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)生點蝕、晶間腐蝕, 尤其是應力腐蝕,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 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用于核動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、抗一般腐蝕和應力腐蝕開裂性能,在還原性介 質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應力腐蝕。
Mo:高的鉬組分可增加材料的抗應力腐蝕性能,且可提高其耐點蝕、縫 隙腐蝕性能;這是因為 Mo 可加速 Cr 的鈍化過程,并能及時修補由于 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,易形成脆性相,因此需提高 Ni 含量。
Cu:加強 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度性能。
C:形成碳化物后,會導致耐蝕性下降,因而應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
1)根據(jù)材料的化學組分和應力腐蝕實驗結果知:抗應力腐蝕的性能好 壞的順序為,Inconel625 > FN-2 > Incoloy800 > B-315 > 316L > 304
2)在 35℃的 10%FeCl3 6H2O 溶液中,點蝕腐蝕試驗結果表明,抗點 蝕性能好壞的順序為,Inconel625 > B-315 > FN-2 > 316L > Incoloy800 > 304
3)連多硫酸腐蝕試驗表明:304 根本經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)耐晶間腐蝕試驗表明:下列材料的耐晶間腐蝕性能好壞的順序為 Inconel615 > FN—2 > B-315 >Incoloy800 >316L