不锈钢与焊管基本知识.ppt

不锈钢与焊管的基本知识 不锈钢基本知识 不锈钢的定义 o 根据GB/T20878-2007 不锈钢和耐热钢 牌号及化学成分： 以不锈、耐蚀性为主要特性，且Gr含量至少为 10.5%，C含量最大不超过1.2%的钢。 GB/T与GB的区别 不锈钢的分类 o 根据GB/T20878-2007分为五类 o 奥氏体不锈钢（A） o 双相不锈钢（A-F） o 铁素体不锈钢（F） o 马氏体不锈钢（M） o 沉淀硬化型不锈钢 o 美标的分类：200系：Cr-Ni-Mn 300系： Cr-Ni 400系：Cr 600系：沉淀硬化型 不锈钢几个基本知识点 o 不锈钢中含量最多的 元素 o 不锈钢的主要化学成 分 o 0.1与0.10 o 可以用磁铁来判定不 锈钢与普通钢铁吗？ o A不锈钢的磁性及消 磁处理（钢卷的中部 与边部） o 中国的06Cr19Ni10 相当于美标的304及 日标的SUS304 o SUS steel use stainless的首字母 缩写 不锈钢的常用国际标准 oGB中国国家标准。 oAISI (America Iron and Steel Institute) 美国钢铁协会 oASTM (America Society for Testing and Material)美国材 料与试验协会 oASME (America Society of Mechanical Engineers)美国机 械工程学会 oAPI (America Petroleum Association)美国石油协会 oJIS (Japanese Industrial Standards)日本国家标准 oLR (Lloyds Register of Shipping)劳氏船级社 oDIN (Deutsches Institut fur Normung )德国国家标准 常用不锈钢 o 06Cr19Ni10即常说的304，以前的18-8钢。目前国 内用量最大的不锈钢，代号S30408 o 06Cr17Ni12Mo2是常说的316L（L代表超低碳，碳含 量低于0.03%），具有优良的耐腐蚀性能。代号 S31603 o 022Cr11Ti为常说的409L，是F不锈钢，代号为 S11163 o 06Cr18Ni11Ti即常说的321，加入Ti后，增加了抗晶 间腐蚀能力 o 06Cr25Ni20即常说的310S，耐高温，代号为 S31008 o 注意，目前公司所用的201,202不锈钢与美标的 201,202有很大区别，不能混淆。 奥氏体不锈钢与碳钢的物理性能对比 o 电阻率高，不锈钢约为碳钢的5倍 o 线膨胀系数高，不锈钢比碳钢高约 40% o 热导率低，不锈钢约为碳钢的1/3 o 不锈钢的密度与碳钢相差不大，有低到 高依次为碳钢、F、M、A. 不锈钢的切割 o 不锈钢可以使用乙炔气切割吗？原因：生成 的氧化铬熔点太高(2265)，妨碍切割进 行。 o 一般选用的方式：剪板机剪切、等离子切割 o 先进的切割方式：高压水切割、激光切割 不锈钢的表面状态 o NO.1 热轧后再进行热处理、酸洗，板厚一 般大于3mm o NO.2B冷轧后进行热处理、酸洗，再以冷轧 加工使其表面达到光亮程度，板厚一般不大 于3mm o BA 冷轧后实施光亮退火处理 o NO.2D NO.3 NO.4 HL等为不常用的表 面状态 不锈钢的物理性能 o 不锈钢尤其是A不锈钢，既有足够的强度，又 有极好的塑性，同时硬度也不高，是获得广 泛应用的原因之一。 o 与碳钢相比，不锈钢具有优良的低温冲击韧 性，不存在脆性转变温度 o 具有良好的耐热性能-热稳定性和热强性。含 Cr量越高，耐热性能越好。但要注意不锈钢 的高温脆化问题，避免在脆化温度区间长期 使用。一般脆化温度区间为450-850. 不锈钢(焊接）常见缺陷 o晶间腐蚀:在金属表面无任何变化的情况下，使晶粒间失去结合力 ，金属强度完全丧失，导致设备突发性破坏。如有应力存在，由 晶间腐蚀转变为沿晶应力腐蚀（SCC)破坏。原因：过饱和碳部分 或全部以Cr23C6 形式在晶界析出，造成碳化物附近的碳与铬的 浓度急剧下降，在晶界上形成贫铬区，贫铬区作为阳极而遭受腐 蚀。改善办法：1.降C，比如用304L代替304. 2 .增Cr。 3.加 入固C元素 4.固溶处理 o气孔，由于在熔融状态下（液态），H的溶解度很高，但在固态金 属中的溶解度很低，因而由于逸出速度的原因，很容易形成H气孔 。 o冷裂纹 由于焊缝中存在微小的缺陷或微裂纹，固态金属中的H原 子向缺陷部位集中，形成氢分子，再加上应力的作用，导致裂纹 扩展，最终形成冷裂纹，造成设备失效。 不锈钢中的化学元素（一） o Cr、Si、Al对不锈钢的影响 Cr、Si、Al是F形成元素，是不锈钢获得耐腐蚀性能的主 要合金元素。 Cr在不锈钢表面形成致密的（FeCr）2O3， 起强烈的钝化作用并使不锈钢的化学稳定性得到提高。 Si 、 Al也起同样作用，但是Si含量过高，会造成不锈钢的力学 性能下降，以及可焊性降低。 Al主要用于沉淀硬化不锈 钢，起细化晶粒，固溶强化的作用；用来提高不锈钢室温 和高温的强度。 不锈钢中的化学元素（二） o Ni对不锈钢的影响 Ni是扩大A元素，当Ni大到9%时，可以获得 稳定的A组织。Ni能使不锈钢表面钝化，扩 大钢在酸中的钝化范围。单独使用Ni来获得 A需要的数量很大，一般与Cr元素配合使用 。 不锈钢中的化学元素（三） o Mo和Cu对不锈钢的影响 Mo是F形成元素。不锈钢中加入Mo有以下作用：1. 提高钢在非氧化介质中的稳定性。2.抵抗Cl离子产 生点腐蚀。3.提高A钢的热强性。由于是F化元， 加入Mo时，应相应提高Ni的含量，以维持钢的全A 。Mo的增加会降低A不锈钢的韧性。 Cu可以提高钢对非氧化介质的抗腐蚀能力。Cr-Ni 不锈钢中加入Cu会产生弥散硬化组织，提高钢的 热强性。 不锈钢中的化学元素（四） o Ti和Nb对不锈钢的影响 Ti和Nb对C的亲和力大于Cr，因而可以优先形成稳定 的碳化物，降低晶间腐蚀倾向。在Cr-Ni不锈钢中，Ti 的加入量一般大于5倍的C，Nb的加入量一般大于8倍 的C，这样可以使大部分的C形成碳化物，避免形成 Cr23C6，从而减少了贫Cr区的存在。例如：321中的 Ti，347中的Nb。它们的晶间腐蚀倾向小于304. o S和P对不锈钢的影响 属于有害元素，一般来说越低越好。由于脱硫、脱磷存 在一定矛盾，同时降S、P有一定困难。目前不锈钢的S 含量都比较低，而P含量偏高。 不锈钢中的化学元素（五） o c对不锈钢的影响 C是A形成元素，也可以提高钢的强度，但是对耐蚀 性不利。因为C与Cr的结合会造成晶界的贫Cr层。C 的增加还会造成可焊性降低。不锈钢中的C含量一般 控制在0.08%以下，对于含C量低于0.03%的用后 缀L标识。 合金元素对不锈钢的影响各不相同，当加入多种元 素时，它们的作用不是简单的叠加或抵消，因为它们 相互之间有时会发生新的物理化学作用。 另：碳钢焊接时选材一般是等强或高强匹配，不锈 钢的焊接一般等成分匹配。这与这两种钢的使用性能 和环境有关。 NDT的简单介绍 oNDT（Non-destructive Test）无损检测 主要有RT UT PT MT RT（Radiographic Test ）目前分拍片和工业电视两种，拍片的使用范围很广，但是效率很 低。工业电视效率高，但使用局限性很强，目前公司新上的RT设备就是工业电视。可以 很直观的从屏幕上看到缺陷。拍片又分为有源和无源两种，有源用的是放射源，必须国 家备案。无源的是通过设备产生射线，断电后则射线消失。我们所建的探伤室安全性很 高，夹心墙里面添加了钡沙，具有很好的防辐射效果；另外，射线的照射方向始终朝上 ，因而对周围工作的人员不产生辐射。 UT（Ultrasonic Test ）是通过超声波来进行检测缺陷。可检测钢板的厚度范围很大，但是 其检测精度有很大一部分需要靠检测人员的水平来决定。 PT（Penetrant Test ）是一种表面检测方式。通过渗透液和荧光反射来检查表面或浅表缺陷 。 MT（Magnetic Test）也是一种表面检测方式。是通过磁力线来判断缺陷。不锈钢产品一般 不使用此方法。 ET (Eddy Current Test)涡流探伤 TOFED (Time of Flight Diffraction Technique)超声波衍射时差法 是一种新型检测方法 ，目前使用很少。 不锈钢管 o 钢管的分类（制造方式） 一般分为无缝管和焊管 无缝管又可以分为拉拔管、轧制管和铸造管。拉拔管的生 产量最大，但质量一般，尤其是成分和壁厚。轧制管的 壁厚均匀，精度很高。 焊管分为螺旋管和直缝管。顾名思义，就是管子的焊缝分 别是螺旋的和直缝的。 不锈钢焊管管的执行标准（国内） o GB/T12771-2008流体输送用不锈钢焊接钢管 o HG 20537.1-92奥氏体不锈钢焊接钢管选用规定 20537.2-1992管壳式换热器用奥氏体不锈钢焊接 钢管技术要求，适用于不大于76.1mm的钢管 HG 20537.3-92化工装置用奥氏体不锈钢焊接钢 管技术要求 ，适用于直径介于76.1mm和直径不 大于325mm的钢管 HG 20537.4-92化工装置用 奥氏体不锈钢大口径焊接钢管技术要求适用于直径 不小于355.6mm的钢管 o GB12770-2002机械结构用不锈钢焊接钢管 不锈钢焊管的执行标准（美标） o美标在全世界都得到认可，这是一个国 家实力的体现。现一般执行ASTM A312（M）与A269（M）。此处的M 代表公制，即以mm为单位进行计量。 如果没有后缀则以英制单位进行计量。 oTP304的TP是代表tube和pipe，一般 认为pipe指大管，tube指小管，主要 用于设备内部。 oASME标准等效采用ASTM的标准。 压力管道元件 o 压力管道的适用条件：1.压