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(bu)銹(xiu)鋼不可缺少的重要條件。
1. 必備(bei)條件
對不銹(xiu)鋼部(bu)件(jian)或設備(bei)(bei)用(yong)材(cai)的合理選擇應必備(bei)(bei)下(xia)述條(tiao)件(jian)和學科(ke)知識(shi)。
①. 服役條(tiao)件(jian)
不(bu)銹鋼部件(jian)或設(she)備的服役條(tiao)件(jian)包(bao)括腐蝕介質成分(fen)、溫度(du)、壓力、受力狀(zhuang)態、預期(qi)壽命(ming)等(deng),是(shi)選(xuan)擇適用(yong)不(bu)銹鋼的先決條(tiao)件(jian)。充分(fen)了解部件(jian)的使(shi)用(yong)條(tiao)件(jian),是(shi)合理選(xuan)擇不(bu)銹鋼必(bi)備的首要(yao)條(tiao)件(jian)。
②. 深入(ru)了(le)解不銹(xiu)鋼性能和相關(guan)數據
應根據部件或設備的工作(zuo)條件選擇不銹鋼材(cai)(cai)料,選材(cai)(cai)者(zhe)應對(dui)各類不銹鋼性(xing)(xing)能、限(xian)制(zhi)其使(shi)用(yong)的環(huan)境因素,是否易于購得等知(zhi)識有較全面的了解,方能有針對(dui)性(xing)(xing)地進行選擇。
③. 工程實踐經驗
同類服役條件下(xia),不銹鋼材料實際(ji)使用(yong)經(jing)驗(yan)是合理選材的(de)重要依據,應特別予以重視。
④. 模擬試(shi)驗數據
在(zai)許多腐蝕環境下(xia),在(zai)沒有實際使用(yong)經驗(yan)的(de)條件下(xia),實驗(yan)室(shi)模擬試驗(yan)數據(ju)或現(xian)場(chang)掛片數據(ju)往往是合理(li)選(xuan)用(yong)不(bu)銹鋼(gang)材料(liao)的(de)關鍵(jian)數據(ju)。
2. 合理選擇不銹鋼(gang)的(de)相關因素
不(bu)銹(xiu)鋼(gang)(gang)的力學性(xing)能,耐蝕性(xing),物(wu)理性(xing)能和工藝(yi)性(xing)能等材料因素和材料的使(shi)用條件,包括溫度、腐蝕介(jie)質(zhi)成分、受力狀態、預期使(shi)用壽命等服役(yi)條件是制約不(bu)銹(xiu)鋼(gang)(gang)選用時必(bi)須認真考慮的兩大決定因素。
①. 與材料(liao)性能相關的材料(liao)因(yin)素(su)
不銹鋼的(de)耐(nai)蝕性、力學性能(neng)、物理性能(neng)、工藝性能(neng)是材(cai)料的(de)本質所決定(ding)(ding)的(de),是不銹鋼的(de)內在性能(neng),它們決定(ding)(ding)了一個材(cai)料的(de)應用范(fan)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)(nai)蝕結(jie)構材料(liao),耐(nai)(nai)蝕性是決定是否選(xuan)用的重要指標,如果鋼的耐(nai)(nai)蝕性不能(neng)滿足使用要求,其他性能(neng)無(wu)論如何優越,也不能(neng)予以考慮(lv)。
在(zai)僅僅是均勻腐蝕的(de)環境下,目前可(ke)以遵循(xun)的(de)是耐蝕性的(de)10級(ji)標準(zhun),見表3-1。
究竟選(xuan)用(yong)哪種耐(nai)(nai)蝕(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)等(deng)(deng)級的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)牌號(hao),要(yao)考(kao)慮(lv)設(she)(she)備(bei)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)制造難易程(cheng)度、維修是(shi)否方便、預期(qi)(qi)使(shi)用(yong)壽命(ming)、由(you)此設(she)(she)備(bei)所生(sheng)產的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)產品質量要(yao)求(qiu)(qiu)(雜質、顏色(se)、純(chun)度)以(yi)(yi)及(ji)(ji)價格等(deng)(deng)諸多因素(su)。通常,對(dui)(dui)使(shi)用(yong)過(guo)程(cheng)中要(yao)求(qiu)(qiu)與環境(jing)介(jie)質接(jie)觸的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)部分具(ju)有(you)光潔(jie)鏡面或(huo)尺寸精密的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)儀表(biao)以(yi)(yi)及(ji)(ji)對(dui)(dui)腐(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)產物污染有(you)嚴格限(xian)制的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)設(she)(she)備(bei)和(he)部件,可(ke)選(xuan)擇(ze)具(ju)有(you)1~3級耐(nai)(nai)蝕(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)標準的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)牌號(hao);對(dui)(dui)要(yao)求(qiu)(qiu)密切配合,長期(qi)(qi)不漏和(he)使(shi)用(yong)壽命(ming)長的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)使(shi)用(yong)條(tiao)件,可(ke)選(xuan)用(yong)2~5級耐(nai)(nai)蝕(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)性的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)材料;對(dui)(dui)于檢(jian)修方便易于更換(huan)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)設(she)(she)備(bei)和(he)部件可(ke)選(xuan)用(yong)具(ju)有(you)4~7級的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)耐(nai)(nai)蝕(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)材料。對(dui)(dui)于年腐(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)率(lv)超過(guo)1mm的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)材料,除特殊情況外,應(ying)(ying)不予以(yi)(yi)選(xuan)用(yong)。必須(xu)強(qiang)調的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)是(shi):在(zai)實際運行中,往往不是(shi)單一的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)均勻腐(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)(shi)(shi),可(ke)能會存在(zai)應(ying)(ying)力腐(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)、點(dian)腐(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)、縫隙(xi)腐(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)和(he)腐(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)疲勞(lao)等(deng)(deng)腐(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)形式出(chu)現,在(zai)腐(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)介(jie)質條(tiao)件不能改變或(huo)無法加(jia)以(yi)(yi)控制的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)條(tiao)件下,在(zai)選(xuan)擇(ze)材料時(shi)應(ying)(ying)一并考(kao)慮(lv)。
a. 力學性能
力(li)學性(xing)(xing)能(neng)(neng)包括強(qiang)度(du)、硬度(du)、塑性(xing)(xing)、沖(chong)擊韌(ren)性(xing)(xing)、疲勞性(xing)(xing)能(neng)(neng)和斷裂(lie)力(li)學性(xing)(xing)能(neng)(neng)。這些性(xing)(xing)能(neng)(neng)是作(zuo)為結構(gou)材料選(xuan)擇(ze)時(shi)(shi)必須考(kao)(kao)慮的(de)(de)(de)因(yin)素,也可以(yi)認為是合理(li)(li)選(xuan)擇(ze)不銹鋼(gang)(gang)的(de)(de)(de)基礎(chu)。不銹鋼(gang)(gang)的(de)(de)(de)力(li)學性(xing)(xing)能(neng)(neng)受測定(ding)條件(jian)(jian)的(de)(de)(de)強(qiang)烈影響,如(ru)(ru)溫度(du)、介質的(de)(de)(de)腐(fu)蝕程度(du)、中(zhong)子(zi)輻照等都將使在(zai)常規條件(jian)(jian)下所得到(dao)的(de)(de)(de)數值顯(xian)著(zhu)下降,因(yin)此(ci)在(zai)使用常規數據(ju)時(shi)(shi)應(ying)考(kao)(kao)慮性(xing)(xing)能(neng)(neng)指標(biao)的(de)(de)(de)變(bian)(bian)化。在(zai)特(te)定(ding)的(de)(de)(de)使用條件(jian)(jian)下,常常是某一力(li)學性(xing)(xing)能(neng)(neng)指標(biao)起主導作(zuo)用,如(ru)(ru)量具、刀具、醫療器械等,需(xu)優(you)先考(kao)(kao)慮鋼(gang)(gang)的(de)(de)(de)硬度(du)。在(zai)交變(bian)(bian)載荷(he)作(zuo)用下,鋼(gang)(gang)的(de)(de)(de)疲勞性(xing)(xing)能(neng)(neng)就成為主要選(xuan)材依據(ju),在(zai)承受沖(chong)擊載荷(he)或在(zai)低溫下使用,鋼(gang)(gang)的(de)(de)(de)韌(ren)性(xing)(xing)和脆性(xing)(xing)轉變(bian)(bian)溫度(du)是合理(li)(li)選(xuan)擇(ze)材料的(de)(de)(de)最(zui)關鍵指標(biao)。
b. 物(wu)理性能(neng)
鋼(gang)(gang)的(de)(de)彈性模量,熱(re)膨(peng)脹系(xi)(xi)(xi)數(shu)(shu)、磁(ci)性、導熱(re)系(xi)(xi)(xi)數(shu)(shu)等物(wu)理性能,在(zai)某些應用場合成為(wei)不(bu)可忽視的(de)(de)選擇依據,如要(yao)求(qiu)無(wu)磁(ci)性,僅限于(yu)奧氏(shi)體不(bu)銹(xiu)(xiu)鋼(gang)(gang)。對于(yu)制造容器(qi)、塔、槽等設備襯里的(de)(de)不(bu)銹(xiu)(xiu)鋼(gang)(gang),鋼(gang)(gang)的(de)(de)熱(re)膨(peng)脹系(xi)(xi)(xi)數(shu)(shu)就十分重要(yao);對于(yu)制造熱(re)交(jiao)換器(qi)的(de)(de)不(bu)銹(xiu)(xiu)鋼(gang)(gang),熱(re)膨(peng)脹系(xi)(xi)(xi)數(shu)(shu)和(he)導熱(re)系(xi)(xi)(xi)數(shu)(shu)成為(wei)選擇的(de)(de)重要(yao)條件,尤(you)其是在(zai)與(yu)異種鋼(gang)(gang)焊接時其熱(re)膨(peng)脹系(xi)(xi)(xi)數(shu)(shu)就更加(jia)重要(yao)。
c. 工(gong)藝性(xing)能
鋼的(de)(de)(de)可焊性,冷成(cheng)形(xing)(xing)性能等是(shi)某些應用中特別重(zhong)要的(de)(de)(de)工藝性能指(zhi)標。例如,冷成(cheng)形(xing)(xing)性能是(shi)深拉(la)和脹形(xing)(xing)成(cheng)形(xing)(xing)作業(ye)(ye)的(de)(de)(de)關鍵(jian)指(zhi)標,用此鐵素(su)體不(bu)銹鋼的(de)(de)(de)n、r值、奧氏體不(bu)銹鋼的(de)(de)(de)延伸率將(jiang)成(cheng)為(wei)選擇適用不(bu)銹鋼的(de)(de)(de)主要考慮因素(su)。深拉(la)成(cheng)形(xing)(xing)用薄板的(de)(de)(de)生產企(qi)業(ye)(ye),為(wei)滿足(zu)這(zhe)種需(xu)要,應在鋼的(de)(de)(de)成(cheng)分控制、工藝調(diao)整等方面保證最終(zhong)成(cheng)品的(de)(de)(de)冷成(cheng)形(xing)(xing)性能。
②. 服役條件
不(bu)銹(xiu)鋼設備和部件的工作(zuo)條(tiao)件,包括(kuo)環(huan)境溫度、腐蝕介質成分、受力狀態、對(dui)磁性的限制、是否遭受中(zhong)子輻照(zhao)等服役條(tiao)件構成了(le)合理選(xuan)擇不(bu)銹(xiu)鋼的外在因(yin)素(su),所選(xuan)用的不(bu)銹(xiu)鋼必須(xu)與(yu)外界條(tiao)件相(xiang)適應。