接工艺对奥氏体不锈钢应力腐蚀行为的影响 赵尔冰1 ，张亦良2 ，陈鴒志1 ( 1． 北京市朝阳区特种设备检测所，北京 100122; 2． 北京工业大学 机械工程与应用电子技术学院，北京 100124) 摘 要: 针对氯离子环境中奥氏体不锈钢焊缝较高的焊接残余应力极易引发应力腐蚀开裂的普遍性工程难题， 对国产 304、316 L 、德国 304 钢 3 种材料的不同焊接工艺进行了系列应力腐蚀实验研究． 焊接工艺包括手工焊条 电弧焊及 CO 2 保护药芯电弧焊、焊后空冷及浇水速冷，取样位置包括母材、焊缝起弧及收弧． 通过 100 多个试样 的应力腐蚀对比实验，研究了各种工艺之间的优劣，拟合了 2 种材料在沸腾氯化镁环境中应力 － 寿命的数学关 系． 结果表明，对应力腐蚀寿命而言，316 L 是 304 钢的 15 倍以上、焊接起弧点高于收弧点、对接焊缝高于角焊 缝; 焊后速冷工艺可提高焊接接头抗应力腐蚀能力． 关键词: 奥氏体不锈钢; 起弧; 收弧; 水冷处理; 氯离子应力腐蚀 中图分类号: O 346. 2 + 2; T G174. 3 + 6; R187 + 5 文献标志码: A 文章编号: 0254 － 0037( 2011) 11 － 1601 － 06 为了满足卫生要求，医疗、卫生和食品行业使用的灭菌器一般采用奥氏体不锈钢制造． 进口灭菌器寿 命一般为 10 a 以上［1－2］ ，而国产灭菌器短时间内开裂报废的现象十分普遍，已经成为行业一大难题，在造 成医疗成本居高不下的同时，对医疗卫生安全产生极大隐患． 作者曾对开裂的灭菌器进行失效分析，结果 表明开裂原因为典型的氯离子应力腐蚀 ［3－4］ ，开裂灭菌器及金相、断口形貌见图 1、 2． 图 1 灭菌器内腔开裂 F i g ． 1 I nn e r surface of the s t e r i l i z e r 图 2 典型的应力腐蚀特征 F i g ． 2 T y p i c a l feature of s t r e ss c o rr os i o n 虽然采用铁素体、马氏体或双相不锈钢可以解决应力腐蚀问题，但考虑到制造工艺和制造成本，国内 外设备制造单位仍然选用奥氏体不锈钢． 该材料的最大问题是氯离子应力腐蚀，主要影响因素为拉应力 水平和氯离子浓度［5－6］ ，其中残余应力是最主要的影响因素，目前对有效降低焊接残余应力虽然已经做了 一些工作 ［7－11 ］ ，但研究成果的实用性仍较为欠缺． 针对灭菌器裂纹主要出现在焊缝及热影响区的特征［3］ ，鉴于目前氯离子应力腐蚀数据较少、尤其缺 乏不同焊接工艺的影响、不同材料与实际工况对比实验的现状，本文立足于通过对 3 种不同材料、不同焊 接工艺、不同焊后处理工艺等系列应力腐蚀实验，得到相应的应力腐蚀断裂寿命，比较不同材料及不同工 艺的应力腐蚀特征，找出焊后的薄弱环节，提出防止应力腐蚀的有效措施，为工艺改造提供基础实验依据． 收稿日期: 2009-07-13． 基金项目: 北京市朝阳区社会发展项目( SF0702) ． 作者简介: 赵尔冰( 1963—) ，男，河北平山人，高级工程师．