由于不銹鋼類型多,列入標準的牌號多,同時尚有大量廣泛使用的非標準牌號,這些牌號性能各異,因此恰如其分地選擇適用的不銹鋼牌號的難度很大。它涉及到材料學、腐蝕學以及工程學等多種學科的專門知識,除此以外,工程經驗是合理選用不(bu)銹鋼不可缺少的重要條件。
1. 必(bi)備條件
對不銹鋼部件(jian)或設(she)備用材的合理選擇應必備下述條件(jian)和學科知(zhi)識。
①. 服(fu)役(yi)條件
不銹(xiu)鋼部(bu)件或設(she)備(bei)的(de)服役條(tiao)件包括(kuo)腐蝕介質成分、溫度、壓力、受(shou)力狀態(tai)、預期(qi)壽命等,是選擇適用(yong)不銹(xiu)鋼的(de)先決條(tiao)件。充分了解部(bu)件的(de)使(shi)用(yong)條(tiao)件,是合理選擇不銹(xiu)鋼必備(bei)的(de)首要條(tiao)件。
②. 深入了解(jie)不銹鋼(gang)性能和相關(guan)數據
應(ying)根據部(bu)件(jian)(jian)或(huo)設備的工作條(tiao)件(jian)(jian)選擇不銹(xiu)鋼材料,選材者應(ying)對各(ge)類不銹(xiu)鋼性(xing)能(neng)、限制(zhi)其使用的環境因素,是否(fou)易于購得等知(zhi)識有較(jiao)全面(mian)的了(le)解,方能(neng)有針對性(xing)地(di)進行(xing)選擇。
③. 工(gong)程實踐(jian)經驗
同類服(fu)役條(tiao)件下(xia),不(bu)銹鋼材料(liao)實際(ji)使用經驗是合理選(xuan)材的(de)重(zhong)要依據,應(ying)特別予以重(zhong)視。
④. 模擬試驗數據
在(zai)許多腐蝕環境下,在(zai)沒有實(shi)際使(shi)用(yong)經(jing)驗(yan)的條件下,實(shi)驗(yan)室模擬試驗(yan)數據(ju)或(huo)現場掛片數據(ju)往往是合理選用(yong)不銹鋼材料的關鍵(jian)數據(ju)。
2. 合理(li)選擇不銹(xiu)鋼的(de)相關因(yin)素
不(bu)銹鋼的力學性能(neng),耐(nai)蝕性,物理性能(neng)和工藝性能(neng)等材料因素和材料的使用(yong)(yong)條件,包括溫度、腐蝕介質成分、受力狀態、預期使用(yong)(yong)壽命(ming)等服役條件是(shi)制約不(bu)銹鋼選用(yong)(yong)時必須認(ren)真考慮(lv)的兩大決定因素。
①. 與材料(liao)性能相關的(de)材料(liao)因素
不銹鋼的(de)(de)耐(nai)蝕(shi)性(xing)(xing)、力學性(xing)(xing)能(neng)(neng)、物理性(xing)(xing)能(neng)(neng)、工藝(yi)性(xing)(xing)能(neng)(neng)是材料(liao)的(de)(de)本質所決定的(de)(de),是不銹鋼的(de)(de)內在(zai)性(xing)(xing)能(neng)(neng),它們決定了一個材料(liao)的(de)(de)應用范圍。
耐蝕性: 耐蝕性包括不銹性和在酸、堿、鹽等腐蝕介質中的耐均勻腐蝕和耐局部腐蝕性能以及在高溫下耐氧化、抗硫化、氯化和氟化的性能。
作(zuo)為耐(nai)蝕(shi)結構材料,耐(nai)蝕(shi)性是決定是否選用的(de)重(zhong)要指標,如(ru)(ru)果鋼(gang)的(de)耐(nai)蝕(shi)性不能滿足(zu)使用要求(qiu),其他性能無論如(ru)(ru)何優越,也(ye)不能予以(yi)考慮(lv)。
在僅(jin)僅(jin)是均勻腐(fu)蝕的環(huan)境下,目前可以遵(zun)循的是耐(nai)蝕性的10級標(biao)準,見表(biao)3-1。
究竟選(xuan)(xuan)用(yong)哪種耐蝕(shi)(shi)(shi)等(deng)級的(de)(de)(de)(de)牌號,要(yao)(yao)考(kao)慮設(she)備的(de)(de)(de)(de)制(zhi)造難易(yi)程度、維(wei)修是否(fou)方(fang)便(bian)、預(yu)期使用(yong)壽(shou)命、由此設(she)備所生產的(de)(de)(de)(de)產品質量要(yao)(yao)求(qiu)(qiu)(qiu)(雜質、顏色、純度)以(yi)(yi)及價格等(deng)諸多因素(su)。通常,對使用(yong)過程中要(yao)(yao)求(qiu)(qiu)(qiu)與環境介(jie)質接觸的(de)(de)(de)(de)部(bu)分(fen)具有光(guang)潔鏡(jing)面(mian)或(huo)尺寸精(jing)密(mi)的(de)(de)(de)(de)儀表(biao)以(yi)(yi)及對腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)產物污染有嚴格限制(zhi)的(de)(de)(de)(de)設(she)備和(he)部(bu)件(jian),可選(xuan)(xuan)擇具有1~3級耐蝕(shi)(shi)(shi)標準(zhun)的(de)(de)(de)(de)牌號;對要(yao)(yao)求(qiu)(qiu)(qiu)密(mi)切配(pei)合,長期不漏和(he)使用(yong)壽(shou)命長的(de)(de)(de)(de)使用(yong)條(tiao)件(jian),可選(xuan)(xuan)用(yong)2~5級耐蝕(shi)(shi)(shi)性的(de)(de)(de)(de)材料(liao)(liao);對于檢修方(fang)便(bian)易(yi)于更換的(de)(de)(de)(de)設(she)備和(he)部(bu)件(jian)可選(xuan)(xuan)用(yong)具有4~7級的(de)(de)(de)(de)耐蝕(shi)(shi)(shi)材料(liao)(liao)。對于年腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)率超過1mm的(de)(de)(de)(de)材料(liao)(liao),除特殊(shu)情(qing)況外,應不予以(yi)(yi)選(xuan)(xuan)用(yong)。必須(xu)強調的(de)(de)(de)(de)是:在實際運行中,往往不是單一的(de)(de)(de)(de)均(jun)勻腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi),可能(neng)會存(cun)在應力腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)、點腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)、縫隙腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)和(he)腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)疲勞等(deng)腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)形式(shi)出現(xian),在腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)介(jie)質條(tiao)件(jian)不能(neng)改變(bian)或(huo)無法(fa)加以(yi)(yi)控(kong)制(zhi)的(de)(de)(de)(de)條(tiao)件(jian)下(xia),在選(xuan)(xuan)擇材料(liao)(liao)時應一并考(kao)慮。
a. 力學(xue)性能
力(li)學性(xing)(xing)能(neng)包括強(qiang)度(du)、硬(ying)度(du)、塑性(xing)(xing)、沖(chong)擊韌性(xing)(xing)、疲勞性(xing)(xing)能(neng)和斷裂力(li)學性(xing)(xing)能(neng)。這些性(xing)(xing)能(neng)是(shi)作(zuo)為結構材料(liao)選擇(ze)(ze)時(shi)必須考(kao)慮(lv)(lv)的(de)(de)因素(su),也(ye)可(ke)以認為是(shi)合(he)理(li)選擇(ze)(ze)不銹鋼(gang)(gang)的(de)(de)基礎。不銹鋼(gang)(gang)的(de)(de)力(li)學性(xing)(xing)能(neng)受(shou)測(ce)定條(tiao)件的(de)(de)強(qiang)烈(lie)影響,如溫度(du)、介質的(de)(de)腐蝕(shi)程度(du)、中子輻(fu)照等都將使(shi)在常(chang)(chang)規(gui)條(tiao)件下(xia)(xia)所得到的(de)(de)數值顯(xian)著(zhu)下(xia)(xia)降,因此在使(shi)用(yong)常(chang)(chang)規(gui)數據(ju)時(shi)應考(kao)慮(lv)(lv)性(xing)(xing)能(neng)指(zhi)(zhi)標(biao)的(de)(de)變(bian)化。在特(te)定的(de)(de)使(shi)用(yong)條(tiao)件下(xia)(xia),常(chang)(chang)常(chang)(chang)是(shi)某一力(li)學性(xing)(xing)能(neng)指(zhi)(zhi)標(biao)起(qi)主(zhu)導作(zuo)用(yong),如量具、刀具、醫療器(qi)械等,需優先考(kao)慮(lv)(lv)鋼(gang)(gang)的(de)(de)硬(ying)度(du)。在交變(bian)載荷(he)(he)作(zuo)用(yong)下(xia)(xia),鋼(gang)(gang)的(de)(de)疲勞性(xing)(xing)能(neng)就成為主(zhu)要(yao)選材依據(ju),在承(cheng)受(shou)沖(chong)擊載荷(he)(he)或在低溫下(xia)(xia)使(shi)用(yong),鋼(gang)(gang)的(de)(de)韌性(xing)(xing)和脆性(xing)(xing)轉變(bian)溫度(du)是(shi)合(he)理(li)選擇(ze)(ze)材料(liao)的(de)(de)最關(guan)鍵(jian)指(zhi)(zhi)標(biao)。
b. 物理性能
鋼(gang)的彈性(xing)模量,熱(re)(re)膨(peng)脹(zhang)(zhang)系(xi)(xi)(xi)(xi)數(shu)、磁性(xing)、導(dao)熱(re)(re)系(xi)(xi)(xi)(xi)數(shu)等物理性(xing)能,在(zai)某(mou)些應用場(chang)合(he)成(cheng)為不可忽視的選擇依(yi)據,如要求無磁性(xing),僅限于奧氏體不銹鋼(gang)。對于制造容器(qi)(qi)、塔(ta)、槽等設備襯里的不銹鋼(gang),鋼(gang)的熱(re)(re)膨(peng)脹(zhang)(zhang)系(xi)(xi)(xi)(xi)數(shu)就十分重(zhong)要;對于制造熱(re)(re)交(jiao)換器(qi)(qi)的不銹鋼(gang),熱(re)(re)膨(peng)脹(zhang)(zhang)系(xi)(xi)(xi)(xi)數(shu)和導(dao)熱(re)(re)系(xi)(xi)(xi)(xi)數(shu)成(cheng)為選擇的重(zhong)要條(tiao)件,尤其是在(zai)與異種鋼(gang)焊(han)接(jie)時其熱(re)(re)膨(peng)脹(zhang)(zhang)系(xi)(xi)(xi)(xi)數(shu)就更加(jia)重(zhong)要。
c. 工藝(yi)性能
鋼(gang)的(de)可焊(han)性(xing)(xing),冷成(cheng)(cheng)(cheng)形(xing)性(xing)(xing)能等(deng)是某些應用(yong)中(zhong)特別重要(yao)(yao)的(de)工藝性(xing)(xing)能指標。例如,冷成(cheng)(cheng)(cheng)形(xing)性(xing)(xing)能是深拉和(he)脹形(xing)成(cheng)(cheng)(cheng)形(xing)作業的(de)關鍵指標,用(yong)此鐵素體(ti)不銹(xiu)鋼(gang)的(de)n、r值、奧氏體(ti)不銹(xiu)鋼(gang)的(de)延伸率將成(cheng)(cheng)(cheng)為選擇適用(yong)不銹(xiu)鋼(gang)的(de)主要(yao)(yao)考(kao)慮因(yin)素。深拉成(cheng)(cheng)(cheng)形(xing)用(yong)薄(bo)板的(de)生產企業,為滿足(zu)這種需要(yao)(yao),應在鋼(gang)的(de)成(cheng)(cheng)(cheng)分控制、工藝調整(zheng)等(deng)方(fang)面保證最終成(cheng)(cheng)(cheng)品(pin)的(de)冷成(cheng)(cheng)(cheng)形(xing)性(xing)(xing)能。
②. 服(fu)役條件
不銹(xiu)鋼(gang)設備和部件(jian)(jian)的工作(zuo)條件(jian)(jian),包括環境溫度、腐蝕介質成(cheng)分、受力(li)狀態(tai)、對磁性(xing)的限制、是否遭受中子輻照等(deng)服役條件(jian)(jian)構成(cheng)了合(he)理(li)選擇不銹(xiu)鋼(gang)的外(wai)在因素(su),所選用(yong)的不銹(xiu)鋼(gang)必須(xu)與外(wai)界條件(jian)(jian)相適應。