压力容器用不锈钢Word格式.docx

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405型的可焊性比410型好，由于405的延性比410型好，容易轧成管材，所以，一些大型反应管和热交换器是用405型管制造的。

压缩机部件，泵部件，及许多工程方面的用途。

热处理的 

高强度410型管用于高压聚乙烯管。

用于易切削性能有螺母和螺栓硬件。

阀门管

高硫气压使镍的存在不必要的条件下的高温应用。

446型也用于

略有咸味的水用的管状热交换装置，这是因为446型不易有应力腐蚀裂纹。

表2中有关各种环境条件的评述仅想起一种抛砖引玉的作用。

上面谈的各钢种一直成功地应用着，而且也值得进行试验。

表2 

不同环境下钢的适用性

环 

境

钢 

种

各种酸

盐 

酸

“混酸”

硝 

磷 

硫 

亚硫酸

各种碱

氢氧化钠

氢氧化钠，各种苛，溶液

有机物乙酸

乙 

醛

胺醋酸纤维素

柠檬酸、甲酸及洒石酸

酯

脂肪酸

车辆喷漆

苯二酸酐

各种肥皂

合成洗涤剂

妥尔油（纸浆及造纸工业）

焦 

油

尿 

素

药 

品

除非溶液非常稀并在室温时，一般不提倡使用不锈钢。

只要有足够的硝酸，它们对304或316型没有多大的腐蚀。

使用304L和430型

在某些生产工艺中，用304型钢存储浓度为85%的冷磷酸和处理浓度为5%的冷磷酸效果令人满意。

316的抗腐蚀性更强，而且、如果氟的含量不太高的话316型一般用来储存和生产氟。

317型的抗腐蚀的性比316型更好。

在浓度85%，316型的金属温度不应超过212F（100℃）。

但317型可以高一些。

氧化离子抑制腐蚀，也可以添加其它阻缓剂，像砷。

在室温条件下，当浓度在80%以上时，可以使用304型不锈钢。

如果溶液可以充气搅拌，那么，在温度高达120F（50℃）时，可以用316型不锈钢和浓度为10%的硫酸相接触，如果在无空气的溶液中，腐蚀性就更大。

在温度150F（65℃），浓度为5%时，可以使用317型。

如溶液中有其它材料，就可能显著改善腐蚀速度。

在中等浓度的热溶液中，只要有500-2000PPm的铜离子，就可以使用304型不锈钢。

其它添加剂的作用可能相反。

304型易产生点状腐蚀，特别是亚硫酸中有硫酸时更是如此。

在中等浓度和温度的情况下，可以用316型

在弱性碱，像氢氧化铵中，300系列钢的各种钢在任何浓度和温度下通常都具有较好的抗腐蚀性。

在强性碱，像氢氧化钠中，在

较浓的溶液和较高的温度中，可能会有一些腐蚀、裂纹等。

工业上用的各种纯苛性溶液可能含氯化物，氯化物可能会加重腐蚀并可能使316型和304型产生点状腐蚀。

在化工厂中，乙酸几乎没有纯的，通常含有许多不同的少量成份。

在温度约为120F（50℃），304型用于处理浓度为99%的乙酸的各种设备，这些设备包括，蒸馏器，碱加热器，存储容器，热交换设备，管道，阀门和泵。

在与100%的乙酸蒸气接触时，在室温条件下储存极冷乙酸时，如果可以容许少量混浊和彩色啄印的话，304型的性能也是令人满意的。

316型和317型有着极为广泛的用途，特别是在有甲酸存在或溶液中没有充气时更是如此，316型用于处理浓度为30-99%的分馏设备[这种设备不能用304型钢]，用于存存贮器、泵、及处理极冷乙酸的工艺设备，如使用304型，这些设备就会变色。

316型也用于120F（50℃）温度以上的部件，稀释汽化液、及高压用途。

在强腐蚀条件下317型的抗腐蚀性比316型要高一些。

在沸腾温度和过热蒸气温度时，没有一种不锈钢对极冷乙酸有足够的抗腐蚀能力。

通常304型的性能令人满意。

通常316型比304型好。

在低温时，304型令人满意，但在高温时，需316型或317型。

在中温时，通常采用304型，但在温度高达沸腾温度时，316型能抗所有的浓度的这些酸的侵蚀。

从腐蚀的观点来看，酯可以同各种有机酸类似。

在高达300F（150℃）时，304型抗脂肪和脂肪酸，但是在温度为300-500F（150℃－260℃）时，就需要316型。

在更高的温度时。

需用317型。

如果适当的颜色和无污染至关重要的话，就可能使用316型。

通常316型用于反应器、蒸馏柱、汽水阀、挡板，盖，管道。

304型用于像喷雾塔用的各种部件，但是用于喷雾嘴和鳞片干燥带以减少变色的产品，则316型更好一些。

为了产生硫化的高分子乙醇盐，在脂肪酸的催化加氢作用中，316型用于予热器，管道，泵，和反应器。

在妥尔油的蒸馏用途中，304型的用途很有限，可用含少量钼（2.75%）的316L型钢来处理高松脂酸流。

在温度高达475F（245℃）时，在腐蚀性较强的高脂肪酸流的条件下，也可以用316型，但在更高的温度下，就可能需要317型钢。

由于煤焦油中氯化物含量高，焦油的分馏设备用的几乎都是316型钢；

304型对点状腐蚀的抵抗性不够。

通常需要316L。

由于316型固有的抗腐蚀性和对药品的纯洁度有较大的保证，与药品接触的各种部件通常选择316型钢来制造。

4.7.2、在一般腐蚀环境中不锈钢的合理选用

在一般腐蚀，即产生全面腐蚀的环境中，选用不锈钢主要考虑它们的耐一般腐蚀的性能。

但这并不等于说，在这些腐蚀环境中，不锈钢就不产生局部腐蚀。

有关耐局部腐蚀用不锈钢的选材问题，将在下一节讨论。

常见的一般腐蚀环境种类繁多，很难一一列举。

本书主要涉及大气、水（淡水，工业水，海水等）、酸、碱、盐等环境中不锈钢的选材问题。

有关高温下耐化学腐蚀的选材则属于耐热钢考虑的问题。

1、大气环境中的选用

根据潮湿程度，大气一般分为干燥大气，潮大气和湿大气。

它们对钢的腐蚀性则随大气潮湿程度的增加而提高。

为了耐大气腐蚀，不锈钢的选材一般是按Cr13型→Cr17型→18-8型次序[1]。

最高选用18-8型Cr-Ni奥氏体钢便可满足耐蚀的要求，个别条件下才选18-14-2型不锈钢。

根据所处的环境，大气又可分为农村大气、城市（工业）大气和海洋大气。

由于农村大气除潮湿外，一般很少污染，比较干净，因而对钢的腐蚀性较弱。

故常常选用Cr13型和Cr17型钢便可满足耐腐蚀的要求。

由于城市（工业）大气除潮湿外，还常常含有SO2、H2S、NH3、NO2以及CO2、Cl2等气体杂质和悬浮的颗粒、灰尘，而一些气体杂质溶于水中，降落或吸附到钢的表面上，然后再溶于水，均可形成C1-,H2SO4等腐蚀性较强的物质；

一些悬浮颗粒和灰尘，有的溶于水后本身就具有腐蚀性，有的落在钢的表面上形成缝隙加速钢的腐蚀。

因此，对城市（工业）大气，若在室内，选用不锈钢时，虽仍可考虑选择Cr13型和Cr17型钢；

但在室外，Cr17型钢则成为可供选用的最低牌号。

长期使用表明，虽然Cr17型钢表面上常常落有一层灰尘，但经清除后就会显露出并未受到腐蚀的原始的光亮表面。

当城市（工业）大气中有Cl2以及H2S,CO2等有害气体时，一般应选用18-8型钢，甚至选用含2%～3%Mo的18-14-2奥氏体不锈钢，才能取得满意的结果。

长期使用表明，如果年年进行清理，这些钢使用20～30年后仍会光亮如初。

许多用不锈钢制造的火车客车车箱，豪华商场、饭店、大厦的屋顶、外壁、内装饰等便是选用不锈钢的典型实例。

由于海洋大气既潮湿又含有NaCl等海盐粒子，因此Cl－腐蚀特别突出。

在这种腐蚀环境中，Cr13型和Cr17型不锈钢短期使用可产生一层锈膜，但主要危险是它们极易产生点蚀，特别是在近海和在海上更为明显。

而18-8型Cr-Ni不锈钢，如OCr19Ni9,OCr18Ni9,OOCr19Ni10,OCr18Ni11Ti等，在恶劣的海洋大气中也能生锈，但锈层一般很薄，极易清除掉。

含2%～3%Mo的18-14-2型奥氏体不锈钢是耐海洋大气腐蚀较理想的材料。

根据15年的试验，不仅一般腐蚀率很低（<

2.54×

10-5mm/a），而且点蚀很浅（0.024mm）。

在大气中还有可能选用其他不锈钢，例如，制表工业用的含S，含Se和S，Ca复合的Cr-Ni奥氏体不锈钢，主要是为了既耐蚀又易切削加工；

一些紧固件，螺钉、螺帽、螺栓、螺丝等多选用含Cu2%～4%的Cr-Ni不锈钢，除耐蚀外，主要是为了提高紧固件的冷加工成形性能。

[1]Cr13型：

指OCr13,1Cr13,2Cr13,3Cr13,3Cr13Mo等牌号；

Cr17型：

指OCr17Ti,OOCr17Ti,0Cr17,OOCr17等牌号；

18-8型：

指1Cr17Ni7,1Cr17Ni8,1Cr18Ni9,OCr19Ni9,OOCr19Ni9,1Cr18Ni9Ti,OCr18Ni11Ti等牌号

[2]18-14-2型：

指1Cr18Ni12Mo2Ti,OCr18Ni12Mo2Ti,OCr17Ni12Mo2,OOCr17Ni14Mo2等牌号。

2、水介质中的选用

按水中含盐量的不同，水可分为高纯水，淡水，半咸水和海水。

高纯水中几乎不含盐，Cl-一般≤0.1ppm；

淡水中含盐量低于0.05%；

半咸水中含盐量在0.05%以上，但低于海水的含盐量；

海水中含盐量达3%～3.5%。

不锈钢在水介质中，一般腐蚀并不是引起不锈钢腐蚀破坏的主要形式。

而最为常见的腐蚀破坏系来自局部腐蚀，特别是应力腐蚀、点蚀和缝隙腐蚀。

这些将在下一节中讨论。

高纯水大量应用于核工业中，特别是以水作为冷却和工作介质的沸水和压水核反应堆中。

由于高纯水中Cl-和氧都很低（Cl-≤0.10ppm,[O]≤0.01ppm）,不锈钢在此种条件下的腐蚀率很小，<

0.01mm/a。

因此，水冷核反应堆中除核燃料包壳等少量材料外，大量选用不锈钢，说水冷核反应堆是不锈钢“堆”成的一点也不夸大。

所选用的主要牌号为0Cr19Ni9,00Cr19Ni11,0Cr17Ni12Mo2,00Cr17Ni14Mo2,0Cr18Ni11Ti等。

近些年来，控氮的Cr-Ni奥氏体不锈钢，例如控氮的0Cr19Ni9,，00Cr19Ni11,00Cr17Ni14Mo2等大量用作堆内结构材料（法兰、堆内各种支撑件等）和主管道材料。

压水堆蒸汽发生器管材虽然已选用高镍耐蚀合金，但蒸发器隔板则选用0Cr13Al（AISI405）铁素体不锈钢。

在水冷反应堆乏燃料储存装置中，除耐高纯水腐蚀外还要求具有热中子吸收能力，为此含硼的Cr-Ni不锈钢（OCr18Ni10B）获得了应用。

淡水中即使含有少量CL-和饱和氧，甚至还有其他杂质，但对不锈钢的一般腐蚀也是微不足道的。

因此，所有类型的不锈钢均可用于淡水相接触的环境中。

淡水在工业中（工业水），既可做介质又可做原料，因此用量极大。

在与工业水相接触的设备、部件中，最常选用的不锈钢是Cr13型、Cr17型和18-8型三类。

各种换热设备，例如换热器、蒸发器、冷却器、冷凝器、热交换器等的工作环境在工业水条件下是最苛刻的。

最常选用的是18-8型钢，例如OCr18Ni11Ti，OCr19Ni9，OOCr19Ni11，有时也选用OCr17Ni12Mo2和OOCr17Ni14Mo2。

日常用的医疗器械、厨房设备和器具以及家庭用具等，既与大气接触，又常常受到淡水的腐蚀。

在这些条件下选用不锈钢，由于既美观、耐用、卫生，且清洗又非常方便，因而非常受欢迎。

在医疗器械中，做为外科手术刀、剪等，随要求的不同可选用3Cr13、4Cr13、3Cr13Mo、9Cr18、9Cr18MoV等不锈钢；

作为人体植入器官，除人工关节等选用钴基合金等外，骨折治疗用植入器官仍多选用含2%～3%Mo的不锈钢，如OCr17Ni12Mo2和OOCr17Ni14Mo2。

厨房设备和器具以及家庭用具，包括调理作业设备，调理台、运输车、洗刷台柜、烹调台等普遍选用OCr19Ni9（或OCr18Ni11Ti）。

加热设备、灶具－即热水器、开水器、煤气灶等则多选用OCr17（Ti）、低C、N的OCr17MoTi等，厨房机械，即洗碗机等，OCr19Ni9（或OCr18Ni11Ti）则是通用的牌号。

厨房器具中，锅、碗、瓢、勺等既要求有不锈性，又要求易冲压成形，一般中、低档可选用0Cr13、OCr17（Ti）等，而高档者则多选用OCr19Ni9（或OCr18Ni11Ti）。

目前，社会上流行所谓不锈钢和不锈铁，前者指18-8型的无磁（或弱磁）的Cr-Ni奥氏体不锈钢，而后者则指Cr13和Cr17型具有铁磁性的马氏体和铁素体不锈钢，人们在选用不锈钢制家用器具时，多以有无磁性来鉴别它们不锈性（或耐蚀性）的优劣。

实际上这是一种对不锈钢的误解。

我们认为，普通家用不锈钢器具只要选择合理并使用正确，即使有磁性的马氏体、铁素体不锈钢同样可满足要求，且价格便宜。

反之，即使选用无磁性的18-8型Cr-Ni奥氏体不锈钢也会发生锈蚀。

值得提出，对于刀、叉、匙等用具，由于有一定的硬度要求，1Cr13和2Cr13，3Cr13作为餐具专用不锈钢已得到国内外的大量应用。

当然，有些高档的刀、叉、匙等也常常选用18-8型Cr-Ni不锈钢。

对于要求锋利度好的不锈钢刀具，4Cr13，3Cr13Mo，6Cr13Mo等受到了用户的欢迎。

需要指出，为了使不锈钢制的医疗器械，厨房设备和器具以及家庭用具能长期使用并保持光亮、不锈，在可能条件下尽量使它们处于干燥状态。

例如使用、清洗后立即擦干后再放置，并避免与酸、碱性物质长期接触是非常重要的。

在水电站的建设中，含泥砂的河水冲刷是不可避免的，超低碳马氏体不锈钢，例如OOCr13Ni4Mo,OOCr13Ni5Mo等获得了较好的应用。

在海水中，就一般腐蚀而言，不锈钢的腐蚀率并不高，但常用不锈钢在海水中的主要破坏形式是点蚀、缝隙腐蚀和应力腐蚀，而且常常受到海水中的含氧量、氯离子浓度，海水与材料的相对流速，海水的污染情况，温度以及海生物等因素的直接影响。

一般说来，在室温（30℃）以下，可选用含Mo2%～4%的OCr17Ni12Mo2和OCr19Ni13Mo3等不锈钢；

对40～50℃以下的海水，一般含Mo2%～3%的不锈钢已处于临界状态，稍有不慎，便可出现点蚀、缝隙腐蚀等破坏。

因此，必须选用高Cr、Mo的奥氏体不锈钢，如OOCr18Ni16Mo5（N），OOCr20Ni25Mo4.5Cu（N），OOCr25Ni25Mo5N,OOCr20Ni18Mo6CuN,OOCr24Ni22Mo7Mn3CuN;

α+γ双相不锈钢OOCr25Ni7Mo3N,OOCr25Ni7Mo3WCuN，铁素体不锈钢，00Cr26Mo1,OOCr25Ni4Mo4Ti，OOCr29Mo4Ni2，OOCr30Mo2等。

当选用不锈钢时，海水流速一般要求≥1.5m/s。

3、硝酸介质中的选用

硝酸是重要的化工原料，它广泛应用于国民经济的许多部门。

无论是生产硝酸还是使用硝酸，都会遇到硝酸的腐蚀问题。

硝酸是强氧化性酸，即使是稀硝酸也具有很强的氧化性。

不锈钢由于在稀硝酸中极易钝化，因而具有良好的耐蚀性。

可以说几乎所有的不锈钢在稀硝酸中均有相当好的耐蚀能力。

由于18-8型Cr-Ni奥氏体不锈钢，例如OCr19Ni9，OOCr19Ni11，OCr18Ni11Ti（或1Cr18Ni9Ti）等既具有优异的耐稀硝酸性能，又有良好的力学、加工成形、焊接等综合性能，因而在≤65%的稀HNO3中，这们是用量最大、应用范围最广的不锈钢。

同时，不含Mo的双相不锈钢，如OOCr25Ni6Ti，OOCr25Ni6N等也取得很好的使用的效果。

本世纪70年代以来所出现的硝酸级不锈钢，主要指含C≤0.015%，Si≤0.10%，B≤10ppm，P≤0.02%，Mo≤0.2%的OOCr19Ni11和C≤0.02%，Si≤0.20%，P≤0.020%，Mo≤0.2%的OOCr25Ni20钢。

在≤65%稀HNO3中，它们不仅耐敏化态晶间腐蚀的性能显著提高（见晶间腐蚀），而且耐一般腐蚀的性能也有显著改善。

例如，在沸腾的65%HNO3中，硝酸级18-8钢固溶态腐蚀率仅0.06-0.14mm/a，敏化态也仅0.30mm/a。

随硝酸浓度的增加，特别是当浓度在共沸浓度68.4%以上时，一般18-8型钢已不能满足要求。

当浓度≤85%时，通常可选用Cr25Ni20型不锈钢。

但浓度再高，由于硝酸的过氧化作用和仅含Cr的不锈钢本身的过钝化，18-8钢和Cr25Ni20钢均会受到严重腐蚀。

因此，高Si的Cr-Ni不锈钢，例如含Si～4%的OCr13SiNbRe,1Cr17Ni11Si4A1Ti，OOCr14Ni14Si4（Ti），OOCr17Ni14Si4（Ti、Nb），OOCr20Ni24Si4Ti等常常用于温度≤80℃下的浓硝酸和发烟硝酸中。

温度再高，则需要选含Si量达～6%的不锈钢，例如OOCr17Ni17Si6。

研究已表明，当HNO3中含有Cr+6时，18-8型不锈钢的腐蚀速度急剧提高（图7-1），此时高Si（～4%和～6%）不锈钢是最佳的选择。

在不同浓度、温度的硝酸中，各种不锈钢的选用见图7-2以及图7-3和表7-2。

表7-2 

图7-3中各种不锈钢选择表

区域

不 

锈 

钢 

牌 

号

Ⅰ

OCr13，1Cr13

OCr13Si4NbRe

1Cr17Ti，OOCr17Ti，1Cr17

OCr17Ni7Al

1Cr18Ni9Ti，OCr19Ni9，OCr18Ni11Ti，OOCr18Ni10

1Cr18Mn8Ni5N，

OOCr25Ni20Nb，不含Mo的Cr-Ni双相不锈钢

Ⅱ

OCr13Si4NbRe（≤80℃）

OCr17Ti，OOCr17Ti，1Cr17

OCr17Ni7Al，OCr17Ni4Cu4Nb.

1Cr18Ni9Ti，OCr18Ni11Ti，OOCr19Ni10，OCr19Ni9

1Cr18Mn8Ni5N

1Cr18Ni11Si4AlTi

Ⅲ

1Cr18Ni9Ti，OCr18Ni11Ti，OCr19Ni9，OOCr19Ni10

1Cr25Ti,

1Cr18Ni11Si4AlTi，OOCr17Nil4Si4Ti，含Si≥5%～6%的不锈钢

Ⅳ

OCr13Si4NbRe（≤50℃）

1Cr18Ni11Si4AlTi（≤50℃），OOCr17Ni14Si4Ti（Nb）含Si≥5%～6%的Cr-Ni不锈钢

OOCr25Ni20Nb（≤80%）

Ⅴ

OCr13Si4NbRe（≤50℃）

含Mo不锈钢一般不用于耐HNO3腐蚀，但是，当硝酸中有Cl-时，为了防止点蚀，则常常选用含Mo的不锈钢。

具体牌号，即钢中Cr,Mo含量，则随HNO3浓度、Cl-含量和介质温度而定。

４、磙酸介质中的选用

硫酸是产量大，用途广的基本化工原料，广泛应用于国民经济各部门。

无论是生产硫酸还是使用硫酸，只要接触它，就会遇到硫酸的腐蚀问题。

硫酸虽然是一种含氧酸，但稀的和中等浓度的硫酸的氧化性较弱，因而属于还元性酸。

而浓硫酸，特别是热硫酸则具有很强的氧化性，因此属于氧化性酸。

由于硫酸的此种特性，在选用耐硫酸不锈钢时，随硫酸浓度、温度的不同，所选牌号亦异。

一般说来，不含Mo的不锈钢，例如18-8型Cr-Ni不锈钢，不能用于耐硫酸腐蚀；

而含Mo2%～3%的OCr17Ni12Mo2、OOCr17Ni14Mo2、O-1Cr18Ni12Mo2Ti等，是可供选用的耐硫酸是最低牌号。

同样含Mo2%～3%的一些α+γ双相不锈钢，例如OOCr25Ni6Mo2N等的耐硫酸性能相当或优于含Mo2%～3%的Cr-Ni奥氏体钢。

高Mo（Mo≥4%）不锈钢的耐硫酸性能又比一般含Mo2%～3%的钢有进一步提高。

但是，当钢中既含Mo又含Cu时，其耐硫酸性能又优于仅含Mo的不锈钢，因而，它们的使用范围可较仅含Mo的钢更加扩大。

而用Mo、Cu、Si（3%-4%）三元素复合金化的Cr-Ni奥氏体钢和α+γ双相不锈钢则是耐硫酸不锈钢中性能更佳，使用范围更宽的一类。

截至目前为止，高牌号耐硫酸不锈钢，例如OCr23Ni28Mo3Cu3Ti，1Cr24Ni20Mo2Cu3（K合金）、OCr20Ni29Mo3-Cu4（Carpenter-20）等主要用于常压下耐80℃以下的各种浓度硫酸。

但是，在90%-98%的高温浓硫酸中，根据使用温度和浓度，只有选用高Si（～6%）不锈钢才能取得满意的结果。

例如，国外专利牌号SARAMET（OOCr17Ni17Si6）和SHRAMETSX（OOCr18Ni20Si6MoCu），国内专利牌号SS920（超低碳，～6%Si并含Mo，Cu）。

SS920在高温（≤130℃）、≥90%浓硫酸中的年腐蚀率在0.1～0.01以下，但一旦遇到稀硫酸，高硅不锈钢的耐蚀会显著下降。

在不同浓度、温度的硫酸中，各种不锈钢的选择见图7-4和表7-3

表7-3图7-4中各种不锈钢牌号

区 

域

选用不锈钢牌号

OCr18Ni12Mo2Ti

1Cr18Ni12Mo2Ti（<

40℃，无空气）

OOCr17Ni14Mo2

OOCr17Ni14Mo3

OOCr18Ni18Mo5

OCr18Ni18Mo2Cu2Ti（<

50℃）

OOCr18Ni14Mo2Cu2

OOCr20Ni25Mo4.5Cu

OCr23Ni28Mo3Cu3Ti（<

80℃） 

OCr20Ni24Mo3Si3Cu2（<

80℃）

OCr12Ni25Mo3Cu3Si2Nb（<

80℃）

OCr20Ni29Cu4Mo3（<

65℃）

OCr12Ni25Mo3Cu3Si2Nb

OCr23Ni28Mo3Ti（<

OCr