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(bu)銹鋼(gang)等含鉬的奧氏體不(bu)銹(xiu)鋼,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(bu)銹鋼。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(ling)外,為(wei)(wei)了(le)節約奧氏體不銹(xiu)鋼(gang)中的(de)鎳(nie)含量,由(you)奧氏體和鐵素體兩相(xiang)所組(zu)成的(de)不銹(xiu)鋼(gang),在(zai)20世紀30年(nian)(nian)代,作(zuo)(zuo)為(wei)(wei)耐(nai)晶間腐蝕(shi)(shi)(shi)被(bei)歐洲開(kai)(kai)發(fa)出來(lai),美國(guo)也投(tou)入了(le)生產,不過由(you)于(yu)在(zai)制造上存(cun)在(zai)一定的(de)困難,所以主要作(zuo)(zuo)為(wei)(wei)鑄(zhu)件(jian)(jian)被(bei)使用(yong),在(zai)各國(guo)也被(bei)標準化。日本也于(yu)1950年(nian)(nian)左右制造出相(xiang)當于(yu)美國(guo)AISI329的(de)雙相(xiang)不銹(xiu)鋼(gang)鑄(zhu)件(jian)(jian),雖然它(ta)可以替代316不銹(xiu)鋼(gang)且可節鎳(nie)的(de)不銹(xiu)鋼(gang)十分引人關注,也被(bei)用(yong)于(yu)化學工業,但是由(you)于(yu)其焊(han)接(jie)部位存(cun)在(zai)耐(nai)腐蝕(shi)(shi)(shi)性和韌性的(de)問題,是其用(yong)途(tu)被(bei)縮小(xiao)。此后人們清楚了(le)鎳(nie)鉻硅錳鉬等元素影響(xiang)鑄(zhu)件(jian)(jian)對硫酸(suan)的(de)耐(nai)腐蝕(shi)(shi)(shi)性,而鎳(nie)鉬鉻會影響(xiang)板材耐(nai)硫酸(suan)性。隨后開(kai)(kai)發(fa)通過低(di)碳化和添加氮來(lai)改善焊(han)接(jie)部分耐(nai)腐蝕(shi)(shi)(shi)性和韌性的(de)雙相(xiang)不銹(xiu)鋼(gang)25Cr-5Ni-1.5Mo-N鋼(gang)(NTKR-4)并于(yu)1969年(nian)(nian)其板材投(tou)入工業性生產,這種鋼(gang)被(bei)作(zuo)(zuo)為(wei)(wei)SUS321J1,在(zai)1972年(nian)(nian)被(bei)JIS所采用(yong)。


 伴隨(sui)著各個(ge)領域(yu)的(de)(de)飛速(su)發展(zhan)(zhan),環(huan)(huan)境污(wu)染問(wen)題(ti)產生了(le),1963年(nian)日(ri)本制定(ding)了(le)防止大(da)氣(qi)污(wu)染法(fa)和(he)(he)防止水(shui)質污(wu)染法(fa)。針對(dui)環(huan)(huan)境負(fu)荷(he)的(de)(de)規(gui)定(ding)嚴格(ge)起來,所以1965年(nian)以后(hou),對(dui)用(yong)于(yu)(yu)處(chu)理這(zhe)些問(wen)題(ti)的(de)(de)機器,特(te)別(bie)是(shi)用(yong)于(yu)(yu)排煙脫(tuo)(tuo)硫(liu)(liu)設(she)備(bei)(bei)和(he)(he)汽車排氣(qi)系統的(de)(de)不銹(xiu)鋼(gang)(gang)(gang)展(zhan)(zhan)開(kai)了(le)研(yan)究(jiu),并(bing)(bing)投入使(shi)用(yong)。對(dui)排脫(tuo)(tuo)硫(liu)(liu)設(she)備(bei)(bei)的(de)(de)研(yan)究(jiu)設(she)計制造始于(yu)(yu)1968年(nian)左右,并(bing)(bing)迅速(su)擴(kuo)展(zhan)(zhan)到各工(gong)業領域(yu)。到1976年(nian)為(wei)止,日(ri)本國內次(ci)類設(she)備(bei)(bei)的(de)(de)數(shu)達到大(da)約(yue)1100套。此后(hou)雖然數(shu)量緩慢下(xia)降,可是(shi)處(chu)理能力(li)卻(que)獲得了(le)實在的(de)(de)提高。排煙脫(tuo)(tuo)硫(liu)(liu)方(fang)式(shi)有濕式(shi)和(he)(he)干式(shi)兩(liang)種,濕式(shi)法(fa)為(wei)主流,但(dan)是(shi)優雅暴露在包含氯離子(zi)的(de)(de)嚴酷環(huan)(huan)境中,而這(zhe)種氯離子(zi)又(you)是(shi)從硫(liu)(liu)酸(suan)、亞硫(liu)(liu)酸(suan)以及(ji)煤氣(qi)中散發出的(de)(de),所有不銹(xiu)鋼(gang)(gang)(gang)被大(da)量采用(yong)。在腐(fu)(fu)(fu)(fu)蝕形態方(fang)面,有全面腐(fu)(fu)(fu)(fu)蝕、點腐(fu)(fu)(fu)(fu)蝕、間隙腐(fu)(fu)(fu)(fu)蝕以及(ji)應力(li)腐(fu)(fu)(fu)(fu)蝕,甚至侵蝕與腐(fu)(fu)(fu)(fu)蝕這(zhe)些都成為(wei)很大(da)的(de)(de)問(wen)題(ti)。被腐(fu)(fu)(fu)(fu)蝕特(te)別(bie)嚴重(zhong)的(de)(de)設(she)備(bei)(bei)是(shi)冷卻(que)塔、吸(xi)收塔等,在PH為(wei)中性(xing)以上的(de)(de)個(ge)別(bie)地方(fang)會采用(yong)304或304L不銹(xiu)鋼(gang)(gang)(gang),在更(geng)為(wei)接近酸(suan)性(xing)的(de)(de)環(huan)(huan)境中采用(yong)316L不銹(xiu)鋼(gang)(gang)(gang),此外317L和(he)(he)雙(shuang)相不銹(xiu)鋼(gang)(gang)(gang)多(duo)用(yong)于(yu)(yu)當時利用(yong)威耳(er)曼法(fa)建設(she)的(de)(de)排煙脫(tuo)(tuo)硫(liu)(liu)設(she)備(bei)(bei),這(zhe)種雙(shuang)相不銹(xiu)鋼(gang)(gang)(gang)也于(yu)(yu)1972年(nian)作為(wei)SUS329J1被規(gui)定(ding)于(yu)(yu)JIS標準中。


  1970年以(yi)(yi)(yi)(yi)后,作為(wei)耐(nai)(nai)點腐(fu)蝕(shi)性的(de)(de)(de)合金元素,氮的(de)(de)(de)效果受到(dao)矚目。作為(wei)添加(jia)了(le)(le)氮的(de)(de)(de)耐(nai)(nai)點腐(fu)蝕(shi)奧(ao)氏體不(bu)銹鋼(gang)(gang),20世紀70年代(dai)前半期(qi)開發了(le)(le)21Cr-12Ni2-2.5Cu-0.2N鋼(gang)(gang)(NAS124L)以(yi)(yi)(yi)(yi)及(ji)25Cr-13Ni-0.7Mo-0.3N鋼(gang)(gang)(YUS170)。為(wei)了(le)(le)節約鉬,這(zhe)些(xie)鋼(gang)(gang)在(zai)(zai)(zai)增加(jia)鉻含量(liang)的(de)(de)(de)同時,添加(jia)了(le)(le)奧(ao)氏體生產(chan)(chan)元素氮,目的(de)(de)(de)是(shi)(shi)替(ti)代(dai)鎳并提高鋼(gang)(gang)的(de)(de)(de)耐(nai)(nai)點腐(fu)蝕(shi)性。其耐(nai)(nai)酸(suan)性也(ye)優(you)于(yu)SUS316不(bu)銹鋼(gang)(gang)管,特(te)別是(shi)(shi)排煙脫硫設(she)備(bei)的(de)(de)(de)洗(xi)滌塔(ta)那樣的(de)(de)(de)存在(zai)(zai)(zai)不(bu)純物質氯(lv)化物的(de)(de)(de)環(huan)境中,比SUS329J1更為(wei)優(you)越,所以(yi)(yi)(yi)(yi)也(ye)有一些(xie)成(cheng)套設(she)備(bei)使用這(zhe)些(xie)鋼(gang)(gang)。在(zai)(zai)(zai)雙相不(bu)銹鋼(gang)(gang)中也(ye)是(shi)(shi)如此(ci),在(zai)(zai)(zai)帶(dai)材生產(chan)(chan)過程中造成(cheng)一定問題(ti)的(de)(de)(de)熱加(jia)工性已經改善(shan),鉬含量(liang)多(duo)于(yu)SUS329J1,進一步提高耐(nai)(nai)點腐(fu)蝕(shi)性的(de)(de)(de)2205不(bu)銹鋼(gang)(gang),以(yi)(yi)(yi)(yi)及(ji)瑞(rui)典開發的(de)(de)(de)S32205在(zai)(zai)(zai)日本均(jun)實(shi)現了(le)(le)國(guo)產(chan)(chan)化。這(zhe)些(xie)鋼(gang)(gang)不(bu)僅耐(nai)(nai)點腐(fu)蝕(shi)性強,而且耐(nai)(nai)酸(suan)性也(ye)十(shi)分出(chu)眾,所以(yi)(yi)(yi)(yi)被(bei)(bei)廣泛利用,1984年作為(wei)SUS329J2L被(bei)(bei)規定在(zai)(zai)(zai)JIS標(biao)準中。


 1979年鉬原料價格的(de)(de)(de)(de)暴漲,以此為契機,節(jie)省(sheng)鉬的(de)(de)(de)(de)特殊鋼(gang)(gang)的(de)(de)(de)(de)開(kai)發(fa)十分(fen)盛行。作(zuo)為耐(nai)(nai)酸(suan)(suan)(suan)性不(bu)(bu)銹鋼(gang)(gang),1980年開(kai)發(fa)了(le)(le)(le)增加(jia)(jia)了(le)(le)(le)硅、銅(tong)的(de)(de)(de)(de)含量(liang),對硫酸(suan)(suan)(suan)、磷酸(suan)(suan)(suan)、醋酸(suan)(suan)(suan)的(de)(de)(de)(de)耐(nai)(nai)腐蝕(shi)(shi)性優于(yu)SUS316不(bu)(bu)銹鋼(gang)(gang)。另(ling)外,開(kai)發(fa)了(le)(le)(le)增加(jia)(jia)銅(tong)、鉬的(de)(de)(de)(de)含量(liang),不(bu)(bu)提高鎳含量(liang)的(de)(de)(de)(de)經(jing)濟性耐(nai)(nai)硫酸(suan)(suan)(suan)奧(ao)氏體不(bu)(bu)銹鋼(gang)(gang)YUS260和(he)NAS115N。這些鋼(gang)(gang)比(bi)(bi)Carpenter20等到(dao)現在(zai)為止的(de)(de)(de)(de)高鎳耐(nai)(nai)硫酸(suan)(suan)(suan)奧(ao)氏體不(bu)(bu)銹鋼(gang)(gang)更為廉價,特別是在(zai)煙(yan)囪中遇(yu)到(dao)的(de)(de)(de)(de)硫酸(suan)(suan)(suan)露點腐蝕(shi)(shi)的(de)(de)(de)(de)情(qing)況下具有較強耐(nai)(nai)腐蝕(shi)(shi)性。最近,作(zuo)為能(neng)夠抵(di)抗高溫(wen)高濃度硫酸(suan)(suan)(suan),制造、焊(han)接(jie)加(jia)(jia)工都(dou)比(bi)(bi)較容易的(de)(de)(de)(de)不(bu)(bu)銹鋼(gang)(gang),還開(kai)發(fa)了(le)(le)(le)含有高硅、添加(jia)(jia)鈀的(de)(de)(de)(de)NAC6SI不(bu)(bu)銹鋼(gang)(gang)。我們期待(dai)能(neng)開(kai)發(fa)出這樣一種用于(yu)硫酸(suan)(suan)(suan)成套設備的(de)(de)(de)(de)耐(nai)(nai)腐蝕(shi)(shi)不(bu)(bu)銹鋼(gang)(gang),即在(zai)100℃的(de)(de)(de)(de)98-99%粗制硫酸(suan)(suan)(suan)流(liu)動的(de)(de)(de)(de)管道以及即使在(zai)加(jia)(jia)熱到(dao)200℃時也具有耐(nai)(nai)腐蝕(shi)(shi)性,能(neng)代(dai)替耐(nai)(nai)酸(suan)(suan)(suan)磚和(he)高鉻(ge)鑄鐵。


 1976年(nian)(nian)瑞典開發了高鉬且添加了氮的(de)(de)奧氏(shi)體不(bu)銹鋼(gang)(gang)20Cr-18Ni-6Mo-0.2N鋼(gang)(gang)及254SMO不(bu)銹鋼(gang)(gang)管,這(zhe)種鋼(gang)(gang)在(zai)奧氏(shi)體不(bu)銹鋼(gang)(gang)中,屬于(yu)(yu)耐(nai)點(dian)蝕(shi)性(xing)十分優越的(de)(de)鋼(gang)(gang)種,代替了從(cong)前的(de)(de)鎳(nie)合金,在(zai)多(duo)種環境中均可(ke)使(shi)用(yong)。所以日本各個公司都在(zai)開發類似的(de)(de)鋼(gang)(gang)種或者改良(liang)的(de)(de)鋼(gang)(gang)種,1991年(nian)(nian)修正(zheng)JIS標準時作為(wei)(wei)SUS317J4L(以后改稱為(wei)(wei)SUS836L不(bu)銹鋼(gang)(gang))被標準化。由(you)于(yu)(yu)腐(fu)蝕(shi)性(xing)過于(yu)(yu)強烈到現在(zai)為(wei)(wei)止(zhi)一(yi)直使(shi)用(yong)Hastelloy C等鎳(nie)基耐(nai)腐(fu)蝕(shi)合金或鈦的(de)(de)設備,是這(zhe)種鋼(gang)(gang)的(de)(de)使(shi)用(yong)對象,作為(wei)(wei)廉價的(de)(de)材料,其適用(yong)領域有可(ke)能進一(yi)步擴展,也可(ke)用(yong)于(yu)(yu)漂白工序或發生鹽(yan)酸露點(dian)腐(fu)蝕(shi)的(de)(de)地方(fang)。



表(biao)3.4 中列舉(ju)了如今日本(ben)各公司生產(chan)的(de)主要耐腐蝕奧氏體不銹(xiu)鋼。