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(bi)備(bei)條件
對不銹鋼部件或設備(bei)(bei)用材的(de)合理選擇應必備(bei)(bei)下(xia)述條件和學(xue)科(ke)知識。
①. 服(fu)役條件
不(bu)銹(xiu)鋼(gang)部件(jian)或設(she)備(bei)(bei)的服役條件(jian)包括腐蝕介質成分、溫度、壓力、受力狀態(tai)、預期壽命等,是選擇(ze)適用不(bu)銹(xiu)鋼(gang)的先決(jue)條件(jian)。充分了解部件(jian)的使用條件(jian),是合理選擇(ze)不(bu)銹(xiu)鋼(gang)必(bi)備(bei)(bei)的首要(yao)條件(jian)。
②. 深入了(le)解不(bu)銹鋼性能和相關(guan)數據
應(ying)根據部件或(huo)設備的(de)工作條件選擇不銹鋼材(cai)料(liao),選材(cai)者應(ying)對(dui)各類(lei)不銹鋼性能(neng)、限制其(qi)使用的(de)環境因素,是否(fou)易(yi)于購得(de)等知識有較全面的(de)了解(jie),方(fang)能(neng)有針對(dui)性地進行(xing)選擇。
③. 工(gong)程實踐經驗(yan)
同類服役條件下,不(bu)銹鋼材(cai)料實際使用經驗是合理(li)選材(cai)的重要依據,應特別予以(yi)重視。
④. 模擬(ni)試驗(yan)數(shu)據(ju)
在許多腐蝕(shi)環境下(xia),在沒有實際使(shi)用(yong)經驗的條件下(xia),實驗室模(mo)擬(ni)試(shi)驗數據或現場(chang)掛片數據往往是合理選(xuan)用(yong)不銹鋼材料的關鍵數據。
2. 合理(li)選擇不(bu)銹鋼的相關因素
不銹(xiu)鋼的(de)(de)(de)力(li)學性能(neng),耐蝕(shi)性,物理性能(neng)和(he)工(gong)藝性能(neng)等材料因(yin)素(su)(su)和(he)材料的(de)(de)(de)使用條件,包括溫度、腐蝕(shi)介質成分、受(shou)力(li)狀(zhuang)態、預(yu)期使用壽命(ming)等服役條件是制(zhi)約不銹(xiu)鋼選用時必須(xu)認真考慮的(de)(de)(de)兩大決定因(yin)素(su)(su)。
①. 與材(cai)料性能相關(guan)的(de)材(cai)料因素
不銹鋼的(de)耐(nai)蝕性(xing)(xing)、力(li)學(xue)性(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)、物理性(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)、工藝(yi)性(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)是(shi)材(cai)料的(de)本(ben)質(zhi)所決定(ding)的(de),是(shi)不銹鋼的(de)內(nei)在性(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng),它們決定(ding)了(le)一個材(cai)料的(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。
作為耐(nai)蝕結構材料,耐(nai)蝕性是決定是否選用的重要指(zhi)標,如果(guo)鋼的耐(nai)蝕性不(bu)能滿足使(shi)用要求,其(qi)他性能無論(lun)如何優越,也不(bu)能予以考慮(lv)。
在僅(jin)僅(jin)是均勻腐蝕的(de)(de)(de)環境下,目(mu)前可以遵循的(de)(de)(de)是耐蝕性的(de)(de)(de)10級(ji)標準(zhun),見(jian)表3-1。
究竟(jing)選(xuan)(xuan)用(yong)(yong)哪種耐(nai)蝕(shi)(shi)等級的(de)(de)(de)牌號,要(yao)考慮設(she)備(bei)的(de)(de)(de)制造難易程度(du)、維(wei)修(xiu)是(shi)(shi)否方便、預(yu)期使(shi)(shi)用(yong)(yong)壽命、由此設(she)備(bei)所生產的(de)(de)(de)產品質量要(yao)求(qiu)(雜質、顏(yan)色、純度(du))以及價格等諸多因(yin)素(su)。通常(chang),對(dui)(dui)使(shi)(shi)用(yong)(yong)過(guo)(guo)程中要(yao)求(qiu)與環境介質接觸的(de)(de)(de)部分具有(you)(you)(you)光潔鏡面(mian)或尺寸精密的(de)(de)(de)儀(yi)表以及對(dui)(dui)腐(fu)蝕(shi)(shi)產物(wu)污染有(you)(you)(you)嚴格限制的(de)(de)(de)設(she)備(bei)和部件(jian)(jian),可選(xuan)(xuan)擇具有(you)(you)(you)1~3級耐(nai)蝕(shi)(shi)標準(zhun)的(de)(de)(de)牌號;對(dui)(dui)要(yao)求(qiu)密切(qie)配(pei)合(he),長期不(bu)漏(lou)和使(shi)(shi)用(yong)(yong)壽命長的(de)(de)(de)使(shi)(shi)用(yong)(yong)條件(jian)(jian),可選(xuan)(xuan)用(yong)(yong)2~5級耐(nai)蝕(shi)(shi)性(xing)的(de)(de)(de)材料(liao)(liao);對(dui)(dui)于檢修(xiu)方便易于更換的(de)(de)(de)設(she)備(bei)和部件(jian)(jian)可選(xuan)(xuan)用(yong)(yong)具有(you)(you)(you)4~7級的(de)(de)(de)耐(nai)蝕(shi)(shi)材料(liao)(liao)。對(dui)(dui)于年腐(fu)蝕(shi)(shi)率超過(guo)(guo)1mm的(de)(de)(de)材料(liao)(liao),除特(te)殊情況外,應(ying)不(bu)予以選(xuan)(xuan)用(yong)(yong)。必須(xu)強(qiang)調的(de)(de)(de)是(shi)(shi):在實際運行中,往往不(bu)是(shi)(shi)單(dan)一的(de)(de)(de)均勻腐(fu)蝕(shi)(shi),可能會存在應(ying)力腐(fu)蝕(shi)(shi)、點腐(fu)蝕(shi)(shi)、縫隙腐(fu)蝕(shi)(shi)和腐(fu)蝕(shi)(shi)疲勞等腐(fu)蝕(shi)(shi)形式(shi)出現,在腐(fu)蝕(shi)(shi)介質條件(jian)(jian)不(bu)能改變或無法加以控制的(de)(de)(de)條件(jian)(jian)下(xia),在選(xuan)(xuan)擇材料(liao)(liao)時應(ying)一并考慮。
a. 力(li)學(xue)性能
力(li)學(xue)性(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)包括強度(du)(du)、硬(ying)度(du)(du)、塑性(xing)(xing)(xing)(xing)、沖擊韌(ren)性(xing)(xing)(xing)(xing)、疲勞性(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)和斷(duan)裂力(li)學(xue)性(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)。這些性(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)是作為(wei)結構材料選(xuan)擇(ze)時(shi)必須(xu)考慮(lv)的(de)(de)(de)(de)因(yin)(yin)素,也(ye)可以認為(wei)是合(he)(he)理選(xuan)擇(ze)不銹(xiu)(xiu)鋼的(de)(de)(de)(de)基礎。不銹(xiu)(xiu)鋼的(de)(de)(de)(de)力(li)學(xue)性(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)受測定條(tiao)件的(de)(de)(de)(de)強烈影(ying)響,如溫度(du)(du)、介質的(de)(de)(de)(de)腐蝕程度(du)(du)、中子(zi)輻照等都將使(shi)在常(chang)規(gui)條(tiao)件下(xia)(xia)所得到的(de)(de)(de)(de)數值顯(xian)著下(xia)(xia)降,因(yin)(yin)此在使(shi)用常(chang)規(gui)數據時(shi)應(ying)考慮(lv)性(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)指(zhi)標(biao)的(de)(de)(de)(de)變化(hua)。在特定的(de)(de)(de)(de)使(shi)用條(tiao)件下(xia)(xia),常(chang)常(chang)是某一力(li)學(xue)性(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)指(zhi)標(biao)起主(zhu)導作用,如量具(ju)、刀具(ju)、醫療器械等,需優先(xian)考慮(lv)鋼的(de)(de)(de)(de)硬(ying)度(du)(du)。在交變載(zai)荷作用下(xia)(xia),鋼的(de)(de)(de)(de)疲勞性(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)就成為(wei)主(zhu)要選(xuan)材依據,在承受沖擊載(zai)荷或在低溫下(xia)(xia)使(shi)用,鋼的(de)(de)(de)(de)韌(ren)性(xing)(xing)(xing)(xing)和脆性(xing)(xing)(xing)(xing)轉變溫度(du)(du)是合(he)(he)理選(xuan)擇(ze)材料的(de)(de)(de)(de)最關鍵指(zhi)標(biao)。
b. 物理(li)性能(neng)
鋼(gang)的彈性模量,熱(re)膨(peng)脹(zhang)系數(shu)、磁(ci)性、導(dao)熱(re)系數(shu)等(deng)(deng)物理性能,在某些應(ying)用場合成為不可忽(hu)視的選擇依據,如要(yao)(yao)求無磁(ci)性,僅限于奧氏體不銹鋼(gang)。對于制(zhi)造容器(qi)、塔、槽等(deng)(deng)設備襯(chen)里的不銹鋼(gang),鋼(gang)的熱(re)膨(peng)脹(zhang)系數(shu)就十分重要(yao)(yao);對于制(zhi)造熱(re)交(jiao)換器(qi)的不銹鋼(gang),熱(re)膨(peng)脹(zhang)系數(shu)和導(dao)熱(re)系數(shu)成為選擇的重要(yao)(yao)條件,尤其是在與異種鋼(gang)焊(han)接時其熱(re)膨(peng)脹(zhang)系數(shu)就更加重要(yao)(yao)。
c. 工藝(yi)性能(neng)
鋼的(de)可焊性(xing),冷成(cheng)(cheng)形性(xing)能(neng)(neng)等是某些應用中特別(bie)重要的(de)工藝性(xing)能(neng)(neng)指標(biao)(biao)。例如,冷成(cheng)(cheng)形性(xing)能(neng)(neng)是深拉(la)(la)和脹形成(cheng)(cheng)形作業(ye)的(de)關(guan)鍵指標(biao)(biao),用此鐵(tie)素體(ti)(ti)不銹(xiu)鋼的(de)n、r值、奧氏體(ti)(ti)不銹(xiu)鋼的(de)延伸率將成(cheng)(cheng)為(wei)選擇適用不銹(xiu)鋼的(de)主要考慮因素。深拉(la)(la)成(cheng)(cheng)形用薄板的(de)生(sheng)產企業(ye),為(wei)滿足這種(zhong)需要,應在鋼的(de)成(cheng)(cheng)分控制、工藝調整等方(fang)面保(bao)證(zheng)最終成(cheng)(cheng)品的(de)冷成(cheng)(cheng)形性(xing)能(neng)(neng)。
②. 服役條(tiao)件
不(bu)銹(xiu)鋼(gang)設備和部件(jian)的工作條(tiao)(tiao)件(jian),包括(kuo)環(huan)境溫度、腐蝕介質成分、受(shou)力狀態、對(dui)磁(ci)性(xing)的限(xian)制(zhi)、是否遭受(shou)中子輻照等服役條(tiao)(tiao)件(jian)構成了合理選擇(ze)不(bu)銹(xiu)鋼(gang)的外在(zai)因(yin)素(su),所選用的不(bu)銹(xiu)鋼(gang)必須與外界條(tiao)(tiao)件(jian)相適應。