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(gang)不可缺少的重要條件。
1. 必備(bei)條件
對(dui)不(bu)銹鋼部件或設備用材的合理(li)選擇應必備下述條件和(he)學科知識。
①. 服役條件
不銹鋼(gang)部件(jian)或設備(bei)的服役條(tiao)件(jian)包括腐蝕介(jie)質(zhi)成分、溫度、壓力、受力狀態、預期壽命(ming)等(deng),是選(xuan)擇適用不銹鋼(gang)的先決條(tiao)件(jian)。充分了(le)解部件(jian)的使用條(tiao)件(jian),是合理選(xuan)擇不銹鋼(gang)必(bi)備(bei)的首要(yao)條(tiao)件(jian)。
②. 深入了解不銹鋼性能和相關數據
應(ying)根據部件或設備的(de)工作條(tiao)件選擇不銹鋼(gang)(gang)材料,選材者應(ying)對各類不銹鋼(gang)(gang)性能(neng)、限制其使(shi)用的(de)環境因素,是否易于購得等(deng)知識有較全面(mian)的(de)了解,方能(neng)有針對性地進行(xing)選擇。
③. 工程(cheng)實踐經驗(yan)
同類服(fu)役條(tiao)件下,不銹鋼材(cai)(cai)料實際(ji)使用經驗是(shi)合理選材(cai)(cai)的重(zhong)要依據,應特別予(yu)以重(zhong)視。
④. 模(mo)擬試驗(yan)數據(ju)
在(zai)許多腐蝕(shi)環境下,在(zai)沒(mei)有實際使(shi)用(yong)經驗(yan)的條件下,實驗(yan)室模(mo)擬(ni)試驗(yan)數(shu)(shu)據(ju)或現場掛片數(shu)(shu)據(ju)往(wang)往(wang)是合(he)理選用(yong)不銹鋼材料的關(guan)鍵數(shu)(shu)據(ju)。
2. 合理選擇不銹鋼的相關(guan)因(yin)素
不(bu)(bu)銹鋼的(de)(de)力學性(xing)能,耐蝕性(xing),物理性(xing)能和工(gong)藝性(xing)能等材料(liao)因素和材料(liao)的(de)(de)使(shi)用條件(jian),包括溫度、腐蝕介質成分、受(shou)力狀態、預(yu)期使(shi)用壽命等服役條件(jian)是制(zhi)約不(bu)(bu)銹鋼選用時必(bi)須認(ren)真考慮(lv)的(de)(de)兩大(da)決(jue)定因素。
①. 與材料(liao)性(xing)能相(xiang)關的材料(liao)因(yin)素
不銹鋼的(de)耐蝕性(xing)、力學性(xing)能、物理性(xing)能、工藝性(xing)能是材(cai)料(liao)的(de)本質所決定的(de),是不銹鋼的(de)內在性(xing)能,它們決定了一個材(cai)料(liao)的(de)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)耐蝕(shi)結(jie)構(gou)材(cai)料(liao),耐蝕(shi)性是決(jue)定是否選用的(de)重要指標,如果鋼的(de)耐蝕(shi)性不能(neng)(neng)(neng)滿足(zu)使用要求,其他性能(neng)(neng)(neng)無論如何優越,也不能(neng)(neng)(neng)予以(yi)考慮(lv)。
在(zai)僅(jin)僅(jin)是(shi)均勻(yun)腐蝕的(de)(de)環境(jing)下,目(mu)前可以遵循的(de)(de)是(shi)耐蝕性的(de)(de)10級標準,見(jian)表3-1。
究竟選(xuan)(xuan)(xuan)用哪(na)種耐(nai)蝕(shi)(shi)(shi)等級(ji)的(de)(de)(de)(de)(de)牌(pai)(pai)號,要(yao)考慮設備(bei)(bei)的(de)(de)(de)(de)(de)制造難易程(cheng)度(du)、維修是(shi)否方便(bian)、預期使(shi)(shi)用壽命(ming)(ming)、由此設備(bei)(bei)所生(sheng)產的(de)(de)(de)(de)(de)產品(pin)質(zhi)量要(yao)求(雜質(zhi)、顏色、純度(du))以(yi)(yi)及(ji)價格等諸多因素。通常,對(dui)(dui)使(shi)(shi)用過(guo)程(cheng)中要(yao)求與環(huan)境介質(zhi)接觸的(de)(de)(de)(de)(de)部(bu)分(fen)具(ju)有(you)光潔鏡(jing)面或(huo)尺寸精密(mi)的(de)(de)(de)(de)(de)儀表(biao)以(yi)(yi)及(ji)對(dui)(dui)腐(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)產物污染有(you)嚴格限制的(de)(de)(de)(de)(de)設備(bei)(bei)和(he)部(bu)件(jian)(jian)(jian),可選(xuan)(xuan)(xuan)擇具(ju)有(you)1~3級(ji)耐(nai)蝕(shi)(shi)(shi)標準(zhun)的(de)(de)(de)(de)(de)牌(pai)(pai)號;對(dui)(dui)要(yao)求密(mi)切配合,長(chang)期不漏和(he)使(shi)(shi)用壽命(ming)(ming)長(chang)的(de)(de)(de)(de)(de)使(shi)(shi)用條件(jian)(jian)(jian),可選(xuan)(xuan)(xuan)用2~5級(ji)耐(nai)蝕(shi)(shi)(shi)性的(de)(de)(de)(de)(de)材(cai)料(liao);對(dui)(dui)于(yu)檢修方便(bian)易于(yu)更(geng)換(huan)的(de)(de)(de)(de)(de)設備(bei)(bei)和(he)部(bu)件(jian)(jian)(jian)可選(xuan)(xuan)(xuan)用具(ju)有(you)4~7級(ji)的(de)(de)(de)(de)(de)耐(nai)蝕(shi)(shi)(shi)材(cai)料(liao)。對(dui)(dui)于(yu)年腐(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)率超過(guo)1mm的(de)(de)(de)(de)(de)材(cai)料(liao),除(chu)特殊情況外,應不予以(yi)(yi)選(xuan)(xuan)(xuan)用。必(bi)須強調的(de)(de)(de)(de)(de)是(shi):在(zai)實際運(yun)行中,往往不是(shi)單一的(de)(de)(de)(de)(de)均勻腐(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi),可能(neng)會存在(zai)應力腐(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)、點腐(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)、縫隙腐(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)和(he)腐(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)疲勞(lao)等腐(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)形式出現,在(zai)腐(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)介質(zhi)條件(jian)(jian)(jian)不能(neng)改變或(huo)無法加(jia)以(yi)(yi)控制的(de)(de)(de)(de)(de)條件(jian)(jian)(jian)下,在(zai)選(xuan)(xuan)(xuan)擇材(cai)料(liao)時(shi)應一并考慮。
a. 力學性(xing)能
力(li)(li)學(xue)性能(neng)(neng)包括(kuo)強度(du)(du)、硬度(du)(du)、塑性、沖(chong)擊(ji)韌(ren)(ren)性、疲勞性能(neng)(neng)和斷裂力(li)(li)學(xue)性能(neng)(neng)。這些(xie)性能(neng)(neng)是作(zuo)(zuo)為結構材料(liao)選(xuan)擇時(shi)必須考(kao)慮(lv)的(de)(de)因素(su),也可以認為是合理選(xuan)擇不銹(xiu)鋼(gang)的(de)(de)基礎。不銹(xiu)鋼(gang)的(de)(de)力(li)(li)學(xue)性能(neng)(neng)受(shou)測定(ding)條件的(de)(de)強烈(lie)影響(xiang),如溫度(du)(du)、介質的(de)(de)腐(fu)蝕程度(du)(du)、中子輻照等都(dou)將使在(zai)(zai)常(chang)規(gui)條件下(xia)(xia)所得到的(de)(de)數值(zhi)顯著下(xia)(xia)降,因此在(zai)(zai)使用常(chang)規(gui)數據時(shi)應考(kao)慮(lv)性能(neng)(neng)指(zhi)標的(de)(de)變(bian)化。在(zai)(zai)特(te)定(ding)的(de)(de)使用條件下(xia)(xia),常(chang)常(chang)是某一力(li)(li)學(xue)性能(neng)(neng)指(zhi)標起(qi)主(zhu)導作(zuo)(zuo)用,如量(liang)具(ju)、刀(dao)具(ju)、醫療(liao)器械等,需優先考(kao)慮(lv)鋼(gang)的(de)(de)硬度(du)(du)。在(zai)(zai)交變(bian)載荷作(zuo)(zuo)用下(xia)(xia),鋼(gang)的(de)(de)疲勞性能(neng)(neng)就成(cheng)為主(zhu)要(yao)選(xuan)材依據,在(zai)(zai)承(cheng)受(shou)沖(chong)擊(ji)載荷或在(zai)(zai)低溫下(xia)(xia)使用,鋼(gang)的(de)(de)韌(ren)(ren)性和脆性轉變(bian)溫度(du)(du)是合理選(xuan)擇材料(liao)的(de)(de)最關鍵指(zhi)標。
b. 物(wu)理(li)性能
鋼(gang)(gang)的彈(dan)性模量,熱(re)膨(peng)脹(zhang)系(xi)數、磁(ci)性、導(dao)熱(re)系(xi)數等(deng)物理性能,在某些(xie)應用場合(he)成(cheng)為(wei)不可忽(hu)視的選擇依(yi)據,如要(yao)(yao)求無磁(ci)性,僅限于奧(ao)氏體不銹(xiu)鋼(gang)(gang)。對于制(zhi)造容器、塔(ta)、槽等(deng)設備襯(chen)里的不銹(xiu)鋼(gang)(gang),鋼(gang)(gang)的熱(re)膨(peng)脹(zhang)系(xi)數就十分重(zhong)要(yao)(yao);對于制(zhi)造熱(re)交換器的不銹(xiu)鋼(gang)(gang),熱(re)膨(peng)脹(zhang)系(xi)數和導(dao)熱(re)系(xi)數成(cheng)為(wei)選擇的重(zhong)要(yao)(yao)條件,尤其(qi)是在與(yu)異種鋼(gang)(gang)焊接時其(qi)熱(re)膨(peng)脹(zhang)系(xi)數就更加(jia)重(zhong)要(yao)(yao)。
c. 工藝性能
鋼(gang)(gang)的可焊性(xing)(xing),冷成(cheng)(cheng)(cheng)形(xing)(xing)性(xing)(xing)能(neng)等是某些應用中特(te)別重要的工藝性(xing)(xing)能(neng)指標。例如,冷成(cheng)(cheng)(cheng)形(xing)(xing)性(xing)(xing)能(neng)是深拉(la)和脹形(xing)(xing)成(cheng)(cheng)(cheng)形(xing)(xing)作業(ye)的關鍵指標,用此鐵素體(ti)不銹鋼(gang)(gang)的n、r值、奧氏體(ti)不銹鋼(gang)(gang)的延伸率將成(cheng)(cheng)(cheng)為選擇適用不銹鋼(gang)(gang)的主要考慮因素。深拉(la)成(cheng)(cheng)(cheng)形(xing)(xing)用薄板的生產企業(ye),為滿(man)足這種需(xu)要,應在鋼(gang)(gang)的成(cheng)(cheng)(cheng)分控制、工藝調整等方面保證最終成(cheng)(cheng)(cheng)品的冷成(cheng)(cheng)(cheng)形(xing)(xing)性(xing)(xing)能(neng)。
②. 服役條(tiao)件
不銹(xiu)鋼設備和部件的工(gong)作條件,包括環境溫度、腐蝕介質成(cheng)分、受(shou)力狀態、對磁性的限制、是否(fou)遭受(shou)中子輻照等服(fu)役條件構(gou)成(cheng)了(le)合(he)理(li)選(xuan)擇不銹(xiu)鋼的外在因素,所選(xuan)用的不銹(xiu)鋼必須與外界條件相適(shi)應。