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銹鋼不可缺少的重要條件。
1. 必備條件(jian)
對不銹鋼(gang)部件(jian)或設備用材的合理選擇應必備下述條件(jian)和(he)學科知識。
①. 服役條件
不銹(xiu)鋼部(bu)件(jian)(jian)或設備的(de)服(fu)役條(tiao)件(jian)(jian)包括腐蝕介質(zhi)成分、溫度、壓(ya)力、受(shou)力狀態、預期壽命等,是選擇(ze)適用不銹(xiu)鋼的(de)先決條(tiao)件(jian)(jian)。充分了解(jie)部(bu)件(jian)(jian)的(de)使用條(tiao)件(jian)(jian),是合理(li)選擇(ze)不銹(xiu)鋼必備的(de)首要條(tiao)件(jian)(jian)。
②. 深(shen)入了解不銹鋼性(xing)能和相關數據
應(ying)根(gen)據部件或設備的工作條件選擇不銹(xiu)鋼材(cai)料(liao),選材(cai)者應(ying)對(dui)各類不銹(xiu)鋼性能、限(xian)制(zhi)其使用的環境(jing)因素,是(shi)否易于(yu)購得等知識有較全面的了解,方能有針對(dui)性地(di)進行選擇。
③. 工程實踐經驗
同類(lei)服役條件下,不銹鋼材(cai)(cai)料實際使用(yong)經驗是合理選(xuan)材(cai)(cai)的重(zhong)(zhong)要依據(ju),應(ying)特別(bie)予(yu)以重(zhong)(zhong)視。
④. 模擬試驗數據
在許多腐(fu)蝕環(huan)境下,在沒有(you)實(shi)際使用(yong)經驗的條件下,實(shi)驗室模擬試驗數據或現場掛片數據往往是(shi)合理選用(yong)不(bu)銹鋼材料的關(guan)鍵(jian)數據。
2. 合(he)理選擇(ze)不(bu)銹(xiu)鋼的相關因素
不(bu)銹鋼的力(li)學性能(neng),耐蝕(shi)性,物理性能(neng)和工藝性能(neng)等(deng)材料因(yin)(yin)素和材料的使用(yong)條件,包括(kuo)溫度、腐蝕(shi)介質成分、受力(li)狀(zhuang)態、預期使用(yong)壽(shou)命等(deng)服役條件是(shi)制(zhi)約不(bu)銹鋼選(xuan)用(yong)時(shi)必須認(ren)真考慮的兩大決定因(yin)(yin)素。
①. 與材(cai)料(liao)性(xing)能相(xiang)關的材(cai)料(liao)因素
不銹(xiu)(xiu)鋼(gang)的耐(nai)蝕性、力學(xue)性能(neng)、物理性能(neng)、工藝性能(neng)是(shi)材料的本(ben)質所決(jue)定(ding)的,是(shi)不銹(xiu)(xiu)鋼(gang)的內在性能(neng),它們(men)決(jue)定(ding)了一個材料的應用(yong)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。
作為(wei)耐(nai)蝕結構材料(liao),耐(nai)蝕性是(shi)決定是(shi)否選用(yong)的重要指標,如果鋼的耐(nai)蝕性不能滿(man)足使用(yong)要求,其他性能無論如何優越(yue),也不能予以考慮。
在僅僅是均勻腐蝕的(de)環境(jing)下(xia),目前可(ke)以(yi)遵循(xun)的(de)是耐蝕性的(de)10級標準,見(jian)表(biao)3-1。
究竟選(xuan)(xuan)用(yong)哪(na)種耐蝕(shi)等級(ji)(ji)的(de)(de)(de)(de)牌號,要考(kao)慮設備的(de)(de)(de)(de)制(zhi)(zhi)造難易程度(du)、維修(xiu)是否方便(bian)、預期(qi)使用(yong)壽(shou)命(ming)(ming)、由此設備所(suo)生(sheng)產(chan)的(de)(de)(de)(de)產(chan)品(pin)質量要求(qiu)(雜(za)質、顏(yan)色、純度(du))以(yi)及(ji)價格(ge)等諸多(duo)因素。通常,對(dui)使用(yong)過程中要求(qiu)與環境介(jie)質接觸的(de)(de)(de)(de)部(bu)(bu)分(fen)具有光潔鏡(jing)面或尺寸精密的(de)(de)(de)(de)儀(yi)表以(yi)及(ji)對(dui)腐(fu)(fu)蝕(shi)產(chan)物污染有嚴格(ge)限制(zhi)(zhi)的(de)(de)(de)(de)設備和部(bu)(bu)件(jian)(jian),可(ke)選(xuan)(xuan)擇具有1~3級(ji)(ji)耐蝕(shi)標(biao)準的(de)(de)(de)(de)牌號;對(dui)要求(qiu)密切配合(he),長期(qi)不(bu)漏和使用(yong)壽(shou)命(ming)(ming)長的(de)(de)(de)(de)使用(yong)條件(jian)(jian),可(ke)選(xuan)(xuan)用(yong)2~5級(ji)(ji)耐蝕(shi)性的(de)(de)(de)(de)材(cai)料;對(dui)于檢修(xiu)方便(bian)易于更換的(de)(de)(de)(de)設備和部(bu)(bu)件(jian)(jian)可(ke)選(xuan)(xuan)用(yong)具有4~7級(ji)(ji)的(de)(de)(de)(de)耐蝕(shi)材(cai)料。對(dui)于年腐(fu)(fu)蝕(shi)率(lv)超過1mm的(de)(de)(de)(de)材(cai)料,除特殊情況外,應不(bu)予以(yi)選(xuan)(xuan)用(yong)。必須強調的(de)(de)(de)(de)是:在(zai)實際運行中,往往不(bu)是單一的(de)(de)(de)(de)均勻腐(fu)(fu)蝕(shi),可(ke)能會存在(zai)應力腐(fu)(fu)蝕(shi)、點腐(fu)(fu)蝕(shi)、縫隙(xi)腐(fu)(fu)蝕(shi)和腐(fu)(fu)蝕(shi)疲勞等腐(fu)(fu)蝕(shi)形式出(chu)現,在(zai)腐(fu)(fu)蝕(shi)介(jie)質條件(jian)(jian)不(bu)能改變或無法加(jia)以(yi)控(kong)制(zhi)(zhi)的(de)(de)(de)(de)條件(jian)(jian)下,在(zai)選(xuan)(xuan)擇材(cai)料時應一并(bing)考(kao)慮。
a. 力學性能
力(li)(li)學性(xing)(xing)能(neng)包括(kuo)強度(du)(du)、硬(ying)度(du)(du)、塑(su)性(xing)(xing)、沖(chong)擊韌(ren)性(xing)(xing)、疲勞性(xing)(xing)能(neng)和斷裂力(li)(li)學性(xing)(xing)能(neng)。這些性(xing)(xing)能(neng)是作(zuo)(zuo)為結構材料(liao)選擇時(shi)必須考(kao)慮(lv)的(de)因(yin)素,也可以認(ren)為是合(he)理(li)選擇不(bu)銹鋼(gang)的(de)基礎。不(bu)銹鋼(gang)的(de)力(li)(li)學性(xing)(xing)能(neng)受(shou)測定條件的(de)強烈影響,如溫度(du)(du)、介質的(de)腐蝕(shi)程度(du)(du)、中子輻照(zhao)等(deng)都(dou)將使(shi)在(zai)(zai)常(chang)規(gui)條件下(xia)(xia)所得到的(de)數值(zhi)顯(xian)著下(xia)(xia)降,因(yin)此(ci)在(zai)(zai)使(shi)用常(chang)規(gui)數據(ju)時(shi)應考(kao)慮(lv)性(xing)(xing)能(neng)指(zhi)標(biao)的(de)變(bian)化。在(zai)(zai)特(te)定的(de)使(shi)用條件下(xia)(xia),常(chang)常(chang)是某一力(li)(li)學性(xing)(xing)能(neng)指(zhi)標(biao)起(qi)主導作(zuo)(zuo)用,如量具(ju)、刀具(ju)、醫療器械等(deng),需優先(xian)考(kao)慮(lv)鋼(gang)的(de)硬(ying)度(du)(du)。在(zai)(zai)交變(bian)載荷作(zuo)(zuo)用下(xia)(xia),鋼(gang)的(de)疲勞性(xing)(xing)能(neng)就成為主要(yao)選材依據(ju),在(zai)(zai)承受(shou)沖(chong)擊載荷或在(zai)(zai)低溫下(xia)(xia)使(shi)用,鋼(gang)的(de)韌(ren)性(xing)(xing)和脆性(xing)(xing)轉變(bian)溫度(du)(du)是合(he)理(li)選擇材料(liao)的(de)最關鍵指(zhi)標(biao)。
b. 物理性能
鋼的彈(dan)性(xing)模量,熱膨(peng)(peng)脹系(xi)(xi)數(shu)、磁性(xing)、導熱系(xi)(xi)數(shu)等(deng)(deng)物理性(xing)能,在某(mou)些應用場合成為(wei)不可忽視的選擇依據(ju),如要求無磁性(xing),僅限(xian)于奧氏(shi)體不銹(xiu)鋼。對(dui)于制(zhi)造(zao)容器、塔、槽等(deng)(deng)設備襯里(li)的不銹(xiu)鋼,鋼的熱膨(peng)(peng)脹系(xi)(xi)數(shu)就十分重(zhong)要;對(dui)于制(zhi)造(zao)熱交換器的不銹(xiu)鋼,熱膨(peng)(peng)脹系(xi)(xi)數(shu)和導熱系(xi)(xi)數(shu)成為(wei)選擇的重(zhong)要條件,尤其是在與異種鋼焊(han)接(jie)時其熱膨(peng)(peng)脹系(xi)(xi)數(shu)就更加重(zhong)要。
c. 工藝性(xing)能
鋼的(de)(de)(de)(de)可焊性,冷成形(xing)(xing)(xing)性能(neng)等(deng)是某些應用(yong)中特(te)別重要的(de)(de)(de)(de)工藝(yi)性能(neng)指(zhi)標。例(li)如,冷成形(xing)(xing)(xing)性能(neng)是深(shen)拉和脹形(xing)(xing)(xing)成形(xing)(xing)(xing)作業(ye)的(de)(de)(de)(de)關鍵指(zhi)標,用(yong)此鐵素體不銹鋼的(de)(de)(de)(de)n、r值(zhi)、奧氏體不銹鋼的(de)(de)(de)(de)延伸率將成為(wei)選擇適用(yong)不銹鋼的(de)(de)(de)(de)主(zhu)要考慮因素。深(shen)拉成形(xing)(xing)(xing)用(yong)薄板的(de)(de)(de)(de)生產企業(ye),為(wei)滿足這種需要,應在鋼的(de)(de)(de)(de)成分(fen)控制、工藝(yi)調整(zheng)等(deng)方面保證最終成品的(de)(de)(de)(de)冷成形(xing)(xing)(xing)性能(neng)。
②. 服役條件
不(bu)(bu)銹鋼設備和部件(jian)的(de)工作條件(jian),包括環境溫度(du)、腐蝕介質(zhi)成(cheng)分、受(shou)力狀態、對磁性的(de)限制、是(shi)否遭受(shou)中(zhong)子輻照等服役條件(jian)構成(cheng)了(le)合理選擇不(bu)(bu)銹鋼的(de)外在因素,所(suo)選用的(de)不(bu)(bu)銹鋼必須與(yu)外界(jie)條件(jian)相(xiang)適應。