超級鐵素體不銹鋼產生于20世紀70~80年代,當時工業發展急需能適應各種水質條件的換熱器材料,尤其是以海水為冷卻介質的電廠表面冷凝器。為此,許多國家開發了高鉻鉬的超級鐵素體不銹鋼,即鉻:>25%、鉬:>2%,其耐點蝕和耐縫隙腐蝕的性能遠優于常規鐵素體(ti)不銹(xiu)鋼,相當于超級奧氏體不銹鋼,其耐點蝕指數PREN(wc+3.3wmo)≥35,最高可達40以上。表9.31為已商業化的超級鐵素體不銹鋼的化學成分。

超(chao)級(ji)鐵(tie)素(su)(su)(su)體不(bu)銹鋼按碳、氮含量的不(bu)同,可(ke)區分為高(gao)(gao)純(chun)和一般(ban)純(chun)度兩(liang)類(lei)。前者碳:≤0.01%、氮:≤0.015%、碳+氮:≤0.01%;后者采(cai)用加(jia)入Ti、Nb穩(wen)定化(hua)措(cuo)施以防止敏化(hua)后耐蝕性(xing)(xing)降低。高(gao)(gao)純(chun)超(chao)級(ji)鐵(tie)素(su)(su)(su)體不(bu)銹鋼性(xing)(xing)能(neng)好,但生產成本偏高(gao)(gao),除在特(te)殊情況下一般(ban)不(bu)被采(cai)用;一般(ban)純(chun)度并加(jia)人穩(wen)定化(hua)元素(su)(su)(su)一類(lei),可(ke)采(cai)用通(tong)用不(bu)銹鋼裝(zhuang)備進(jin)行生產,其(qi)性(xing)(xing)能(neng)亦(yi)可(ke)達到高(gao)(gao)純(chun)度類(lei)的水平,因此采(cai)用較(jiao)多。GB/T 4237-2015和GB/T 3080-2015納入了4個超(chao)級(ji)鐵(tie)素(su)(su)(su)體不(bu)銹鋼(見表(biao)9.6)。



由于電力行業使用鐵素體不銹鋼制作熱交換器和冷凝器用不銹鋼焊管日益增多,以替代銅材、鈦合金,我國制定了GB/T 30066-2013《熱交換器和冷凝器用鐵素體不銹鋼(gang)焊接鋼(gang)管》,共列入了23個牌號,其中低鉻類5個、中鉻類6個、高鉻類4個,其余8個為超級鐵素體不銹鋼,超級鐵素體不銹鋼用于氯離子濃度高的海水等介質。外徑不大于60mm、壁厚不大于2.7mm時,鋼管應以冷軋鋼帶為原料,采用不添加填充金屬的自動焊接方法制造。
GB/T 30066-2013中列人的8個超級鐵素體不銹鋼牌號為008Cr27Mo、022Cr27Ni2Mo4NbTi、022Cr29Mo4NbTi、008Cr30Mo2、019Cr25Mo4Ni4NbTi、008Cr29Mo4、008Cr29Mo4Ni2、012Cr28Ni4Mo2Nb。前面4個牌號亦列入了GB/T 3280-2015,其化學成分見表9.6,但略有差異,主要是對S、P、的要求更為嚴格。其余的4個牌號:019Cr25Mo4Ni4NbTi即瑞典的25Cr-4Mo(Monit)鋼,008Cr29Mo4 即美國的29Cr-4Mo(S44700)鋼,008Cr29Mo4Ni2 即美國的AL29-4-2(S44800)鋼,012Cr28Ni4Mo2Nb即德國的X1CrNiMoNb28-4-2鋼,這些鋼的化學成分見表9.31。
Cr、Mo復合(he)合(he)金化是超級(ji)鐵(tie)(tie)素(su)體不銹鋼(gang)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)合(he)金化特點,Strecher于1974年公(gong)布的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)Cr、Mo含量與鋼(gang)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)耐(nai)點蝕(shi)、耐(nai)縫(feng)隙腐蝕(shi)、耐(nai)應力腐蝕(shi)之(zhi)間的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)關系曲線,是超級(ji)鐵(tie)(tie)素(su)體不銹鋼(gang)發展的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)基礎。為(wei)了能滿足所規定的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)3種腐蝕(shi)條件(jian),鐵(tie)(tie)素(su)體不銹鋼(gang)中的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)Cr、Mo含量需(xu)(xu)恰當配比,當wc在25%~32%范(fan)圍內,隨(sui)Cr含量的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)提高,為(wei)滿足對耐(nai)蝕(shi)性(xing)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)要求(qiu),所需(xu)(xu)加入的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)Mo含量隨(sui)之(zhi)下降。此外,還應考慮(lv)Cr、Mo對脆(cui)(cui)性(xing)和韌脆(cui)(cui)轉(zhuan)變(bian)(bian)溫度(du)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)影響,過高的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)Cr、Mo含量將加劇(ju)脆(cui)(cui)性(xing)相的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)析出和升高韌脆(cui)(cui)轉(zhuan)變(bian)(bian)溫度(du)。因此,超級(ji)鐵(tie)(tie)素(su)體不銹鋼(gang)中的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)Cr、Mo均限制在一定范(fan)圍之(zhi)內,形(xing)成了25Cr-4Mo、27Cr-4Mo、28Cr-2Mo、29Cr-4Mo、30Cr-2Mo等類型的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)鐵(tie)(tie)素(su)體不銹鋼(gang)。
這類鋼鉻、鉬含(han)量高,在600~950℃加(jia)熱(re)(re)和(he)停留,極易析出(chu)σ、X、Laves等(deng)相(xiang),嚴重(zhong)惡化鋼的性能。因此,在高溫(wen)加(jia)熱(re)(re)進行熱(re)(re)處理時,保溫(wen)后需急冷,焊(han)后也要求快速冷卻。
鐵素(su)體不銹鋼的韌脆轉變溫(wen)度(du)過高是影響其應(ying)用的一個重要因素(su),可以(yi)通過控制(zhi)C、N含量,熱處(chu)理(li)時采用快(kuai)速冷卻(que)和減小截面尺寸(cun)予以(yi)解決(jue)。

