316L不锈钢管道相关知识

316L不锈钢管相关知识 孟汉现 目录 不锈钢的分类及用途 316L性能及用途 316不锈钢管焊接工艺选择 2 目录 316L不锈钢钢管的日常注意事项 不锈钢固溶处理的作用 316L不锈钢焊接 3 不锈钢的分类及用途 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 4 不锈钢的分类及用途 按室温下的组织结构分类 马氏体型 奥氏体型 铁素体 双相不锈钢按主要化学成分分类 铬不锈钢 铬镍不锈钢按用途分类 耐硝酸不锈钢 耐硫酸不锈钢 耐海水不锈钢按耐蚀类型分类 耐点蚀不锈钢 耐应力腐蚀不 TodayHot 锈钢 耐晶间腐蚀不锈钢按功能特点分类无磁不锈钢 易切削不锈钢 低温不锈钢 高强度不锈钢 5 不锈钢的分类及用途 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浓硝酸肯有良好的耐蚀性 6 不锈钢的分类及用途 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等到元素 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等缺点 因而限制了它的应用 炉外精炼技术 AOD或VOD 的应用可使碳 氮等间隙元素大大降低 因此使这类钢获得广泛应用 7 不锈钢的分类及用途 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 8 不锈钢的分类及用途 马氏体不锈钢通过热处理可以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 粹火后硬度较高 不同回火温度具有不同强韧性组合 主要用于蒸汽轮机叶片 餐具 外科手术器械 根据化学成分的差异 马氏体不锈钢可分为马氏体铬钢和马氏体铬镍钢两类 根据组织和强化机理的不同 还可分为马氏体不锈钢 马氏体和半奥氏体 或半马氏体 沉淀硬化不锈钢以及马氏体时效不锈钢等 9 316L性能及用途 316和316L不锈钢是含钼不锈钢种 316L不锈钢的最大碳含量0 03 可用于焊接后不能进行退火和需要最大耐腐蚀性的用途中 耐腐蚀性 耐腐蚀性能优于304不锈钢 而且还耐海洋和侵蚀性工业大气的侵蚀 耐热性 316不锈钢在800 1575度的范围内 不能连续使用316L不锈钢的耐碳化物析出的性能比316不锈钢更好 可用上述温度范围 热处理 为获得最佳的耐腐蚀性能 316不锈钢钢的焊接断面需要进行焊后退火处理 316L不锈钢 不需要进行焊后退火处理 10 316L性能及用途 316L因其优异的耐腐蚀性在化工行业有着广泛的应用 316L也是属于18 8型奥氏体不锈钢的衍生钢种 添加有2 3 的Mo元素 在316L的基础上 也衍生出很多钢种 比如添加少量Ti后衍生出316Ti 添加少量N后衍生出316N 增加Ni Mo含量衍生出317L 市场上现有的316L大部分是按照美标来生产的美标316L不锈钢管的元素含量化学牌号00Cr17Ni14Mo2 C 0 03 Ni10 00 14 00 Cr16 00 18 00 Mo2 3 Mn 2 0 Si 1 0 S 0 030 P 0 035 11 316L性能及用途 美标规定 316L的Ni含量为10 14 日标则规定 316L的Ni含量为12 15 按最低标准 美标和日标在Ni含量上有2 的区别 体现到价格上还是相当巨大的 所以客户在选购316L产品时还是需要看清 产品是参照ASTM还是JIS标准 316L的Mo含量使得该钢种拥有优异的抗点蚀能力 可以安全的应用于含Cl 等卤素离子环境 由于316L主要应用的是其化学性能 钢厂对316L的表面检查要求稍低 相对304 对表面要求较高的客户要加强表面检查力度 12 316L性能及用途 市场对316的需求也不大 所以钢厂一般只出316L 若需要316则需向钢厂订货 由于316L和304在价格上有着相当大的差距 一些不良贸易商将304冒充316L出售 由于304不具有抗点蚀能力 如果出现点蚀穿孔会造成泄漏 这在化工行业将会造成重大安全事故 所以建议采购客户对产品做一下化学成分分析 以确保安全 316和316L由于C含量的不同 在性能上也有差距 C含量越高越则越容易引发晶间腐蚀 如在焊接的时候 较高的C含量也将提高316L的抗拉和屈服强度 13 316不锈钢管的各种耐腐蚀性能所适合的温度范围 抗氧化性 316具有良好的抗氧化性 在大气环境下 温度即使到达871至899 C 锈皮产生率也比较低 一般腐蚀 16在大气环境下和其他温和环境下具有更佳很好的耐腐蚀性 但对高氧化性酸 如硝酸 含钼的不锈钢对这种酸的耐腐蚀性较弱 在硫酸溶液中 316比其他铬 镍类型的等级具有更良好的耐腐蚀性 在温度高达38 C的条件下 316对高浓度溶液都有良好的耐腐蚀性 在使用期间的必须进行测试 因为作业条件和酸性污染物可能严重影响腐蚀速率 在浓缩含硫气体环境中 316不锈钢有更好的耐腐蚀性 316不锈钢在沸腾的20 磷酸溶液中 表现出优越的耐腐蚀性 被广泛应用于处理热有机酸和脂肪酸 14 316不锈钢管的各种耐腐蚀性能所适合的温度范围 晶间腐蚀 316暴露在427 C至816 C温度下 可能引起碳化铬在晶界沉淀 暴露在苛刻环境下 容易产生晶间腐蚀 应力腐蚀 在卤化环境下 奥氏体不锈钢容易受应力腐蚀龟裂的影响 尽管316一定程度上具有较好的耐应力腐蚀龟裂性 但是还是比较容易受影响的 产生应力腐蚀龟裂的条件包括 1 卤化物的存在 一般来说是氯化物 2 残余张应力 3 温度超过49 C 焊接过程中 冷变形或热循环可以产生应力 退火 应力消除热处理可以有效减少应力 因此 减低了316对卤化物应力腐蚀龟裂的敏感性 15 316不锈钢管的各种耐腐蚀性能所适合的温度范围 点腐蚀 缝隙腐蚀 铬 钼含量增加 可以提高奥氏体不锈钢在氯化物或其他卤素离子环境下的耐点腐蚀 缝隙腐蚀性 点腐蚀通过PREN 点蚀当量 来计算 PREN Cr 3 3Mo 16N 316的PREN 24 2 304的PREN 19 0 这就反映了316耐点腐蚀性比304好 316在含2000ppm氯化物的水环境下 具有耐点腐蚀和耐隙腐蚀性 在海水环境下 氯化物含量19000ppm 使用取得一定成效 16 316不锈钢管焊接工艺选择 316不锈钢管采用合理的焊接工艺 选用热源集中的焊接方法 小线能量以及快速冷却等措施 减少碳化物析出和避免接头组织过热 316不锈钢管焊接飞溅物 电弧擦伤等往往是应力腐蚀开始的部位 因此 保证焊接接头部位光滑洁净也是至关重要 17 316不锈钢管焊接工艺选择 316不锈钢管焊接热裂纹的预防方法冶金措施首先选用具有 双相组织的焊接材料 必须控制铬镍当量比Creq Nieq 以保证获得 先 铁素体 凝固模式 其次要限制焊缝中的有害杂质 如S P等的含量 工艺措施限制过热 可以采用小的焊接电流和小的焊接速度 降低焊接热输人量 控制成形系数 18 316不锈钢管焊接工艺选择 快速冷却后就获得均匀的单相组织 消除加工硬化 以利于继续冷加工 通过固溶处理 歪扭的晶格恢复 伸长和破碎的晶粒重新结晶 内应力消除 钢丝抗拉强度下降 伸长率上升 恢复不锈钢固有的耐蚀性能 由于冷加工造成碳化物析出 晶格缺陷 使不锈钢耐蚀性能下降 固溶处理后钢丝耐蚀性能恢复到最佳状态 19 316L不锈钢焊接 316L属于低碳不锈钢 既可以电焊 也可以氩弧焊 奥氏体不锈钢被认为是最容易焊接的不锈钢 可以用所有的融合物焊接 也可以进行电阻焊接 焊接点要考虑两个重要因素 避免硬化裂纹 保持焊口和热影响区的耐腐蚀性 在腐蚀环境下使用的焊接件 建议使用低碳的316L焊基金属 焊接金属含碳量越高 越容易产生碳化物沉淀 敏化作用 这可能导致粒间腐蚀 20 316L不锈钢焊接 高钼含量的焊堆在苛刻的环境下 由于钼的微偏析 可能导致耐腐蚀性下降 要克服这种副作用 应该提高焊料的钼含量 在焊接区域应该避免铜和锌的污染 因此这两种成分会形成低熔点的化合物 导致焊接裂纹 21 316L不锈钢焊接 电焊焊接时要注意事项 选好焊条 如果316L与316L焊接 焊条选A022焊条 焊接前 仔细清理焊道 主要清理油污及其他杂质 焊接过程中 要注意短弧焊 以免氧化 焊接速度不要太慢 以免过烧 焊接结束 不要急于敲去焊渣 等温度降低再去除焊渣 22 316L不锈钢焊接 氩弧焊注意事项 最重要的是做好充氩 没有做或者充氩效果不好 一切都是白搭 5mm的用全氩施焊 可以根据管道的重要程度来决定是否使用水冷的方式 如果重要 就不能水冷了 焊丝选用TGS 316 焊后作射线 重要的话 不用预热和焊后保温 焊接环境相对独立 避免污染焊前坡口清理干净 避免杂质物存在无需预热 但要去除表面水汽 层间温度不能过高 150 为宜注意背部充气保护 防止根部焊道背部氧化问题焊接线能量不能过大 23 316L不锈钢钢管的日常注意事项 不锈钢并不是永久不锈 也要进行日常的维护和清洗 不管腐蚀性怎么样 不锈钢在加工和使用过程中 都要保持其表面清洁 轻工业用 所需要的维护比较少 只有遮蔽区域有时需要用加压水清洗 重工业则建议经常清洗 去除积聚的灰尘 这些灰尘最终有可能引起腐蚀和损坏不锈钢的表面外观 顽固的污渍和沉淀物可以用擦洗剂和纤维刷 海绵 不锈钢绒擦洗 不锈钢绒会在平滑的不锈钢表面留下永久的擦痕 很多不锈钢都要定期清洗和消毒 设备通常用特制的苛性钠 有机溶剂 酸性溶液 如磷酸或硫酸 清洗 强还原酸 如氢氟酸或盐酸 可能对不锈钢造成损坏 溶液清洗后 用清水彻底冲洗不锈钢 这样做到日常的维护 对不锈钢的保护很有作用 24 不锈钢固溶处理的作用 奥氏体不锈钢通过固溶处理来软化 一般将钢丝加热到950 1150 左右 保温一段时间 使碳化物和各种合金元素充分均匀地溶解于奥氏体中 然后快速淬水冷却 碳及其它合金元素来不及析出 获得纯奥氏体组织 称之为固溶处理 固溶处理的作用有3点 使钢丝组织和成分均匀一致 这对原料尤其重要 因为热轧线材各段的轧制温度和冷却速度不一样 造成组织结构不一致 在高温下原子活动加剧 相溶解 化学成分趋于均匀 快速冷却后就获得均匀的单相组织 25 不锈钢固溶处理的作用 消除加工硬化 以利于继续冷加工 通过固溶处理 歪扭的晶格恢复 伸长和破碎的晶粒重新结晶 内应力消除 钢丝抗拉强度下降 伸长率上升 恢复不锈钢固有的耐蚀性能 由于冷加工造成碳化物析出 晶格缺陷 使不锈钢耐蚀性