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轴承知识

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我国高端不锈钢管制造技术

在当前钢铁行业高质量发展、钢铁行业绿色低碳发展的新时期,不锈钢以其高耐蚀、长寿命、寿命周期成本低、100%回收利用等优点,成为最具发展潜力的钢铁产品。核电军工化工等工业用材国产化进程的加快,建筑工程、供水领域等民用市场的拓展都预示着不锈钢管应用前景广阔,用户对产品的需求不断走向高端化——高、精、特、快、专、省,同时也将促进高端不锈钢管制造技术不断创新和进步,支撑不锈钢管行业向绿色化、智能化、高质化、服务化方向发展。

在“2021(第二届)中国不锈钢管高峰论坛”上,王国栋院士发布了东北大学2011钢铁共性技术协同创新中心姜周华教授团队的高端不锈钢管制造技术研究成果,本文根据大会报告整理。

1 当前我国不锈钢发展现状

据中国特钢企业协会不锈钢分会数据,2020年我国不锈钢粗钢产量为3013.9万吨,增长了2.51%,其中:Cr-Ni钢(300系)1437.96万吨,占比47.71%;Cr钢(400系)592.50万吨,占比19.66%;Cr-Mn钢(200系)964.32万吨,占比32.007%。进口不锈钢为180.59万吨,同比增加68.62万吨,增长61.33%;出口不锈钢为341.69万吨,同比减少25.54万吨,降低了6.95%。不锈钢表观消费量为2560.79万吨,增长6.64%。

2 高端不锈钢管产品

2.1高氮不锈钢

高氮钢是近年来出现的一种新型工程材料,是材料中的实际氮含量超过常压下(0.1MPa)制备材料所能达到的极限值的钢。其中,高氮奥氏体不锈钢的氮含量在0.40%以上,高氮铁素铁、马氏体不锈钢的氮含量均大于0.08%。采用氮做合金元素,不仅可以稳定奥氏体组织,提高强度,使韧性无显著下降,而且还可以提高耐腐蚀性能。

目前,高氮不锈钢成为主要研究热点,尤其是高氮奥氏体不锈钢。比如用P900(18Cr-18Mn-0.6N)制成的护环,具有高的屈服强度和塑性,良好的耐腐蚀性能特别是耐应力腐蚀,低的导磁性能。高端无磁钻铤,具有低磁导率、高强度的机械性能、优越的耐腐蚀能力、耐晶间腐蚀开裂性能及优越的耐磨性能。

2.2双相不锈钢

双相不锈钢主要由铁素体和奥氏体相组成,是一类集优良耐腐蚀、高强度和易于加工等诸多优异性能于一身的钢种。物理性能介于奥氏体不锈钢和铁素体不锈钢之间。具有优异的耐氯化物应力腐蚀和耐孔蚀性能;良好的腐蚀疲劳和磨损腐蚀性能;综合力学性能优异,有较高的强度和疲劳强度;良好的焊接性能;材料成型性能优良,广泛应用于造船及运输、石油和化工等领域。

双相不锈钢典型品种:

第一类属低合金型,代表牌号UNS S32304(23Cr-4Ni-0.1N),钢中不含钼,PREN值为24-26,在耐应力腐蚀方面可代替AISI304或316使用。

第二类属中合金型,代表牌号是UNS S31803(22Cr-5Ni-3Mo-0.15N,即2205),PREN值为32-35,其耐蚀性能介于AISI316L和6%Mo+N奥氏体之间。

第三类属高合金型,一般含25%Cr,还含有钼和氮,有的还含有铜和钨,标准牌号UNS32550(25Cr-6Ni-3Mo-2Cu-0.2N),PREN值为37-39,这类钢的耐蚀性能高于22%Cr的双相不锈钢。

第四类属超级双相不锈钢型,含高钼和氮,标准牌号UNS S32750(25Cr-7Ni-3.7Mo-0.3N,即2507),有的也含钨和铜,PREN值大于40,可适用于苛刻的介质条件,具有良好的耐蚀与力学综合性能,可与超级奥氏体不锈钢相媲美。

双相不锈钢品种发展趋势是经济型,超级和特超级。其中,LDX 2101(UNS S32101)为经济型最成功的低镍高氮双相不锈钢,具有高强度和良好耐氯化物应力腐蚀开裂性能,现已广泛用于造纸工业设备、食品加工设备、海上石油平台、脱盐(海水淡化)设备等特殊化工环境设备。SAF 3207HD抗拉强度极高,980-1180MPa,PREN为50,临界点腐蚀(CPT)为90℃,可在更深的水下、更高的温度和压力环境下开采油、气田,是用于深水项目的理想材料。DP-3W高耐蚀超级双相不锈钢板主要用于食品工业中制盐、酱油酿造含有高氯化物的生产设备,以及海底石油开采的泵等氯离子腐蚀严重的环境。

2.3超级奥氏体不锈钢

超级奥氏体不锈钢是一种特种不锈钢,与普通奥氏体不锈钢相比,Ni、Cr、Mo、N等合金元素含量均高于一般值,特别是Mo,可达4.5%~7%。其特点主要是:

1)高合金化,主要是铬、钼、氮,尤其是钼,含量显著高于常规不锈钢;

2)高纯化,尤其是C含量;

3)高性能,具有高的耐局部腐蚀性能,抗应力腐蚀开裂性能。金相组织是100%的奥氏体。但由于铬和钼含量均较高,处理不好会出现金属中间相,如sigma相。

超级奥氏体不锈钢主要用于制造海水处理设备、湿法烟气脱硫吸收塔、烟气净化设备、热交换机、制药?业、造纸工业中的漂白设备等。

2.4特种不锈钢

特种不锈钢产品主要应用于耐蚀塑料模具(如4Cr13、4Cr13Mo、 4Cr13MoN);能源领域(核电、火电、水电)的核电主管道、高压锅炉管、叶片、护环、水轮机导叶和叶片;油气开采(如超级13Cr、15Cr、双相不锈钢)

发布时间:2021-10-12
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