AL-6XN超级奥氏体不锈钢综合知识

1、al-6xn制造的炼油厂蒸馏塔目 录前言1技术文件6应用8耐蚀性能12物理性能24力学性能25热处理28成型30焊接31参考文献-36al-6xn合金（uns n08367） al-6xn合金是最耐蚀的铁基奥氏体不锈钢，该合金为低碳，高纯净度，含氮的“超级奥氏体”不锈钢。al-6xn合金虽被设计为抗海水腐蚀的耐蚀材料，但大量的实际应用证明，该合金可用于各种腐蚀环境中，al-6xn合金可以容易地从仓库中获得各种规格的产品，包括在工厂制造时需进行多道焊的厚板。高强度和高耐蚀性使al-6xn合金较双相不锈钢更易被选中，而较低的价格也使al-6xn更多地替代了昂贵的镍基耐蚀合金。在某些应用中，具有低成

2、本寿命周期的al-6xn合金替代了那些不能满足最小寿命周期的316型不锈钢。 高ni、mo的元素含量使al-6xn合金提高了对氯化物应力腐蚀的耐蚀性能，cu含量维持在低水平提高了合金的抗海水腐蚀能力。al-6xn合金的高合金含量使它在氧化性氯化物溶液中的抗缝隙腐蚀，点腐蚀能力达到钛和镍基合金的水平。al-6xn的应用范围 化工容器和管道 海洋油、气平台的装置系统 与海水或原油接触的冷凝器，换热器和管道系统 纸浆漂白过程中的压滤机，贮罐和压辊 热电厂、钢厂、石化企业的烟气脱硫设备（fgd） 原油蒸馏塔及填料 脱盐设备和泵 核电厂伺服水管道系统 暴露在海洋环境中的变压器箱壳 制药设备（为了药品的纯

3、净） 食品生产设备al-6xn合金的优势 耐蚀性能 al-6xn合金在酸性和碱性环境中均具有优良的耐蚀性能，al-6xn设备不仅有相当长的使用寿命，同时还能避免设备内的工艺产物免受各种金属离子污染。 性能成本效益 al-6xn合金在性能价格比上较钛及镍基耐蚀合金具有很大优势，al-6xn价格与钛相当，但其综合耐蚀性能高于钛，而力学性能，如抗拉强度，屈强比，抗磨蚀，抗冲刷腐蚀，抗震动性能则远高于钛。与镍基耐蚀合金相比，al-6xn在某些应用环境中常具有与镍基合金相当的耐蚀性，但其价格则大大低于镍基合金。此外，al-6xn合金还常被用来替换那些耐蚀性虽较好，但使用寿命短，维修费用高的的非金属材料。

4、 化学成份al-6xn合金的典型化学成份和标准化学成份列于表1表1：化学成份（wt%）化学元素典型的al-6xn合金典型的al-6xn plustm合金uns n08367c0.020.020.03mn0.400.302.00p0.0200.0200.040s0.0010.0010.030si0.400.351.0cr20.521.820.00/22.00ni24.025.323.50/25.50mo6.26.76.00/7.00n0.220.240.18/0.25cu0.20.20.75fe余量余量余量pren47.550.045.2/52.6 加工性能 al-6xn合金有好的韧性和延展性，

5、在车间和现场均易加工制造，al-6xn合金的成型性能和焊接性能较那些高合金的铁素体不锈钢，双相不锈钢要好得多。 焊后态性能 al-6xn合金的低碳、高氮组成使其能将焊接过程中产生的碳化物和二次析出相降到最低。采用恰当的高匹配焊接材料焊接的al-6xn合金设备以焊后态服役，但这些设备焊后应进行恰当的清洗。al-6xn合金可以在现场用类似于其他奥氏体不锈钢的焊接程序焊接。 产品的规格范围 al-6xn合金具有宽广的产品形式，例如：板、薄板、棒、带、厚板和锻件等；同时还有各种零部件产品如泵、阀、管件、紧固件及各种铸件产品。 al-6xn合金中的cr、ni、mo含量明显高于304l，316l和317l

6、不锈钢。al-6xn合金已被命名为usn n08367，并被纳入al-6xn合金制造的档板压滤机asme和astm标准规范中。由于al-6xn合金的合金元素已大于50%，故其技术文件被纳入astm标准的“b”篇中。由于同样的理由，在uns系统中也被纳于“n”系统中，但为了与国际标准相一致，astm最近改变了它对钢和镍合金的命名，在新的命名中，al-6xn分类在钢中，同时被列入astm标准的a-240中，并入其他“a”类规范中。 al-6xn合金为“l”级不锈钢，在焊后态对晶间腐蚀具有高耐蚀性。 当用户对al-6xn合金有更高的要求时，可以生产更高等级的al-6xn合金。allegheny lu

7、dlum公司通过长期的产品性能试验和深入地冶金学研究，生产了一种提高型al-6xn合金，这种新的al-6xn合金被命名为al-6xn plus合金。这两种合金的化学成份均符合uns n08367的要求，但al-6xn plus合金含有更高的合金元素（cr、mo、n），因而具有更高的耐蚀性。这也反映在表1中的点蚀当量值上（pren=1.0%cr+3.3%mo+30%n）。 al-6xn plus合金是根据用户合同订购的，不能从库存材料中提供。 声明：所出示的数据仅作为比较，在设计中所采用的数据应以现行的标准规范为准。 典型数据是参考值，不能用作技术文件中的最大值或最小值，也不能用作最终的设计数据

8、，材料的具体数据也可能与上述数据不相同。 表2：在10%fecl3溶液中的临界缝隙腐蚀温度（ccct）合金f31627-3825合金27-3317362904l59152205合金6820e-brite7021g合金8630625合金10038al-6xn11043al-29-4c12753276合金13055 耐蚀性和强度的提高 allegheny ludlum公司开发al-6xn合金的目的是生产一种能够拥有所有规格品种的，同时能在大气温度下，在静止海水中对腐蚀免疫的奥氏体不锈钢。al-6xn合金按照astm g48b标准试验方法进行缝隙腐蚀试验，其临界缝隙腐蚀温度（ccct）为43，显示了

9、优良的抗缝隙腐蚀能力（见表2）。al-6xn合金具有较高的强度能够明显降低容器的壁厚。 al-6xn合金的室温抗拉强度和许用应力均高于316l，904l等不锈钢和铜一镍基合金（见表3） al-6xn合金的高强度部分是由于n原子的间隙强化而造成。较高的强度与良好的耐蚀性能的结合使al-6xn合金在化学工业与电力工业中得到广泛地应用。 合金的研制开发 18cr-8ni奥氏体不锈钢的成功地应用于干净水及温和的工业腐蚀环境中已超过五十年，为了满足更加苛刻的工业环境的要求，奥氏体不锈钢通过改变基本化学成份，不断提高奥氏全不锈钢家族的耐蚀性能，焊接性能和强度。 mo被添加以提高在氯化物环境中的耐蚀性。 c

10、被降低已避免焊接过程的敏化。 n被添加以补偿“l”级强度的降低，同时提高抗点蚀能力和增加相稳定性。 cr被增加以提高抗点蚀和缝隙腐蚀能力。 ni被增加以稳定奥氏组织，同时提高合金在还原性酸中的抗均匀腐蚀能力。表3：板厚小于4.8mm的平轧板及管状产品的抗拉强度合金室温最小抗拉强度mpa200下最高许用应力mpa最高许用温度c90/10cu-ni27565.5315316l48397.9454904l490115.137128合金508130.331520合金552142.03582205合金620177.2315g合金620144.8538254smo648164.8399nitromic50

11、690195.8649276合金690171.6677al-6xn690180.6427 二十世纪五十年代，304型不锈钢冷凝管被用来替铜基合金管，因为铜基合金管在含氨的环境中发生了应力腐蚀开裂，在蒸气的冲击下发生了浸蚀，在酸性河水中发生了点腐蚀。大部份304不锈钢管被用于干净的工业水中，超过15万公里的304不锈钢管至今仍在服役。316型不锈钢增加了mo，并提高了ni含量，被用于腐蚀性更大的环境中，316型不锈钢在某些情况下，例如在静止海水中，更有利于防止点腐蚀。但是304和316不锈钢与铜基合金一样，不能抵抗铵的应力腐蚀和蒸气的冲击浸蚀。 不锈钢被增加更多的cr和mo以抵抗咸水或海水等含高

12、ci浓度的环境。 allegheny ludlum公司努力的成果之一是在二十世纪七十年代初期开发了al-6x合金。该合金含有20%cr，24%ni，6%mo。较高的ni含量使该合金在固溶处理后保持全奥氏体组织。1973年，al-6x合金首次被轧成薄壁管并成功地用于海水冷凝器中。这些最初使用的冷凝装置在使用了30年后仍在很好地运行。有超过1万公里的al-6x薄壁管用于冷凝器，其中大分部份均涉及到含氯化物的冷却水。 由于冶金学的原因，al-6x的产品型式和尺寸被限制。由于合金的高cr，mo成份，使得材料在较慢通过1150-540温度范围时对二次相（相）的析出敏感。厚于4.75mm的板和带在冷却过程

13、中不能阻止二次相的析出，因而使耐蚀性能及韧性受到损害。因此，al-6x的产品厚度被限制低于2.5mm。 n能有效减缓二次相的析出，改变二次焊工正在为petersburg发电厂烟道的下半墙面和底面焊接al-6xn衬里相的形态与分布，同时，n还提高了cr和mo的有效性，增强了合金的抗点腐蚀，缝隙腐蚀和应力腐蚀的能力。 al-6xn合金开发成功的重要性大大超过al-6x合金。al-6xn除含有0.18-0.25%的n外，两种合金的基本化学成份是相同的。在新的应用中，al-6xn大大扩展了其应用范围，现已有超过1万公里的al-6xn冷凝管正在运行。这些冷凝管在咸水和海水中已运行了18年，在海水和咸水中

14、，点腐蚀是致命的。在这种环境中，al-6xn替代了铜管，并优先于钛管被选用。常规的fecl3腐蚀试验已被认为是高钼不锈钢相存在的敏感指示。al-6x合金和al-6xn合金热处理试样在24，6%fecl3溶液中的等腐蚀线示于图1。与无氮的al-6x合金相比，al-6xn合金的c曲线显示相的析出时间将比al-6x合金延缓2个数量级，敏化温度的范围也减少了200。图1显示出al-6xn有相当好的抗缝隙腐蚀的能力。图1热处理试样的时间温度腐蚀曲线 冶金稳定性 al-6xn在510以下是稳定的。当长时间暴露在650-980时，相可能在晶界析出。相降低了耐蚀性能，这可能与al-6xn的金属间相的存在有关3

15、0。相在影响al-6xn合金力学性能之前早已损害了合金的耐蚀性能。31 图2显示了n对6%mo合金在800保温十分钟后空冷对相析出的影响。 仅含0.05%n的6mo合金在晶界析出沉淀。而n含量为0.18%时，晶界则不显示沉淀，在厚板焊缝热影响区也观察到这种随着n含量增加，晶界析出相被抑制的现象。在材料的中心线附近，可能还存在有相。 这种“中心线相”对合金的力学性能和耐蚀性能不会有明显影响。al-6xn合金的高ni构成也将减缓蚀相的生成。图2 n对相沉淀的影响 产品形式 allegheny ludlum生产平轧板产品：板、带、薄板。allegheny technologies集团的另一个工厂al

16、lvac生产长材产品，如钢坯、棒、线材，其他产品可以方便地从美国国内或欧洲的制造商中获得，包括焊管，管，锻件，铸件，管件和法兰。大部份轧制产品可以从库存中获得。 铸件 al-6xn的铸件被命名为cn-3mn（uns j94651）。cn-3mn铸件与al-6xn锻轧件成份稍有不同。增加si和mn元素的含量以增加铸件的流动性和铸造性能。s和p被限制以减少铸件焊接装配时的开裂。所有cn-3mn铸件必须进行固溶热处理随后迅速冷却。al-6xn合金制造的u型管换热器技术文件 al-6xn合金所有产品所对应的asme和astm技术文件列于表4。al-6xn产品的asme最大许用应力列于表5、表6。表4

17、al-6xn（unsn 08367）合金产品的astm及asme技术文件产品asmeastm板、薄板、带sa-240，sb-688a-240，b-688棒和型材a479园棒、棒和线材sb-691b691紧固件a194焊管sa358，sa409sa-813，sa-814a358，a409a813，a814无缝管和焊管（pipe）sa312a312无缝管和焊管（tube）sb829a269，a270b829焊管sa249，sa688a249，a688无缝管sb676 sb690b676，b690用于再锻的钢坯和棒b472管道法兰，管件，阀sb462a182，b462镍合金锻轧件焊接管件sb366b

18、366镍合金锻件sb564b564用焊材焊接的焊管sb804b804铸件（cn-3mn）sa351a351，a743，a744粉末金属产品b834 al-6xn锻，轧件产品以n08367的名称列于asme锅炉和压力容器规范中第章d部。 al-6xn的铸件产品列于j94651，cn-3mn。 asme第卷（核工业）和第卷（非火压力容器）规定al-6xn的最高适用温度为427。al-6xn合金已被列于外压曲线nfn-12图中，在asm规范中，al-6xn以uns n08367的命名纳入压力管道b31.1章，电力管道和工艺管道b31.3章中。 注意：表6中的许用应力高于表5中的许用应力，在指定的温度

19、下，表6中的应力值超过屈服强度的67.5%，但未超过屈服强度的90%，根据asme规范，al-6xn是可以在这些应力值下应用的，但可能引起尺寸变化。对于某些装置，例如法兰，气体喷咀等，不推荐采用较高的应力，因为在这些地方轻微的变形就可能引起泄漏或操作失常。 根据nace mr0175的规定，al-6xn以固溶态或冷加工态与含h2s的原油和天然气接触时，其洛氏硬度应低于rc35。 norsok标准m-dp-001，rev.1（1994年10月）已批准al-6xn用于挪威海洋平台设施中。 美国食品和药品管理局（fda）及国家卫生基金（nsf）已批准al-6xn合金用于食品工业。表5 al-6xn合

20、金在asme规范中的最大许用应力：尺寸稳定 在拉伸状态下最大允许的设计应力(mpa) 在所指定的条件下尺寸稳定金属使用温度不超过3/16英寸薄板、带、无缝、ys 310ts 7173/16-3/4英寸厚板、棒、锻件ys 310ts 655焊管壁厚3/16英寸ys 310ts 717焊管壁厚3/16英寸ys 310ts 65538197187167159931811811531531491641641391392041511511291292601411411201203161341341141143431311311111113711281281091093991261261071074271

21、24124105105表6 al-6xn合金在asme规范中的最大许用应力：尺寸不稳定 在拉伸状态下最大许用应力（mpa） 在所给定的条件下尺寸不稳定金属使用温度不超过3/16英寸薄板、带、无缝、ys 310ts 7173/6-3/4英寸厚板、棒、锻件ys 310ts 655焊管壁厚3/16英寸ys 310ts 717焊管壁厚3/16英寸ys 310ts 6553819718716715993197187167159149186177158150204178170152144260172164147139316169161143136343167159143135371166158141134

22、399165157141134427164156139132注：ys：最小屈服强度 ts：最小抗拉强度 所有产品在2时或4d的标准条件下拉伸时，均具有不低于30%的延伸率，所列数据仅为比较值，所有在设计中应用的数据均应参照现行规范、标准数据采用。 表中所列数据摘自2001年asme标准中公布的数据，在设计中采用的数据应参照现行规范、标准中的数据。用于海上平台的带焊缝冷成形弯头al-6xn合金制造的蒸馏塔塔内件应 用化学工程纸浆和造纸海洋和海岸大气污染控制电力系统其他应用生物界食品工业居民住宅取暖炉应 用 在本章中描述al-6xn的应用仅是该耐蚀合金在各种腐蚀环境中的一些典型应用例子。本章不可能

23、列举al-6xn所有应用的范例，尤其是该合金是一种仍在开发其应用范围的材料。下述范例的列举希望可以作为目前正在应用al-6xn或将来将要采用al-6xn合金的一种指导或借鉴。 化学工程 aisi300和400系列不锈钢在化学工程工业中的适用性由于下述原因已产生了很大变化： 操作温度和压力的提高 腐蚀性工艺介质在密闭循环系统中对设备的腐蚀 对产品纯度及对废弃物排放的严格限制 对设备长周期安全运行的要求以及对设备最小维修量的要求 计划外停车所造成的成本增加 来自世界范围内的产品竞争 高效和长周期安全可靠的生产需要更为昂贵的耐蚀材料，al-6xn合金填补了316型不锈钢和镍基的625，276合金之间

24、的空白。它使得设计系统具有最好的成本与性能的组合。 在317，904l不锈钢不适用的腐蚀环境中，高ni的276合金由于太贵不易被接受时，al-6xn合金是一种较好的选择。在很多腐蚀环境中，al-6xn合金的耐蚀性能优于904l，20号合金以及825合金。强度，耐蚀性能，成本以及产品种类齐全使得al-6xn在很多应用中优先于更贵的g合金，625合金，276合金以及钛被选用，当316，317型锈钢设备发生点腐蚀，缝隙腐蚀以及应力腐蚀时，选用al-6xn合金是一种具有本质意义上的材料升级。 纸浆和造纸 纸浆的酸化和造纸过程的漂白是一种腐蚀性很强的工艺过程，不锈钢在这种环境中发生严重的点腐蚀和缝隙腐蚀

25、。氯和二氧化氯漂白剂是一种强氧化剂，对不锈钢有很强的腐蚀性10-12。很多工厂的循环系统中使用海水和污染水。在漂白装置上进行的试验表明，温度对含mo不锈钢的影响较小。n的合金化进一步提高了含mo奥氏体不锈钢中mo的能力3.10。在纸浆厂的漂白装置中43，在具有中等氯化物腐蚀的环境中，al-6xn放置一年后未发生点腐蚀和缝隙腐蚀。 在大部份纸浆漂白工厂中使用的316l或317l不锈钢含2.0-3.5%mo，在某些情况下使用含mo4.5%的904l或317lx。合金成份更高的al-6xn对亚硫酸根（s2o3=）有更好的耐蚀性能，同时还提高了对氯化物，硫化物及酸性溶液的点腐蚀和应力腐蚀的耐蚀性。 可

26、以预计，当洗涤水循环使用或操作温度提高时，将对用317l制造的纸浆漂白装置及管道产生更严重的腐蚀问题，高mo（6%mo）的al-6xn是替代317l的首选材料。 海洋工程 al-6xn在很多恶劣的海洋环境中显示出良好的耐蚀性能，如在海水管道系统，工艺管理系统，换热设备，飞溅区及支撑结构中均有很好的表现。实践经验及大量的现场试验表明，al-6xn在海水中，在高温，超长周期的进行过氯化的静止海水中均具有优良的抗缝隙腐蚀能力44。al-6xn可以广泛地应用于海洋钻井平台中，同时也适用于脱盐系统。例如，挪威两座海上钻井平台分别使用了475吨和600吨al-6xn合金。 空气污染控制 试验室试验，现场试

27、验以及实际使用经验表明，al-6xn在酸性，氧化性溶液中具有优良的耐蚀性能。这种环境经常产生在炉气脱硫系统中。当与冷凝酸或清洗液相接触时，（这些清洗溶液清洁炉气及其他废气），al-6xn较常规不锈钢或某些镍基合金的耐蚀性更好。周期寿命费用分析表明，在吸收容器和喷淋系统中，采用al-6xn将比采用317不锈钢或276合金更有利。烟气再热器的作用是增加被清洗后烟气的浮力以减少烟气因冷到露点温度以下时冷凝液对烟囱的腐蚀。选择al-6xn制造烟气再热器是因为该合金可以承受蒸气侧氯化物的点腐蚀，应力腐蚀，同时可以承爱烟气侧含有潮湿酸性硫化物烟气的腐蚀，同时还可承受气流的冲蚀。 动力工程 电厂需要使用大量

28、的处理过或未处理水。由于各种气体，矿物质，杂质的浓缩，循环水的腐蚀性相当强。在咸水和污染水中的氯化物和硫化物可以使300系列不锈钢由于局部腐蚀而迅速损坏。气流产生的涡流加速了金属的损坏。al-6xn合金对氯化物，应力腐蚀，气蚀均有较好的耐蚀性，因此，可以被选作制造冷凝管，伺服水管道，除气加热器，湿气分离再热器，给水再热器，以及炉气再热器的材料。 微生物腐蚀（mic）和伺服水管道，冷凝器的生物污染也可能是很严重的，它们可能会影响装置的操作。这些设备由于是备用或处于闲置，处在静止状态，对腐蚀很敏感，这些系统包括： 伺服水管道 贮罐 防火设备 浸入或热淬取装置 热电厂根据下述四个基本原因，通过选用对

29、局部腐蚀耐蚀性更好的材料来控制mic腐蚀： 1、没有设计简便的例行清洗，没有水处理及预警系统的常规水管路系统。 2、环境污染的限制降低了在控制微生物腐蚀或微生物污染水处理方面的效果。 3、水处理或电化学保护可以大大增加某些金属的腐蚀，例如al-6xn耐氯化物处理，但这种处理可以造成铜基金属的加速腐蚀。 4、用水泥复盖的碳钢管在焊接接头处金属裸露是很典型的情况，水泥复层很容易开裂，而ci可以在完整的复层下腐蚀钢，最终造成钢管的腐蚀与剥落。 在核电厂的伺服水系统中，所用的各种材料如带水泥复层的碳钢管，304，316及铜基合金均会遭受到微生物腐蚀。挪威海上平台应用了超过600吨的al-6xn 根据在

30、各种装置上进行的试验结果，al-6xn被选择替代上述各种材料。36-39al-6xn合金能控制住微生物腐蚀，在这些装置上，al-6xn合金的使用寿命可达30-40年。 其他方面的应用 尽管al-6xn最初是为用海水作为冷却剂的电站冷凝器开发的产品，但由于该产品有很好的耐蚀性能，焊接性能，成型性能以及较高的强度，因此，在各工业部门进行了广泛的宣传，以下是其他方面的应用实例： 空间站 美国二号空间站是一个建立在亚利桑那州沙漠地区的试验用空间站，它是一个半控制环境的试验站，1991-1993年间，有8个人在试验站中居住了两年，而另一些人在1993-1994年中居住在这个空间试验站中。这个空间站具有5

31、百万立方英寸的封闭空间，包括一个养着鱼的海滩。这个空间站使用了超过6万平方英寸的al-6xn薄板。二号空间站的设计寿命是100年，选择al-6xn合金的理由是：好的焊接性能，对海水高耐蚀性以及低的热膨胀系数。 食品工业 食盐（nacl）是一种常用调料，几乎存在于所有的食品加工过程中，其他腐蚀性氯化物，如次氯酸钠，存在于直到外太空的清洗液中。al-6xn合金被应用到冷和热的食品加工环境中，从食品加工的最后步骤所用的蒸气到冷却，冷冻循环时所用的盐水中，al-6xn成功地替代了很多食品设备中因应力腐蚀，点腐蚀，缝隙腐蚀而破坏的304，316型不锈钢。这些食品加工系统包括：啤洒厂的管道，肉类烹调器，谷

32、物烹调器，儿童食品罐和各种谷物、糖浆炼制设备。根据美国食品药物管理局的意见，al-6xn合金作为与食品接触的耐蚀材料不必附加其他的规定。 高效住宅炉 住宅用加热炉有效利用燃料的方法是将炉气在排出之前进行二次热交换。开发高效住宅炉的关键是寻找一种恰当的金属材料，用这种材料制造的换热器能承受酸性（碳酸、硝酸、硫酸、盐酸、氢氟酸)并含有ci、f的冷凝液的腐蚀。al-6xn合金由于对点腐蚀，应力腐蚀，均匀腐蚀有很好的耐蚀性，且具有优良的冷成型性能，被选择制造高效住宅炉的部件。用于欧洲煤矿的咸水浓缩器耐 蚀 性 能点腐蚀缝隙腐蚀临界缝隙腐蚀温度（ccct）天然海水异种金属的缝隙腐蚀（dmc）ph值的影响

33、电偶序晶间腐蚀（igc）均匀腐蚀碱和碱盐腐蚀应力腐蚀开裂（scc）微生物腐蚀（mic）浸蚀耐蚀性能 重大的设计决策是以试验室加速试验和现场试验数据为依据的。预测在实际服役中的腐蚀行为必须懂得合金的冶金特性和环境两方面的因素，这两方面的因素将影响合金的服役行为。在实际过程中，诱发腐蚀的因素必须被查明，并在加速试验中进行控制，以作为实际性能的可靠指标。不锈钢的大部分破坏是因为应力腐蚀，点腐蚀，缝隙腐蚀而造成的。在不含有氯化物或其他卤族离子的酸和碱中，不锈钢也可发生均匀腐蚀和晶间腐蚀。从各种试验室和现场试验得到数据现已复盖了可能的化工过程溶液。 点腐蚀 不锈钢最重要的性能之一是在含氯化物的水（如海水

34、中）或炉气冷凝水中对点腐蚀和缝隙腐蚀耐蚀，奥氏体不锈钢的耐点腐蚀性能可以通过合金成份用点蚀当量衡量： pern=%cr+3.3%mo+30%n 表7为各种合金的点蚀当量及常规的点腐蚀和缝隙腐蚀指数。根据表7中各种指数的排序表明al-6xn具有相当好的抗点腐蚀及缝隙腐蚀的能力。 另一种类似的不锈钢抗点腐蚀能力的排序是“点蚀电位”。在标准的氯化物溶液中使用电化学仪器测得点蚀电位。点蚀电位表明合金对局部腐蚀的相对敏感性。电位较正的合金较少产生点腐蚀。表7、点蚀和缝隙腐蚀指数合金成份（wt%）cr mo npren1ccct2cpt3cpt430418.0 / 0.0619.8-2.5/31616.5

35、 2.1 0.0524.9-2.515/31718.5 3.1 0.0630.51.71925904l20.5 4.5 0.0536.9204045al-6xn20.5 6.2 0.2247.64380781、pren=cr+3.3mo+30n2、按照astm g48 b进行试验3、按照astm g48 a进行试验4、按照astm g150进行试验图3 在3.5%naci溶液中的点蚀电位 图3 表明，al-6xn对氯化物的抗点蚀能力较300系列不锈钢及904l高，试验数据是按照astm g61以1.2v/时扫描速度进行阳极极化获得的。 首先观察到点腐蚀时的溶液温度被称为临界点蚀温度（cpt）。

36、cpt是另一种测定不锈钢耐点腐蚀性能的指标。图4和图5分别为在10%feci36h2o和在4%naci+1%fe2(so4)3+0.01mhci中测得的cpt值。注意：图4中焊接试样和非焊接试样的cpt显著不同，这与焊缝金属的偏析及热影响区相析出有关。 缝隙腐蚀 在两种金属间的沉淀物下，垫圈下以及接头处产生的缝隙腐蚀的危险远大于敞开表面的点腐蚀。由于这个原因，缝隙腐蚀试验通常比点腐蚀试验更为苛刻，同时，结论和解释也更为复杂。下面列举了来自不同试验溶液和不同缝隙形状的试验结果。n和mo的共同作用提高了合金在酸性氧化性，含氯化物溶液中的抗缝隙腐蚀能力。图6显示了这种有效性，在astm g 48b溶

37、液中，随着n含量的增加，合金的失重减少。图4在feci3溶液中的临界点蚀温度图5在氯化物和硫化物的酸性混和溶液中的临界点蚀温度图6在50feci3溶液中合金的抗缝隙腐蚀能力北海海上现场处理和压缩用冷冻装置 临界缝隙腐蚀温度（ccct） 在feci3溶液中，首先观察到的缝隙腐蚀温度称为临界缝隙腐蚀温度（ccct），ccct常被用来比较各种合金的抗缝隙腐蚀能力，这种排序与在大气温度下的天然海水中排序一致。 奥氏体，铁素体不锈钢，镍基合金在feci3溶液中的临界缝隙腐蚀温度列于表2。al-6xn固溶态的ccct值为43，较表2中所有奥氏体不锈钢及某些镍基合金更高。 对于不同的试验操作，试验结果可能有

38、会有很大的不同。因此，比较不同来源的数据时，应了解所给定的试验操作程序。表2中的数据是根据astm/g-48b程序进行的。 天然海水 图7为al-6xn和316l在固定的缝隙腐蚀装置中，用海水浸泡60天后的试样形貌。装置的扭转功为8.5nm（6.35t-1b）。316l产生了严重的缝隙腐蚀，但al-6xn未产生缝隙腐蚀。图7试样在海水中当浸泡60天后的表面形貌 异种金属的缝隙腐蚀（dmc） 金属对金属的缝隙腐蚀试验在某些情况下可能比astm/g-48b试验更能代表实际服役行为。在金属对金属的缝隙腐蚀试验中，一种金属活化腐蚀，而另一种则相对有较好的耐蚀性17.，34。某些合金在不同金属缝隙腐蚀试

39、验中的某些性能与在固定缝隙腐蚀试验中的性能不相同。例如，al-6xn在dmc试验中比超级铁素体不锈钢al29-4c显示了更好的耐蚀性能(见图8)，但在金属非金属缝隙腐蚀试验中，结果则正好相反(表2)。 ph值的影响 对于一个给定的合金和环境，如果增加溶液的酸性，则可能该合金的腐蚀率从某一临界值以下戏剧性地增大。这些临界腐蚀率，参照基本ph值，指示出合金对均匀腐蚀和缝隙腐蚀的相对耐蚀性能。图9显示了在室温下，被酸化的3.5%naci溶液中某些奥氏体不锈钢和铁素体不锈钢的腐蚀率，在本研究中al-6xn耐蚀性能较好，在溶液酸度降到ph=0.3时，仍未出现腐蚀率的大幅升高。图8不同合金的异种金属缝隙试

40、验结果图9 ph对合金在naci溶液中耐蚀性的影响 电偶序 当al-6xn合金与其他金属构件相连时，应注意出现电偶腐蚀。 预测一个电偶对的相互作用如图10所示。在给定的环境中比较电偶的相互作用比比较自腐蚀电位的高低要复杂得多。不同材料的极化阻力及相对面积的大小是相当重要的。在海水中，al-6xn比一般的不锈钢有更高的腐蚀电位。此外，不锈钢合金的钝化电位也明显高于那些活化腐蚀金属的电位。 实际环境条件及不同几何形状的部件是估计电偶腐蚀的最好试验。用al-6xn换热管与不同材料的管板接触进行了这种试验18，19。根据这次试验研究结果，al-6xn与其他金属及耐海水腐蚀的合金组成的电偶对未出现任何速

41、腐蚀的情况。但是，当al-6xn合金与下列合金在静止海水中接触时，可能会发生下列腐蚀情况： 铜合金的电偶腐蚀 锌铜合金的脱锌 碳钢的电偶腐蚀 ，6%mo合金和镍基合金与任何比例的钛接触时的相容性 生物膜的存在可能会增大电偶对的作用。 晶间腐蚀（igc） 不锈钢的晶间腐蚀（igc）通常是由于敏化造成碳化铬在晶界沉淀使晶界贫铬而产生。由于al-6xn合金碳含量低于0.03%，碳化物不易沉淀，但可产生金属间相（相）沉淀而造成敏化，这些金属间相可用金相法或通过腐蚀试验测定。图10在海水中电偶序 huey试验（65%硝酸试验，astm a262-c）是常规的，用于评价奥氏体不锈钢抗晶间腐蚀的试验方法。但

42、huey试验不适用于含mo不锈钢。因为热浓硝酸对含mo不锈钢的腐蚀严重，即使这些不锈钢中并没有出现有意义的碳化铬沉淀20。同样，标准草酸试验（astm/a262-a）也不适于al-6xn及其他高mo不锈钢。因此，与不含mo的不锈钢相比，腐蚀率并不代表晶界沉淀相的存在。下列试验可评价al-6xn的抗晶间腐蚀能力。 a262-d a262-e a262-f 沸腾50%硫酸 cr-28a g28-b astm/g28-a，a262-e，a262-f最适用于al-6xn，这些试验的代表数据见表9。同时，应注意到，feci3试验对有害的晶界沉淀相的存在是一种敏感的指示剂。 均匀腐蚀 与局部腐蚀相比，均匀

43、腐蚀是较好预测的。均匀腐蚀率通常是用暴露在腐蚀介质中的整个金属表面的失重来表示，如mils/y（mpy），mm/y等，以下是选择耐蚀合金的常规标准。腐蚀率等级应用5mpy优良很好520mpy满意好2050mpy可用一般50mpy不可用用于海上钻具的al-6xn软管 表8 为根据astmg-31进行试验后所得结果，七种不同的酸、碱溶液用来比较各种合金的耐蚀性能，但不是模拟实际工业环境。测定了双试样五周期（每周期48小时）的平均腐蚀率，根据上表所列的耐蚀等级标准，al-6xn合金在醋酸，甲酸，磷酸中有优良的耐蚀性能，在草酸和氢氧化钠中有好的耐蚀性能，在亚硫酸钠中可用，在沸腾的10%硫酸中不可用。在

44、表8中，al-6xn可与904l，276合金的耐蚀性相比，较316l、317l的耐蚀性高得多，在某些试验中，al-6xn较某些合金的腐蚀率小一个数量级。上述合金在astm a262标准溶液中的试验结果列于表9。 在奥氏体不锈钢中增加ni，mo可以提高其在还原性酸和氧化性酸如h2so4，h3po4，hci，hcooh中的耐蚀性，cr在h2so4，h3po4和hci中提高耐蚀性的作用较小。 由于高ni，mo，al-6xn在浓度15%，温度不超过沸点的稀硫酸中，或在浓度85%的低温浓硫酸中，具有较好的耐蚀性。在硫酸中如含有fe、cu和cr离子时，如在酸洗液中和电镀液中，该合金的实际腐蚀率将会降低。

45、图11为al-6xn和其他合金在纯硫酸中的等腐蚀图，al-6xn明显较316不锈钢耐蚀，同时也较904l耐蚀性好。al-6xn与大多数用于硫酸的合金如20号合金，825合金的耐蚀性相当。 图12表明，al-6xn在含ci的硫酸中亦有较好的耐蚀性。 纯磷酸对不锈钢的腐蚀性小于硫酸，但当 表8 各种合金在沸腾试验溶液中的耐蚀性astm g31腐蚀率（mm/y）316l317l904lal-6xn276合金20%醋酸0.0030.010.020.0030.0145%甲酸0.600.470.200.060.0710%草酸1.231.140.690.1190.2820%磷酸0.020.020.010.0

46、060.00910%亚硫酸纳1.821.420.230.120.06750%氢氧化钠1.920.830.240.290.4510%氨基磺酸3.162.390.230.240.06710%硫酸16.157.582.531.830.35表9各种合金在沸腾溶液中的耐蚀性astm a262腐蚀率（mm/y）316l317l904lal-6xn276合金a262-b0.6560.5230.3570.3906.66a262-c0.5620.4960.3870.66622.86a262-e通过通过通过通过通过a262-f2.692.512.331.887.00用al-6xn合金制造的风扇图11 合金在纯硫酸

47、中的等腐蚀线工艺气流中含有卤族离子时，需要耐蚀性能更好的al-6xn合金。图13为al-6xn在纯磷酸中的等腐蚀图。图12 al-6xn在含ci的硫酸中的等腐蚀线图13 al-6xn合金在纯磷酸中的等腐蚀线 al-6xn可耐浓渡高于45%的磷酸腐蚀，在这里经常使用的是20号合金和825合金。在浓磷酸中，al-6xn是一种经济的，可替代更贵的高镍合金的材料。 奥氏体不锈钢在稀盐酸中仅在低温时才能保持钝态，。316l和904l不锈钢因均匀腐蚀和局部腐蚀不能在盐酸中使用。图14表明，在稀盐酸中，随着温度的升高，al-6xn较904l的腐蚀率上升更快。al-6xn仅可在低温稀盐酸中使用。这里还有点腐蚀

48、的可能，同时还应避免缝隙腐蚀。图14 合金在纯、稀盐酸中的等腐蚀线 图15为合金元素对cr，ni，mo，fe合金阳极极化行为影响的示意图（在酸性溶液中）。n降低了钝化电流密度ip，提高了初始钝化电位epp，同时扩大了钝化电位的范围。当n含量增加时，临界腐蚀电流密度朝负电位方向和较低电流密度方向移动。图15在酸性氯化物溶液中，合金元素对crnimofe合金阳极极化行为影响的示意图。 碱和碱式盐溶液 不锈钢和镍基合金在含有杂质的强酸和强碱中的行为是不相同的，在碱溶液中，氧化性离子no3，cr2o72，mno4，fe+3，cu+2等均对镍和镍 基合金有坏的影响，在纯氢氧化纳溶液中，铬比ni对耐蚀性的

49、影响更大21。表8中列出了al-6xn在50%naoh和10%na2so3中的试验数据。图16为al-6xn在热的含氯化物和硫化物的碱溶液中的腐蚀行为24。图16各种合金在模拟的碱蒸发器溶液中的等腐蚀线 应力腐蚀开裂（scc） 用于化学工业（cpi）中的不锈钢虽然在均匀腐蚀方面具有一些经验，但不锈钢的实际破坏主要是局部腐蚀造成的。局部腐蚀中最严重的破坏是应力腐蚀开裂。在某些情况下，增加ni，mo含量可以提高合金抗应力腐蚀的能力。图17为ni，mo含量对奥氏体不锈钢在含ci环境中应力腐蚀开裂的影响。22根据图17，al-6xn合金处于copson曲线上方。图17还显示出mo含量在2%以上时，将能降低常用奥氏体不锈钢对应力腐蚀开裂的敏感性。23al-6xn合金在naci溶液中的应力腐蚀试验结果见表10。表10 al-6xn在naci溶液中的带压试验试验溶液（wt%）试验温度试验时间小时试验结果0.002%ci2881010未开裂0.02%ci2885106个中3个开裂0.02%ci2601008未开裂0.2%ci2041011未开裂0.2%ci2325046个中2个开裂0.2%ci2605046个中