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1 2 水泵常用材料 湖北扬子江泵业有限责任公司2012年1月31日 3 泵装置的性能和寿命 对一个成功的泵装置的基本要求是性能和寿命 性能就是泵的参数 扬程 流量和效率 寿命就是在维持允许的性能情况下必须更换一个或几个零件以前运转的总小时数 主要是在实际运转条件下结构材料抵抗腐蚀 侵蚀或这两种结合的一种量度 4 我公司渣浆泵主要零部件材料选用如下 1 前 后泵壳 底座 托架 灰铸铁 HT200 2 过流部件 护套 前 后护板 叶轮 KmTBCr26 含铬量不低于26 洛氏硬度58 62 适用PH范围5 11 3 轴 45号钢 正火调质HB 245 285 4 轴套 1Cr13或者2Cr13 Cr15Mo3 5 水封环 HT200和1Cr18Ni9Ti 6 填料箱 填料压盖 副叶轮 HT200 QT600 3 KmTBCr267 填料 油浸石棉盘根 8 润滑脂的材质是 二号锂基脂 我公司多级泵主要零部件材料选用如下 根据使用工况的不同 每个零件所选用的材料也不一样1 进水段 中段 出水段 HT200 QT600 3 ZG270 500等 2 叶轮 导叶 密封环 HT200 QT600 3 ZG270 500 1Cr18Ni9 1Cr13等 3 轴 穿杠 45号钢和40Cr钢 4 平衡板 平衡套 导叶套 1Cr13 QT600 3 ZQSn10 1 Cr26等 5 承磨环 采用45号钢表面喷镍基合金 6 轴承体 轴承压盖 轴承端盖 HT200 QT600 37 尾盖 HT200 QT600 3 ZG270 500 5 6 泵材料的选择 材料选择择时应考虑的因素1 介质的腐蚀性材料对于介质的腐蚀性是有一定的范围的 例如耐酸钢1Cr18Ni9 耐中 稀浓度的硝酸或有机酸的腐蚀 但是不能耐稀硫酸的腐蚀 2 电化学腐蚀在泵的整个流道最好采用相同的金属材料 3 介质温度材料在很低的温度下性脆 在高温时会产生蠕变 某种材料能耐常温的某种介质的腐蚀 但不能耐高温介质的腐蚀 所选材料性能应满足输送介质温度的要求 4 经济性在设计和使用中的高材低用或不耐蚀材料当耐蚀材料 采用都是不经济的 5 固体颗粒的磨损性介质里含有磨料性的固体颗粒时 应采用耐磨材料 6 材料的咬合性对于有相对运动的零件 如轴与轴套 螺栓与螺母 叶轮密封环 泵体密封环 平衡盘与平衡板等 在选择材料时应使两零件材料的硬度有差别 否则 在装卸或运转中容易咬住或擦伤 7 同一零件上温差的大小在工作时同一位置的温度相差很大的零件 例如热泵在输送高温介质时 填料函冷确水套与泵体相接的地方 与介质接触的泵体温度高 膨胀大 与冷确水接触的冷确套外周温度低 膨胀小 这样的零件宜采用塑性好的材料 以免运转中由于膨胀不同时产生裂纹 8 高速液流通过的地方高扬程泵的叶轮叶片 导叶叶片进口边 单级扬程很高的密封套 高扬程泵的平衡套 平衡盘 和平衡板等处应采用耐冲刷的材料 铬不锈钢或铬镍耐酸钢 7 材料名称及性能 一 铸铁 一 灰铸铁 灰铸铁根据试棒的抗拉强度进行分级 我国的灰铸铁分HT100 HT150 HT200 HT250 HT300 HT350 例 HT200是灰铸铁的牌号 灰铸铁HT200表 30试样的最低抗拉强度200MPa 特性及适用范围 珠光体类型的灰铸铁 其强度 耐磨性 耐热性均较好 减振性也良好 铸造性能较好 但脆性较大 需进行人工时效处理 大量用于不受冲击载荷的零部件 如承受压力的发动机缸体 缸盖 离合器壳及制动鼓等 也用于中等压力的油缸 泵体 泵座 阀体以及经表面淬火的零件 8 化学成份 HT200碳C 3 36 硅Si 2 37 锰Mn 0 66 硫S 0 11 磷P 0 071 力学性能 抗拉强度 b MPa 200硬度 RH 1时 188HB试样尺寸 试棒直径 30mm 热处理规范及金相组织 热处理规范 去应力退火530 550 4 6h 200 出炉 晶相组织 细片状珠光体 片状石墨 针条状碳化物 晶体结构图 9 一般可以认为 灰铸铁的下列性能随着牌号HT100到HT350的增加而增长 1 各种强度 包括高温强度 2 得到低的机加工粗糙度的能力 3 弹性模量 4 耐磨性 而下列性能随抗拉强度的增高而下降 1 机加工性 2 抗热冲击 3 减震性 4 铸造薄壁件的能力 10 灰铁性能和应用 具有一定的抗拉强度 良好的抗压强度 抗压强度是抗拉强度的3 4倍 优异的减震性 良好的耐磨性 容易进行机加工 比一般金属的壁厚敏感大 高温长大 低冲击性能 高导热率 优良的铸造工艺性能 灰铸铁收缩率一般为0 5 1 05 而碳素铸钢的自由线收缩率是灰铸铁的二倍 大体是2 0 左右 较好的耐蚀 石墨粗大的灰铸铁 耐稀酸性能好 当元素含量在普通范围内 其耐腐蚀性变化不大 但对常温的碱溶液 熔融苛性钠 650 水解后呈碱性的盐类 有机物和原油 二硫化碳及水管中的水具有较好的耐蚀性 在灰铸铁中加入0 4 1 0 的铜 可增加对海水 污水 大气的耐腐蚀性 1 HT150常用于制造承受中等应力的零件 如支柱 底座 齿轮箱 端盖 阀体 管路 手轮等 对浓硫酸具有良好的抗腐蚀能力 在水泵行业中 用于制造各类中小型清水泵的泵体 叶轮 轴套 密封环 填料环等 各类杂质泵的底座 轴承端盖 填料箱 密封环 轴承体等 2 HT200常用于制造承受较大应力和较重要的零件 如气缸 飞轮 轴承座 液压泵和阀体等 通常用来铸造泵体 轴承座 底座和叶轮及多种小型泵铸件 且用于许多须耐腐蚀的零件 特别是耐浓硫酸腐蚀的零件 其对浓硫酸的耐腐蚀能力 与HT150相同 3 HT250常用于制造承受较大应力和较重要的零件 如气缸 机座 飞轮 联轴器 齿轮箱 轴承座及液压泵和阀的壳体 在泵行业中 通常用来制造各类中 小型清水泵的零件 如泵体 叶轮 轴套 密封环 填料环等 对浓硫酸具有良好的抗腐蚀能力 二 球墨铸铁 球墨铸铁除具有普通铸铁的特点外 还具有以下的一些特点 较好的耐热性能 一定的耐腐蚀性能 较高的高温机械强度和塑性 良好的能量多次冲击抗力 抗拉强度和延伸率两个指标作为验收球墨铸铁的依据 球墨铸铁分为 QT400 18 QT450 10 QT500 7 QT600 3 例 球墨铸铁QT600 3就是指抗拉强度大于等于600MPa 伸长率大于等于3 12 化学成份 QT600 3碳C 3 56 3 85 硅Si 1 83 2 56 锰Mn 0 49 0 70 硫S 0 016 0 045 磷P 0 035 0 058 镁Mg 0 041 0 067 力学性能 抗拉强度 b MPa 600条件屈服强度 0 2 MPa 370伸长率 3硬度 190 270HB密度 7 3单位为t m3或者g cm3热处理规范及金相组织 热处理规范 930 2h正火空冷 600 2h 回火空冷晶相组织 珠光体 铁素体 晶体结构图 13 1 QT400 18是铁素体球墨铸铁 该材料的强度 延伸率和冲击值都高于可锻铸铁 具有较高的承受常温一次大能量冲击载荷的能力 其常温和低温的小能量多冲击抗力皆优于可锻铸铁 另外 它还具有一定的耐腐蚀性能 耐腐蚀性能优于灰铸铁 可用于制造轴流泵或旋涡泵的叶轮 井用潜水泵的进水段等 2 QT450 10是铁素体球墨铸铁 有近似于低碳钢的性能 即有较高的韧性 塑性 在低温下有较低的韧性 脆性转变温度和较高的冲击值 这种球墨铸铁还具有一定的耐热性能和耐腐蚀性能 主要应用于制造要求较高韧性 塑性及低温工作要求具有一定冲击值的零件 在泵行业中 用于制造多级离心泵的联轴器 泵壳的进口法兰 轴流式旋涡泵的叶轮 井用潜水泵的进水段等 3 QT500 7是铁素体珠光体混合基体的球墨铸铁 具有优良的综合机械性能 适于制造承受一般动载荷及静载荷零件 水泵行业广泛用于制造多种离心式杂质泵的泵体 泵盖 托架 轴承体 卡箍 迷宫套及各种胶泵的骨架零件和船用电动往复泵的连杆等 耐磨性一般比灰铸铁好 它的硬度一般比可锻铸铁高 因此耐磨性也比可锻铸铁好 耐腐蚀性能高于普通珠光体灰铸铁 但远远低于铁素体球墨铸铁 4 QT600 3是珠光体 少量铁素体基体的球墨铸铁 该材料具有较高的强度 硬度 耐磨性和一定的塑性和韧性 屈强比高于45号钢 一般用于要求较高强度 耐磨性的动载零件 耐腐蚀性能远低于铁素体球墨铸铁 水泵行业中用来制造船用电动往复泵的曲轴 连杆 计量泵的连杆 弓形架 大 中型矿潜泵的壳体 高压泵的曲轴 多级离异心泵的进 出水段 中段等 14 三 抗磨白口铸铁主要有四类 低合金白口铸铁 镍硬白口铸铁 高铬白口铸铁和中锰抗磨球墨铸铁 低合金白口铸铁主要有KmTBMn2W2 KmTBCrMn2 KmTBCr1 KmTBCr2Ni KmTBMn3Cr2MoCu等 镍硬白口铸铁主要有KmTBNi4Cr2 GT 镍硬I型 KmTBCr9Ni5Si2 镍硬IV型 高铬白口铸铁主要有KmTBCr15Mo3 GT KmTBCr20Mo2 KmTBCr26和KmTBCr28等 1 KmTBCr1抗磨性能较低 用于要求抗磨性不高的设备上 硬度HB280 340 抗拉强度150 180MPa 抗弯强度320 360MPa 成形性能次于灰铸铁 焊接性能较灰铸铁差 切削加工性能比灰铸铁差 但优于其它抗磨白口铸铁 2 KmTBCr2Ni抗磨性能较高 耐热性较好 适用于要求抗磨性不高的泵件和简单耐热铸铁件 硬度HB400 500 铸造性能较好 仅次于普通灰口铸铁 焊接性能比灰口铸铁差 切削加工性能比灰铸铁差 但比镍硬类白口铸铁易于加工 15 3 KmTBMn2W2是石家庄水泵厂和沈阳铸造研究所于1973年共同研制而成 石家庄水泵厂采用该材料大批量地生产各种PN型 PS型的护套 叶轮 护板等过流部件 化学成分 2 5 3 0 C 0 5 1 5 Si 1 3 1 6 Mn 1 2 2 0 W 38 抗弯强度450MPa 铸造性能 流动性差 线收缩大 2 左右 容易出现气孔 缩孔 裂纹等缺陷 焊接性能差 切削和磨削性能 尚可进行加工 16 4 KmTBMn3Cr2MoCu主要应用于泥浆泵的过流部件 如泵体 泵盖 叶轮等 硬度 铸态HRC28 35 热处理态HRC 50 抗弯强度 铸态 500Mpa 热处理态 600Ma 铸造性能优于一般低合金白口铸铁 切削和磨削性能 通常在铸态加工后进行淬火热处理 热处理后磨削加工成成品 5 KmTBCr5Mn2是自贡工业泵总厂于1982年自行研制 自己使用的杂质泵抗磨材料之一 分高碳 GT 和低碳 DT 两种 化学成分 2 6 3 2 C 4 5 6 5 Cr 1 5 2 5 Mn 1 2 1 5 Mo 1 2 2 0 Cu 硬度 KmTBCr5Mn2 GT HRC52 60 KmTBCr5Mn2 DT 48 56 铸造性能 流动性差 线收缩大 容易出现气孔 缩孔 缩松 裂纹等缺陷 主要用于制造中 小型杂质泵叶轮 泵体 护套 护板等易损过流部件 其使用寿命如下 输送电厂煤灰 2500 5500h 输送河沙 2500 5000h 选煤厂 3500h 输送水泥 2500 4500h 铝厂铝浆液 2000h 17 6 KmTBCr15Mo3 DT GT 高铬合金白口铸铁相近牌号 西德 DIN1695 81 G X300CrMo153 英国 BS4844 3 86 3A 低碳2 4 3 0 3B 高碳3 0 3 6 美国 ASTM4532 80 C15 Cr Mo HC 硬度参见下表 化学成份 碳C 2 91钼Mo 2 76铬Cr 15 2硅Si 0 24锰Mn 0 92磷P 0 08硫S 0 06 18 热处理制度 该材料在铸态或硬化态下加工很困难 所以一般需经高温软化退火 进行粗切削加工 然后再经硬化热处理 硬化后再精加工至成品 成形性能 线收缩约2 体收缩率约为3 98 铸件容易出现缩孔 裂纹等缺陷 焊接性能很差 一般不进行焊接 但对铸件的局部缺陷必要时可用高铬铸铁焊条补焊 切削和磨削性能 在软化退火后可进行切削加工 经淬火硬化后进行磨削加工 目前 国内外正在研究和推广陶瓷刀具进行车削 7 KmTBCr26具有良好的综合性能 很高的抗磨损性能 较好的韧性 以及可通过退火使之易于加工等 主要用于要求很高的耐磨性 较高的抗腐蚀性和抗高温氧化性的零件 如渣浆泵 破碎机 球磨机 抛丸机等易损件 19 相近牌号 西德 DIN1695 81 G X260Cr27 英国 BS4844 86 3D 低碳 3E 高碳 美国 ASTM4532 80 A25 Cr 瑞典 MNC708E 71 SIS0466 00 硬度参见下表 化学成分 碳C 2 3 3 0硅Si 1 0锰Mn 0 5 1 0铬Cr 23 0 28 0钼Mo 0 1 0镍Ni 0 1 5铜Cu 0 2 0硫S 0 06磷P 0 10 20 成形性能 线收缩约2 1 缩孔率为4 03 容易出现缩孔 热裂等缺陷 焊接性能很差 一般不进行焊接 切削加工性能 一般退火后进行加工 使用硬质合金刀或陶瓷刀可直接对铸态或淬火态工件进行切削加工 8 KmTBCr18分高碳型GT 2 8 3 2 C 和低碳型DT 2 0 2 6 C 高碳型主要用于中性或碱性浆体的冲蚀磨损 低碳型主要用于PH 3的偏酸性浆体的冲蚀磨损 相近牌号 法国标准号2410Cr18 德国标准号X410Cr18 硬度 高碳型 铸态HRC 50 54 淬火态HRC58 62 低碳型 铸态HRC 49 51 淬火态HRC54 57 21 二 碳素结构钢 1 A3钢A3是老标准GB T700的习惯称呼 现在已不用这种代号了 A3就是现在标准GB T221 2000里的Q235A 主要用作制造填料压盖用的双头螺栓或螺栓 泵体用的双头螺栓 2 45号钢45号钢是一种中碳优质结构钢 淬透性低 水淬易变形和开裂 一般是在正火状态下使用 切削加工性能良好 化学成分 含碳 C 量 0 42 0 50 Si含量 0 17 0 37 Mn含量 0 50 0 80 Cr含量 0 25 Ni含量 0 30 Cu含量 0 25 泵生产中的应用情况 用于制造泵轴 泵穿杠及螺母 35号钢与45号钢的区别45号钢是优质碳素结构钢 它的强度是61 HRC是48 55 机械上用的比较多 35号也是优质碳素结构钢 不过它的强度却只有54 HRC是38 45 它们的区别可以从火花上鉴别的 含碳量低的火花 尾部下垂 色稍暗 时有枪尖尾花 花量不多 芒线较粗 45号则尾部挺直尖端流线有分叉现象 射力较大 花量较多 45钢含碳量比35钢高 当然是45钢比较硬 22 3 40Cr 40CrV合金结构钢40Cr 40CrV钢调质处理后具有良好的综合力学性能 良好的低温冲击韧性和低的缺口敏感性 钢的淬透性良好 适于制作高扬程多级泵轴 穿杠 螺母 40Cr与40CrV区别40Cr读作40铬 40代表的是C 碳 的质量分数为0 4 左右 Cr代表铬的质量分数为1 左右 40CrV读作40铬钒 与40铬基本相似 只是其中加入了钒 V 这种金属 它的综合性能比40Cr要好 价格当然是不一样的 40CrV比40Cr价格要高 45 钢与上面两种钢的差别在于含碳量不一样 且没有加入改变性能的微量合金元素 它的含碳量在0 45 左右 23 4 ZG270 500 ZG35 中碳铸钢 有一定的韧性及塑性 强度和硬度较高 切削性良好 焊接性尚可 铸造性能比低碳钢差 在泵行业中用来制造泵体 多级泵的前 后段 中段等要求温度不太高 无腐蚀 无磨损的部件 三 不锈钢 通俗地说 不锈钢就是不容易生锈的钢 实际上一部分不锈钢 既有不锈性 又有耐酸性 耐蚀性 不锈钢的不锈性和耐蚀性是由于其表面上富铬氧化膜 钝化膜 的形成 这种不锈性和耐蚀性是相对的 试验表明 钢在大气 水等弱介质中和硝酸等氧化性介质中 其耐蚀性随钢中铬含水量的增加而提高 当铬含量达到一定的百分比时 钢的耐蚀性发生突变 即从易生锈到不易生锈 从不耐蚀到耐腐蚀 不锈钢的分类方法很多 按室温下的组织结构分类 有马氏体型 奥氏体型 铁素体和双相不锈钢 按主要化学成分分类 基本上可分为铬不锈钢和铬镍不锈钢两大系统 按用途分则有耐硝酸不锈钢 耐硫酸不锈钢 耐海水不锈钢等等 按耐蚀类型分可分为耐点蚀不锈钢 耐应力腐蚀不锈钢 耐晶间腐蚀不锈钢等 按功能特点分类又可分为无磁不锈钢 易切削不锈钢 低温不锈钢 高强度不锈钢等等 由于不锈钢材具有优异的耐蚀性 成型性 相容性以及在很宽温度范围内的强韧性等系列特点 所以在重工业 轻工业 生活用品行业以及建筑装饰等行业中获取得广泛的应用 24 1 铁素体不锈钢 铁素体不锈钢在使用状态下以铁素体组织为主的不锈钢 含铬量在11 30 具有体心立方晶体结构 这类钢一般不含镍 有时还含有少量的Mo Ti Nb等元素 这类钢具导热系数大 膨胀系数小 抗氧化性好 抗应力腐蚀优良等特点 多用于制造耐大气 水蒸气 水及氧化性酸腐蚀的零部件 这类钢存在塑性差 焊后塑性和耐蚀性明显降低及缺口敏感性较高等缺点 因而限制了它的应用 25 2 奥氏体不锈钢 在常温下具有奥氏体组织的不锈钢 钢中含Cr约18 Ni8 10 C约0 1 时 具有稳定的奥氏体组织 奥氏体铬镍不锈钢包括著名的18Cr 8Ni钢和在此基础上增加Cr Ni含量并加入Mo Cu Si Nb Ti等元素发展起来的高Cr Ni系列钢 奥氏体不锈钢无磁性而且具有高韧性和塑性 但强度较低 不可能通过相变使之强化 仅能通过冷加工进行强化 如加入S Ca Se Te等元素 则具有良好的易切削性 此类钢除耐氧化性酸介质腐蚀外 如果含有Mo Cu等元素还能耐硫酸 磷酸以及甲酸 醋酸 尿素等的腐蚀 此类钢中的含碳量若低于0 03 或含Ti Ni 就可显著提高其耐晶间腐蚀性能 高硅的奥氏体不锈钢对浓硝酸有良好的耐蚀性 由于奥氏体不锈钢具有全面的和良好的综合性能 在各行各业中获得了广泛的应用 26 3 马氏体不锈钢 马氏体不锈钢是一种可通过热处理来调整其力学性能的不锈钢 通俗地说 是一类可硬化的不锈钢 典型牌号为Cr13型 如2Cr13 3Cr13 4Cr13等 淬火后硬度较高 不同回火温度具有不同强度韧性组合 主要用于多级泵首级叶轮 导叶套 平衡套 平衡板 密封环等 4 奥氏体 铁素体双相不锈钢 是奥氏体和铁素体组织各约占一半的不锈钢 在含C较低的情况下 Cr含量在18 28 Ni含量在3 10 有些钢还含有Mo Cu Si Nb Ti N等合金元素 该类钢兼有奥氏体和铁素体不锈钢的特点 与铁素体相比 塑性 韧性更高 无室温脆性 耐晶间腐蚀性能和焊接性能均显著提高 同时还保持有铁素体不锈钢的475 脆性以及导热系数高 具有超塑性等特点 与奥氏体不锈钢相比 强度高且耐晶间腐蚀和耐氯化物应力腐蚀有明显提高 双相不锈钢具有优良的耐孔蚀性能 也是一种节镍不锈钢 27 双相不锈钢的性能特点 1 含钼双相不锈钢在低应力下有良好的耐氯化物应力腐蚀性能 一般18 8型奥氏体不锈钢在60 C以上中性氯化物溶液中容易发生应力腐蚀断裂 在微量氯化物及硫化氢工业介质中用这类不锈钢制造的热交换器 蒸发器等设备都存在着产生应力腐蚀断裂的倾向 而双相不锈钢却有良好的抵抗能力 2 含钼双相不锈钢有良好的耐孔蚀性能 在具有相同的孔蚀抗力当量值 PRE Cr 3 3Mo 16N 时 双相不锈钢与奥氏体不锈钢的临界孔蚀电位相仿 双相不锈钢与奥氏体不锈钢耐孔蚀性能与AISI316L相当 含25 Cr的 尤其是含氮的高铬双相不锈钢的耐孔蚀和缝隙腐蚀性能超过了AISI316L 28 3 具有良好的耐腐蚀疲劳和磨损腐蚀性能 在某些腐蚀介质的条件下 适用于制作泵 阀等动力设备 4 综合力学性能好 有较高的强度和疲劳强度 屈服强度是18 8型奥氏体不锈钢的2倍 固溶态的延伸率达到25 韧性值AK V型槽口 在100J以上 5 可焊性良好 热裂倾向小 一般焊前不需预热 焊后不需热处理 可与18 8型奥氏体不锈钢或碳钢等异种焊接 合金CD 4MCu名义上是26Cr 6Ni合金 C 0 04 并加入钼和铜 此合金没有对应的变形钢种 合金CD 4MCu在铸态下是双相组织 是由奥氏体分布在铁素体基体中所组成 虽然碳化物析出受合金最低碳含量所限 若不用固溶处理消除 它也会弥散在铁素体基体中 从而降低耐蚀性 CD 4MCu固溶处理温度为1120 至少保温两小时 以确保温度均匀 慢冷到1010 1065 保温半小时 随后淬火 在较低的温度下保温 是为了避免铸件 特别是较厚断面的铸件 在淬火中开裂 热处理后的组织也是双相的 在铁素体基体中含35 40 的奥氏体 合金CD 4MCu基本上是铁素体的 它的屈服强度约为19Cr 9Ni奥氏体合金的两倍 并具有高硬度 好的拉伸塑性和令人满意的冲击韧性 合金高强度和高硬度同极好的耐蚀性相配合 特别适合在腐蚀 其中包括磨蚀和冲蚀 工作条件下使用 广泛应用在氧化和还原的强酸工作条件下 在有氯的环境中具有特殊的抗应力腐蚀开裂的性能 例 CD 4MCu双相不锈钢牌号全称 0Cr26Ni5Mo2Cu3 29 山东张集矿地下水检测报告 案例 30 奥氏体不锈钢在Cl 介质中使用的腐蚀危害 1 奥氏体不锈钢概述奥氏体不锈钢以304 321 304L 316L为典型代表 由于合金元素的不同而分别耐多种介质条件的腐蚀 广泛应用于石油 化工 制药 电力以及民用工业等 304与321相比 后者为了改善焊接性能在材料中添加了钛元素 由于金属钛的活泼性高于碳元素 使钛对焊接热影响区的铬起到稳定的化合作用 从而避免了材料在焊接热影响区由于贫铬而导致的晶间腐蚀 304和321在大多数介质条件中的耐腐蚀能力是相当的 只是在强酸冲刷腐蚀环境中 321材料的焊缝边缘有刀状腐蚀现象 304L则是以进一步控制碳的方法来改善材料的焊接性能 但由于碳含量的降低 导致材料的强度与321相比有所下降 316L 00Cr17Ni14Mo2 奥氏体钢是超低碳且含Mo的奥氏体不锈钢 在许多介质条件中有良好的耐均匀腐蚀和坑点腐蚀性能 Ni含量的提高 14 有利于奥氏体相的稳定 316L在抗晶间腐蚀 高温硫 高温环烷酸和坑点腐蚀的能力方面要明显优于304 0Cr18Ni9 和321 0Cr18Ni10Ti 不锈钢材料 根据大量的实验和实际使用证明 316L在Cl 腐蚀环境中的耐应力腐蚀能力仅与304和321材料相当 在工程使用中由于应力腐蚀失效的概率要大于50 当使用介质中含有10ppm以上的Cl 时 其应力腐蚀的危害性就相当明显了 因为Cl 会在某些部位产生聚集 如循环水当中的垢下 换热管与管板之间的缝隙 机械损伤 以及焊缝热影响区的应力集中部位等 需要指出的是 经固熔或稳定化处理的奥氏体不锈钢材料在没有加工应力和焊接应力的情况下 它们导致应力腐蚀的破坏性并不很明显 31 2 Cl 对金属材料的腐蚀机理2 1点腐蚀任何金属材料都不同程度的存在非金属夹杂物 如硫化物 氧化物等等 这些在材料表面的非金属化合物 在Cl 的腐蚀作用下将很快形成坑点腐蚀形态 而一旦形成坑点以后 由于闭塞电池的作用 坑外的Cl 将向坑内迁移 而带正电荷的坑内金属离子将向坑外迁移 从而形成电化学腐蚀 由于Cl 的原子半径非常小 金属当中的任何非金属夹杂物以及焊接缺陷都将成为Cl 渗透的腐蚀源头 对于合金含量较低且不含钼的不锈钢材料 虽然表面具有较致密的氧化膜 但在Cl 的腐蚀作用下将很快形成坑点腐蚀 继而诱导应力腐蚀 在不锈钢材料中 加Mo的材料比不加Mo的材料在耐点腐蚀性能方面要好 Mo含量添加的越多 耐坑点腐蚀的性能越好 而点腐蚀是诱发应力腐蚀的起源 当钢中的Mo含量 3 时 就能达到充分阻止Cl 向材料基体渗透的作用 在奥氏体不锈钢中 Ni的主要作用是形成并稳定奥氏体 使钢获得完全奥氏体组织 提高材料的韧性 同时可以起到很好的抗氧化腐蚀能力 但普通奥氏体钢中的Ni在有Cl 腐蚀的环境中起不到抗点腐蚀的作用 2 2缝隙腐蚀缝隙腐蚀与坑点腐蚀机理一样 是由于缝隙中存在闭塞电池的作用 导致Cl 富集而出现的腐蚀现象 这类腐蚀一般发生在法兰垫片 搭接缝 螺栓螺帽的缝隙 以及密封环与轴套的缝隙部位 缝隙腐蚀与缝隙中静止溶液的浓缩有很大关系 一旦有了缝隙腐蚀环境 其诱导应力腐蚀的几率是很高的 32 2 3应力腐蚀Cl 对奥氏体不锈钢的应力腐蚀破坏性极大 奥氏体不锈钢应力腐蚀的重要变量是温度 介质 非金属夹杂物的形态 大小和分布以及加工应力的影响 应力腐蚀的破裂方向一般与应力的作用垂直 并呈树枝状扩展 应力来源于冷变形 焊接和金属钝击后的残余应力等 这些应力的产生使金属内部稳定的组织得到了破坏 导致晶粒在应力方向的作用下位错而形成滑移台阶 这些滑移台阶的构成给Cl 带来了吸附和渗透的机会 3 奥氏体不锈钢在Cl 环境中的腐蚀案例尽管奥氏体不锈钢在Cl 环境中存在点腐蚀 缝隙腐蚀和应力腐蚀特征 但点腐蚀和缝隙腐蚀都将发展成为应力腐蚀形态 最后将对设备直接构成破坏性的腐蚀失效 现列举几个奥氏体