制造波紋管的材料,目前,我國各行業(yè)一般采用 18—8 型奧氏體不銹鋼 (如 OCr19Ni9、OCr19Ni11Ti、OCr17Ni12Mo2 等)和 300 系列不銹鋼(如304/316/321 它們分別對應(yīng)我國的OCr18Ni9、OCr17Ni12Mo2、1Cr18Ni9Ti 等)由于 其良好的塑性、焊接性、耐腐蝕性及適宜的強(qiáng)度性能,成為各行業(yè)制造波紋管的 材料。但它們對氯離子、硫化物的腐蝕是敏感的,容易發(fā)生點(diǎn)蝕、晶間腐蝕, 尤其是應(yīng)力腐蝕,這也是煉油裝置上波紋管腐蝕破壞的原因所在。 縱觀國外制造波紋管的材料應(yīng)用情況,18—8 型奧氏體不銹鋼在大多數(shù) 工況條件下仍在應(yīng)用,但自七十年代以來,在煉油廠和化工廠等具有腐蝕性介質(zhì) 的裝置上,則采用耐高溫、耐腐蝕的 Incoloy800、Inconel625 合金替代 18—8 型奧氏體不銹鋼,解決了波紋管的腐蝕破壞問題,目前,Incoloy800 合金作為 管道和波紋管材料廣泛應(yīng)用于核動(dòng)力及含有一定量硫化物的煉油煙氣、煤的氣 化、礦物燃燒等裝置上。
Cr:是提高合金抗氧化、耐腐蝕的主要元素,按照 N/8 規(guī)律,不銹鋼材 料中需含 13、17、28%Cr 才具有優(yōu)異的耐腐蝕性能 ,Cr 容易在材料表面形成 穩(wěn)定的氧化膜而防止腐蝕。
Ni:提高材料的抗氧化、抗一般腐蝕和應(yīng)力腐蝕開裂性能,在還原性介 質(zhì)中使材料具有鈍化能力,增加材料的耐蝕性;另外可使材料保持穩(wěn)定的奧氏體 組織,使鋼具有優(yōu)良的韌性、加工成型及焊接性能;高的鎳組分使材料不會發(fā)生 Cl應(yīng)力腐蝕。
Mo:高的鉬組分可增加材料的抗應(yīng)力腐蝕性能,且可提高其耐點(diǎn)蝕、縫 隙腐蝕性能;這是因?yàn)?Mo 可加速 Cr 的鈍化過程,并能及時(shí)修補(bǔ)由于 Cl引起的 鈍化膜破壞的部位,故抗 Cl腐蝕的不銹鋼需含較高的 Mo,但 Mo 量高時(shí),易形成脆性相,因此需提高 Ni 含量。
Cu:加強(qiáng) Mo 對 Ci-Ni-Mo 不銹鋼的鈍化能力,提高鋼的抗硫腐蝕性能。 Nb:是強(qiáng)碳化物形成元素,避免形成鉻的碳化物而造成晶界貧鉻帶來的 晶間腐蝕,另外還有助于提高材料的高溫強(qiáng)度性能。
C:形成碳化物后,會導(dǎo)致耐蝕性下降,因而應(yīng)盡可能鋼中的碳含量。
N:有穩(wěn)定的奧氏體組織的作用,其能力為 Ni 的 30 倍,從而減少相, 抑制 、相形成,消除由于它們的形成而帶來的熱塑性、耐蝕性降低。
波紋管常用材料的抗腐蝕性能特點(diǎn)
1)根據(jù)材料的化學(xué)組分和應(yīng)力腐蝕實(shí)驗(yàn)結(jié)果知:抗應(yīng)力腐蝕的性能好 壞的順序?yàn)?,Inconel625 > FN-2 > Incoloy800 > B-315 > 316L > 304
2)在 35℃的 10%FeCl3 6H2O 溶液中,點(diǎn)蝕腐蝕試驗(yàn)結(jié)果表明,抗點(diǎn) 蝕性能好壞的順序?yàn)?,Inconel625 > B-315 > FN-2 > 316L > Incoloy800 > 304
3)連多硫酸腐蝕試驗(yàn)表明:304 根本經(jīng)受不住連多硫酸腐蝕,316L 不銹鋼對連多硫配腐蝕是敏感的,而 Inconel625、B-315、FN—2 和 Incoloy800 合金對連多硫酸是耐蝕的。
4)耐晶間腐蝕試驗(yàn)表明:下列材料的耐晶間腐蝕性能好壞的順序?yàn)?Inconel615 > FN—2 > B-315 >Incoloy800 >316L