在第二次世界大戰后不久繁榮起來的肥料、化學纖維工業中,由于很多情況下需要處理硫酸、硫鹽酸、紡絲液,所以316不銹(xiu)鋼等含鉬的奧氏(shi)體不(bu)銹鋼(gang),沒有在美國標準中出現含鉬和銅的奧氏體不銹鋼,現在的SUS316J1不銹鋼以及日本各公司獨立開發的高鎳耐腐蝕性不銹鋼等都被廣泛的應用。一般認為添加鉬銅的不銹鋼最先是由德國開發的,日本各個公司的高鎳不銹鋼也是參考德國Krupp公司開發的耐硫酸V16A鋼(18Cr-18Ni-2Mo-2Cu)等又進行了日本國產化的產品。此外,對于美國開發的Carpenter20(20Cr-30Ni-2Mo-3Cu)和Worthite(20Cr-24Ni-3Si-3Mo-2Cu),也實現了日本國產化從而被廣泛使用。1950年3月,日本根據經濟安定本部的化學工業發展計劃,在日本商工省主辦的不銹鋼座談會上,提出了一份不銹鋼的預期需求量約為3300t/a的細目,不銹鋼材料在用于化學肥料和有機合成共占了70%以上,用于化學成套設備的占壓倒性多數,特別是316不銹鋼需求量最多。圖3.1 顯示了1951年~1958年不銹鋼各種滾軋鋼材的產量,1951年316L不銹鋼占總產量6427噸的34.2%,此后雖然受到經濟變化的影響,任然能達到10%~16%。該圖中還能看到其他鋼種的變化,特別是13Cr系列不銹鋼產量直線上升,1957年~1958年達到了總體的45%,這是因為其中大約一半都作為日本出口西餐餐具用材料供應給日本新瀉縣。


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  20世紀50年代后半期,紙漿工業對不銹鋼需求增強,特別是在強腐蝕環境中,由于當時采用了蒸解紙漿原料時使用亞硫酸鹽的SP法,所以除了漂白工序以外,在蒸解工序中也大量使用不銹鋼,特別是316不銹鋼和317L不銹(xiu)鋼。與初期處于處理其他酸的成套設備一樣,雖然利用焊接后固溶溫度下的熱處理、急冷等方法進行處理,但這種用途也存在晶間腐蝕問題,此后蒸汽溶解釜就固定使用316L不銹鋼和316L不銹鋼復合(he)板。此外近年來使用堿的蒸解KP法成為主流,由于腐蝕性較弱,蒸解釜所使用的不銹鋼,其主體也變成為了304或304L不銹鋼。可是在漂白工序中,有時候也會暴露在腐蝕性極為強烈的條件下,所有316不銹鋼是不夠的,有時候也會使用317L不銹鋼甚至是 Hastelloy 碳或鈦。

 

  表3.3 中列舉了1960年以前日本的不銹鋼專門生產廠商開發、制造的耐腐蝕特殊不銹鋼的成分,其中大多數是把歐洲開發的鋼種通過在日本化學成套設備上的使用、改良后獲得的,特別是高Cr-高Ni-Mo-Cu鋼和Cr-Ni-高Mo鋼被認為是日本的生產廠商把在德國用于化學成套設備上的不銹鋼改良成日本國內用鋼后獲得的。此外,表3.3中把鉻降低到10%左右的鋼種,是作為耐鹽酸不銹鋼被制造的,但是由于最初其耐鹽酸性還不是十分充分,所以并未被大規模利用。針對這個耐鹽酸性問題,除了非金屬材料以外,作為金屬材料使用了 Hastelloy B(Ni-30Mo)、Hastelloy C(Ni-16Cr-16Mo)等鎳合金,此后也使用了鉭和鋯。


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  對于上述不銹鋼難以抵抗的環境,作為針對非氧化性酸的金屬材料,人們使用鎳合金,Illium(Cr20%以上,含多量 Mo、Cu的Ni合金)以及 Hastelloy B(Ni-30Mo)、Hastelloy C(Ni-16Cr-16Mo)等,這些也是國外開發又在20世紀60年代初之前被日本國產化了的。此后,又開發、制造了一系列日本版鋼材,如把美國開發的Carpenter 20合金的鎳含量控制在33%~35%,針對高溫硫酸改善了耐腐蝕性的不銹鋼(Carpenter 20Cb-3)以及含鎳較多的 Incoloy 825(20Cr-40Ni-3Mo-2Cu當時被稱做Nionel)等。可是,不怎么增加鎳量,而是通過增加鉻的含量來提高耐腐蝕性的鋼,如25Cr-30Ni-5Mo-1.4Cu(STC85A)8]、20Cr-40Ni-12Mo(NARLOY-3)分別于1964年和1967年在日本國內被開發。前者與Car-penter 20相比,含有較多的鉻而Mo、Cu較少,具有更強的耐硫酸性;后者是將Hastelloy C的鎳含量減少的合金,通過提高鉻含量,在含有氧化酸以及氧化劑的非氧化酸環境中,可以發揮出優于Hastelloy C的耐腐蝕性。


 另外,為(wei)了節(jie)約奧(ao)氏體不(bu)(bu)銹鋼(gang)(gang)(gang)(gang)中(zhong)的(de)鎳(nie)含量(liang),由奧(ao)氏體和(he)鐵素體兩相所(suo)組成的(de)不(bu)(bu)銹鋼(gang)(gang)(gang)(gang),在(zai)(zai)20世(shi)紀30年(nian)代,作(zuo)為(wei)耐晶間腐(fu)(fu)蝕被(bei)歐洲開發出來(lai),美(mei)(mei)國也(ye)投入(ru)了生產(chan),不(bu)(bu)過由于在(zai)(zai)制造(zao)上存(cun)在(zai)(zai)一定的(de)困(kun)難,所(suo)以主要作(zuo)為(wei)鑄件被(bei)使(shi)用(yong)(yong),在(zai)(zai)各國也(ye)被(bei)標準化(hua)。日本(ben)也(ye)于1950年(nian)左右制造(zao)出相當于美(mei)(mei)國AISI329的(de)雙(shuang)相不(bu)(bu)銹鋼(gang)(gang)(gang)(gang)鑄件,雖(sui)然它可以替代316不(bu)(bu)銹鋼(gang)(gang)(gang)(gang)且可節(jie)鎳(nie)的(de)不(bu)(bu)銹鋼(gang)(gang)(gang)(gang)十分引人關(guan)注,也(ye)被(bei)用(yong)(yong)于化(hua)學工(gong)業,但是由于其(qi)焊接部位(wei)存(cun)在(zai)(zai)耐腐(fu)(fu)蝕性(xing)和(he)韌性(xing)的(de)問題,是其(qi)用(yong)(yong)途被(bei)縮(suo)小。此后人們(men)清(qing)楚(chu)了鎳(nie)鉻(ge)硅錳鉬(mu)等元素影響(xiang)鑄件對硫(liu)酸的(de)耐腐(fu)(fu)蝕性(xing),而(er)鎳(nie)鉬(mu)鉻(ge)會影響(xiang)板材耐硫(liu)酸性(xing)。隨(sui)后開發通過低碳化(hua)和(he)添加氮來(lai)改善焊接部分耐腐(fu)(fu)蝕性(xing)和(he)韌性(xing)的(de)雙(shuang)相不(bu)(bu)銹鋼(gang)(gang)(gang)(gang)25Cr-5Ni-1.5Mo-N鋼(gang)(gang)(gang)(gang)(NTKR-4)并于1969年(nian)其(qi)板材投入(ru)工(gong)業性(xing)生產(chan),這(zhe)種鋼(gang)(gang)(gang)(gang)被(bei)作(zuo)為(wei)SUS321J1,在(zai)(zai)1972年(nian)被(bei)JIS所(suo)采用(yong)(yong)。


 伴隨著各個領域的(de)(de)(de)(de)(de)(de)飛(fei)速發展,環(huan)境(jing)(jing)污染問題(ti)(ti)產(chan)生(sheng)了,1963年(nian)(nian)(nian)(nian)日本(ben)制定了防止大(da)氣污染法和(he)(he)防止水質污染法。針對(dui)(dui)(dui)環(huan)境(jing)(jing)負荷的(de)(de)(de)(de)(de)(de)規(gui)定嚴格起來(lai),所以(yi)1965年(nian)(nian)(nian)(nian)以(yi)后,對(dui)(dui)(dui)用(yong)(yong)(yong)(yong)于處(chu)理這(zhe)(zhe)些(xie)問題(ti)(ti)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)機器,特(te)別是(shi)用(yong)(yong)(yong)(yong)于排煙(yan)脫硫(liu)設(she)(she)備和(he)(he)汽車排氣系統的(de)(de)(de)(de)(de)(de)不銹(xiu)鋼展開了研(yan)究(jiu),并投入使用(yong)(yong)(yong)(yong)。對(dui)(dui)(dui)排脫硫(liu)設(she)(she)備的(de)(de)(de)(de)(de)(de)研(yan)究(jiu)設(she)(she)計制造始于1968年(nian)(nian)(nian)(nian)左右,并迅速擴展到(dao)各工業領域。到(dao)1976年(nian)(nian)(nian)(nian)為(wei)(wei)止,日本(ben)國(guo)內次類設(she)(she)備的(de)(de)(de)(de)(de)(de)數達到(dao)大(da)約(yue)1100套(tao)。此后雖然數量緩慢下降,可是(shi)處(chu)理能力卻(que)獲得了實在(zai)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)提高。排煙(yan)脫硫(liu)方式有濕(shi)式和(he)(he)干(gan)式兩種(zhong),濕(shi)式法為(wei)(wei)主流,但是(shi)優雅暴露在(zai)包含氯(lv)離子的(de)(de)(de)(de)(de)(de)嚴酷環(huan)境(jing)(jing)中,而這(zhe)(zhe)種(zhong)氯(lv)離子又是(shi)從硫(liu)酸(suan)、亞硫(liu)酸(suan)以(yi)及(ji)煤氣中散發出(chu)的(de)(de)(de)(de)(de)(de),所有不銹(xiu)鋼被(bei)大(da)量采用(yong)(yong)(yong)(yong)。在(zai)腐(fu)蝕(shi)(shi)(shi)形態方面,有全面腐(fu)蝕(shi)(shi)(shi)、點腐(fu)蝕(shi)(shi)(shi)、間隙腐(fu)蝕(shi)(shi)(shi)以(yi)及(ji)應(ying)力腐(fu)蝕(shi)(shi)(shi),甚至(zhi)侵蝕(shi)(shi)(shi)與腐(fu)蝕(shi)(shi)(shi)這(zhe)(zhe)些(xie)都成(cheng)為(wei)(wei)很大(da)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)問題(ti)(ti)。被(bei)腐(fu)蝕(shi)(shi)(shi)特(te)別嚴重的(de)(de)(de)(de)(de)(de)設(she)(she)備是(shi)冷卻(que)塔、吸(xi)收塔等,在(zai)PH為(wei)(wei)中性以(yi)上的(de)(de)(de)(de)(de)(de)個別地方會采用(yong)(yong)(yong)(yong)304或304L不銹(xiu)鋼,在(zai)更為(wei)(wei)接近酸(suan)性的(de)(de)(de)(de)(de)(de)環(huan)境(jing)(jing)中采用(yong)(yong)(yong)(yong)316L不銹(xiu)鋼,此外317L和(he)(he)雙相(xiang)(xiang)不銹(xiu)鋼多用(yong)(yong)(yong)(yong)于當時利用(yong)(yong)(yong)(yong)威(wei)耳曼法建設(she)(she)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)排煙(yan)脫硫(liu)設(she)(she)備,這(zhe)(zhe)種(zhong)雙相(xiang)(xiang)不銹(xiu)鋼也于1972年(nian)(nian)(nian)(nian)作為(wei)(wei)SUS329J1被(bei)規(gui)定于JIS標準中。


  1970年以(yi)(yi)(yi)(yi)后,作為耐點(dian)(dian)(dian)腐(fu)(fu)蝕性(xing)的(de)(de)(de)合金元(yuan)素,氮(dan)(dan)的(de)(de)(de)效果(guo)受到矚目(mu)(mu)。作為添加(jia)了(le)氮(dan)(dan)的(de)(de)(de)耐點(dian)(dian)(dian)腐(fu)(fu)蝕奧(ao)氏體不(bu)銹(xiu)鋼(gang),20世紀70年代前半期開(kai)發(fa)(fa)了(le)21Cr-12Ni2-2.5Cu-0.2N鋼(gang)(NAS124L)以(yi)(yi)(yi)(yi)及25Cr-13Ni-0.7Mo-0.3N鋼(gang)(YUS170)。為了(le)節約鉬(mu),這(zhe)些(xie)鋼(gang)在增加(jia)鉻含(han)量的(de)(de)(de)同時(shi),添加(jia)了(le)奧(ao)氏體生產元(yuan)素氮(dan)(dan),目(mu)(mu)的(de)(de)(de)是(shi)替代鎳并提高鋼(gang)的(de)(de)(de)耐點(dian)(dian)(dian)腐(fu)(fu)蝕性(xing)。其耐酸性(xing)也(ye)優于(yu)SUS316不(bu)銹(xiu)鋼(gang)管,特別是(shi)排煙(yan)脫硫設(she)備的(de)(de)(de)洗滌塔那樣的(de)(de)(de)存在不(bu)純物質氯化物的(de)(de)(de)環境(jing)中(zhong),比SUS329J1更為優越,所(suo)以(yi)(yi)(yi)(yi)也(ye)有一(yi)些(xie)成套(tao)設(she)備使(shi)用(yong)這(zhe)些(xie)鋼(gang)。在雙相不(bu)銹(xiu)鋼(gang)中(zhong)也(ye)是(shi)如此,在帶材生產過(guo)程中(zhong)造成一(yi)定問題的(de)(de)(de)熱加(jia)工性(xing)已(yi)經(jing)改善,鉬(mu)含(han)量多于(yu)SUS329J1,進一(yi)步提高耐點(dian)(dian)(dian)腐(fu)(fu)蝕性(xing)的(de)(de)(de)2205不(bu)銹(xiu)鋼(gang),以(yi)(yi)(yi)(yi)及瑞典開(kai)發(fa)(fa)的(de)(de)(de)S32205在日(ri)本(ben)均實(shi)現了(le)國產化。這(zhe)些(xie)鋼(gang)不(bu)僅耐點(dian)(dian)(dian)腐(fu)(fu)蝕性(xing)強,而且耐酸性(xing)也(ye)十分出眾,所(suo)以(yi)(yi)(yi)(yi)被廣泛(fan)利(li)用(yong),1984年作為SUS329J2L被規(gui)定在JIS標準中(zhong)。


 1979年鉬(mu)(mu)原料(liao)價(jia)格的(de)(de)暴漲,以此為(wei)契機(ji),節省鉬(mu)(mu)的(de)(de)特殊鋼(gang)(gang)的(de)(de)開(kai)發(fa)十分盛行。作(zuo)為(wei)耐(nai)酸(suan)(suan)性(xing)(xing)(xing)不(bu)銹(xiu)(xiu)(xiu)鋼(gang)(gang),1980年開(kai)發(fa)了增加(jia)了硅(gui)、銅的(de)(de)含(han)量,對(dui)硫(liu)酸(suan)(suan)、磷酸(suan)(suan)、醋(cu)酸(suan)(suan)的(de)(de)耐(nai)腐蝕(shi)(shi)性(xing)(xing)(xing)優于SUS316不(bu)銹(xiu)(xiu)(xiu)鋼(gang)(gang)。另外,開(kai)發(fa)了增加(jia)銅、鉬(mu)(mu)的(de)(de)含(han)量,不(bu)提高(gao)鎳(nie)(nie)含(han)量的(de)(de)經濟性(xing)(xing)(xing)耐(nai)硫(liu)酸(suan)(suan)奧氏體不(bu)銹(xiu)(xiu)(xiu)鋼(gang)(gang)YUS260和NAS115N。這些鋼(gang)(gang)比(bi)Carpenter20等到(dao)現在為(wei)止(zhi)的(de)(de)高(gao)鎳(nie)(nie)耐(nai)硫(liu)酸(suan)(suan)奧氏體不(bu)銹(xiu)(xiu)(xiu)鋼(gang)(gang)更為(wei)廉價(jia),特別是在煙囪(cong)中遇到(dao)的(de)(de)硫(liu)酸(suan)(suan)露點腐蝕(shi)(shi)的(de)(de)情況下具有較強耐(nai)腐蝕(shi)(shi)性(xing)(xing)(xing)。最近,作(zuo)為(wei)能(neng)夠抵抗(kang)高(gao)溫高(gao)濃度(du)硫(liu)酸(suan)(suan),制造、焊接加(jia)工都比(bi)較容易的(de)(de)不(bu)銹(xiu)(xiu)(xiu)鋼(gang)(gang),還(huan)開(kai)發(fa)了含(han)有高(gao)硅(gui)、添加(jia)鈀的(de)(de)NAC6SI不(bu)銹(xiu)(xiu)(xiu)鋼(gang)(gang)。我們期待能(neng)開(kai)發(fa)出這樣一種(zhong)用于硫(liu)酸(suan)(suan)成套設備的(de)(de)耐(nai)腐蝕(shi)(shi)不(bu)銹(xiu)(xiu)(xiu)鋼(gang)(gang),即在100℃的(de)(de)98-99%粗制硫(liu)酸(suan)(suan)流動的(de)(de)管道(dao)以及即使在加(jia)熱到(dao)200℃時也具有耐(nai)腐蝕(shi)(shi)性(xing)(xing)(xing),能(neng)代替耐(nai)酸(suan)(suan)磚和高(gao)鉻鑄鐵。


 1976年(nian)瑞(rui)典開發了(le)高鉬且添加了(le)氮的(de)(de)奧氏(shi)體(ti)不(bu)銹(xiu)(xiu)鋼(gang)(gang)(gang)20Cr-18Ni-6Mo-0.2N鋼(gang)(gang)(gang)及254SMO不(bu)銹(xiu)(xiu)鋼(gang)(gang)(gang)管,這(zhe)種(zhong)鋼(gang)(gang)(gang)在奧氏(shi)體(ti)不(bu)銹(xiu)(xiu)鋼(gang)(gang)(gang)中,屬于(yu)(yu)(yu)耐點(dian)(dian)蝕性(xing)(xing)十(shi)分優越的(de)(de)鋼(gang)(gang)(gang)種(zhong),代(dai)替(ti)了(le)從前的(de)(de)鎳(nie)合(he)金,在多(duo)種(zhong)環境中均(jun)可使(shi)用(yong)(yong)(yong)。所以(yi)日本各個公司都在開發類似的(de)(de)鋼(gang)(gang)(gang)種(zhong)或(huo)(huo)者改良(liang)的(de)(de)鋼(gang)(gang)(gang)種(zhong),1991年(nian)修正JIS標準時作為SUS317J4L(以(yi)后改稱為SUS836L不(bu)銹(xiu)(xiu)鋼(gang)(gang)(gang))被(bei)標準化。由(you)于(yu)(yu)(yu)腐蝕性(xing)(xing)過于(yu)(yu)(yu)強烈到現(xian)在為止一(yi)(yi)直使(shi)用(yong)(yong)(yong)Hastelloy C等鎳(nie)基耐腐蝕合(he)金或(huo)(huo)鈦的(de)(de)設備,是這(zhe)種(zhong)鋼(gang)(gang)(gang)的(de)(de)使(shi)用(yong)(yong)(yong)對象(xiang),作為廉價(jia)的(de)(de)材料(liao),其適用(yong)(yong)(yong)領(ling)域有可能進一(yi)(yi)步擴展,也可用(yong)(yong)(yong)于(yu)(yu)(yu)漂白工序或(huo)(huo)發生鹽酸露點(dian)(dian)腐蝕的(de)(de)地(di)方。



表3.4 中列舉了如(ru)今日本各公司生產的主(zhu)要耐腐(fu)蝕奧氏體不銹鋼。