304与耐热钢焊接知识

不锈钢管简介不锈钢钢管是一种中空的长条圆形钢材，主要广泛用于石油、化工、医疗、食品、轻工、机械仪表等工业输送管道以及机械结构部件等。另外，在折弯、抗扭强度相同时，重量较轻，所以也广泛用于制造机械零件和工程结构。也常用作生产各种常规武器、枪管、炮弹等。此类钢管按照分类：可以分为不锈钢无缝钢管和不锈钢焊接钢管（有缝管）两大类，按照制造工艺的不同可以分为：热轧、挤压、冷拔和冷轧这几种基本类型，按断面形状又可分为圆管和异形管，广泛应用的是圆形钢管，但也有一些方形、矩形、半圆形、六角形、等边三角形、八角形等异形不锈钢钢管。对于承受流体压力的钢管都要进行液压试验来检验其耐压能力和质量，在规定的压力下不发生泄漏、浸湿或膨胀为合格，有些钢管还要根据标准或需方要求进行卷边试验、扩口试验、压扁试验。无缝不锈钢管也称不锈钢无缝管,是用钢锭或实心管坯经穿孔制成毛管，然后经热轧、冷轧或冷拨制成。无缝钢管的规格用外径壁厚毫米数表示。304不锈钢管全称SUS304不锈钢管SUS304不锈钢管属于美国牌号材质的不锈钢管，国内牌号相当于0Cr19Ni9不锈钢管，通常用0Cr18Ni9替代。不锈钢防锈的机理是合金元素形成致密氧化膜，隔绝氧接触，阻止继续氧化。所以不锈钢并不是“不锈”。304材料出现生锈现象，可能有以下几个原因：1.使用环境中存在氯离子。氯离子广泛存在，比如食盐、汗迹、海水、海风、土壤等等。不锈钢在氯离子存在下的环境中，腐蚀很快，甚至超过普通的低碳钢。所以对不锈钢的使用环境有要求，而且需要经常擦拭，除去灰尘，保持清洁干燥。316和317不锈钢（317不锈钢的性能见后）是含钼不锈钢种。317不锈钢中的钼含量略高明于316不锈钢.由于钢中钼，该钢种总的性能优于310和304不锈钢，高温条件下，当硫酸的浓度低于15％和高于85％时，316不锈钢具有广泛的用途。316不锈钢还具有良好的耐氯化物侵蚀的性能，所以通常用于海洋环境。不锈钢管随着社会经济的发展，其应用也得到了越来越广泛的普及。必将在各个领域带来全新的改观。不锈钢管的理论重量：W=外径-壁厚x壁厚x0.02491不锈钢管的记算方式外径-壁厚x壁厚x0.02491。不锈钢管的的生产工艺ａ．圆钢准备；ｂ．加热；ｃ．热轧穿孔；ｄ．切头；ｅ．酸洗；ｆ．修磨；ｇ．润滑；ｈ．冷轧加工；ｉ．脱脂；ｊ．固溶热处理；ｋ．矫直；ｌ．切管；ｍ．酸洗；ｎ．成品检验。不锈钢管的应用不锈钢管安全可靠、卫生环保、经济适用，管道的薄壁化以及新型可靠、简单方便的连接方法的开发成功，使其具有更多其他管材不可替代的优点，工程中的应用会越来越多，使用会越来越普及，前景看好。随着我国改革开放政策的实施，国民经济获得快速增长，城镇住宅、公共建筑和旅游设施大量兴建，对热水供应和生活用水供给提出了新的要求。特别是水质问题，人们越来越重视，要求也不断提高。镀锌钢管这一常用管材因其易腐蚀性，在国家相关政策的影响下，将逐渐退出历史舞台，塑料管、复合管及铜管成了管道系统的常用管材。但在许多情况下，不锈钢管更有优越性，特别是壁厚仅为0.6～1.2mm的薄壁不锈钢管在优质饮用水系统、热水系统及将安全、卫生放在首位的给水系统，具有安全可靠、卫生环保、经济适用等特点。已被国内外工程实践证明是给水系统综合性能最好的、新型、节能和环保型的管材之一，也是一种很有竞争力的给水管材，必将对改善水质、提高人们生活水平发挥无可比拟的作用。在建筑给水管系中，由于镀锌钢管已经结束了百年辉煌的历史，各种新型塑料管及复合管得到迅速发展，但各种管材还不同程度地存在着一些不足，远不能完全适应供水管系的需要和国家对饮用水及有关水品质的要求。因此，有关专家预言：建筑给水管材最终将恢复到金属管的时代。根据国外的应用经验，在金属管中认定薄壁不锈钢管为综合性能最好的管材之一。（1）国内薄壁不锈钢管推广应用时机已成熟薄壁不锈钢管，国内于20世纪90年代末才开始生产、使用，是当今管材领域崭露头角的新生族，已大量应用于建筑给水和直饮水的管路。薄壁不锈钢管经久耐用，已被工程界公认，而且有关方面正在从减小壁厚、降低价格方面着手，以利于进一步推广。特别是小口径的不锈钢管，价格不高，因此配套的连接方法、管件之可靠性及价格是决定它发展的主要因素。国内在四川、广东、浙江、江苏等地已有开发商自主开发了连接技术和管件，是很有发展前途的管材。建设部和相关部门也非常重视这一新型管材，据中国技术市场管理促进中心、国科市字[2001]71号文件，关于推广应用“高径壁比高精度不锈钢中、高压供水管及配套管件与专用技术”的通知中获知，薄壁不锈钢管这一技术与产品的推广应用对提高我国现代建筑的档次，改善与保障供水水质都具有重要意义。同时，建设部很重视薄壁不锈钢管材的推广应用。《薄壁不锈钢水管》的行业标准已于2001年发布执行。相关管道工程技术规程及安装图集，建设部已发文，正由同济大学负责编制。目前，四川、广东、浙江、江苏等地都有专业厂家生产薄壁不锈钢管，产品已趋成熟期，因而，推广应用的时机已到。（2）国内市场前景看好①建筑给水管道需求大根据《建筑事业“九五”计划和2010年远景目标纲要》测算，2001~2010年间，每年管材的需求量为50~60万km，其中住宅建筑区内冷热水管需求量为40万km。有人认为，不锈钢水管的开发，对提高城市现代建筑的档次，意义重大。②管道直饮水发展迅速随着国民经济的发展，管道直饮水在国内北京、深圳、上海、重庆等城市发展迅速，经济发达的中等城市也积极规划直赶而上。在直饮水中，不锈钢管系无疑是首屈一指的。目前国内上档次的宾馆、公共场所都已配置或在配置直饮水管道。③国产替代进口前途广阔为了推广不锈钢管，我国从20世纪90年代以来从减小壁厚、降低成本方面着手，解决“高径壁比高精度”的薄壁不锈钢管技术问题，使不锈钢管得到推广应用，发展很快。一种管道要能全面推广应用，少不了国产化。目前，国内已有一部分厂家具备了生产和进一步开发薄壁不锈钢管材和管件的能力。（3）不锈钢管的连接方式多样不锈钢管的连接方式多样，常见的管件类型有压缩式、压紧式、活接式、推进式、推螺纹式、承插焊接式、活接式法兰连接、焊接式及焊接与传统连接相结合的派生系列连接方式。这些连接方式，根据其原理不同，其适用范围也有所不同，但大多数均安装方便、牢固可靠。连接采用的密封圈或密封垫材质，大多选用符合国家标准要求的硅橡胶、丁腈橡胶和三元乙丙橡胶等，免除了用户的后顾之忧。不锈钢的标识方法1．钢的编号和表示方法①用国际化学元素符号和本国的符号来表示化学成份，用阿拉伯字母来表示成份含量：如：中国、俄国12CrNi3A②用固定位数数字来表示钢类系列或数字；如：美国、日本、300系、400系、200系；③用拉丁字母和顺序组成序号，只表示用途。2．我国的编号规则①采用元素符号②用途、汉语拼音，平炉钢：P、沸腾钢：F、镇静钢：B、甲类钢：A、T8：特8、GCr15：滚珠◆合结钢、弹簧钢，如：20CrMnTi60SiMn、（用万分之几表示C含量）◆不锈钢、合金工具钢（用千分之几表示C含量），如：1Cr18Ni9千分之一（即0.1%C）,不锈钢C≤0.08%如0Cr18Ni9,超低碳C≤0.03%如0Cr17Ni13Mo3．国际不锈钢标示方法美国钢铁学会是用三位数字来标示各种标准级的可锻不锈钢的。其中：①奥氏体型不锈钢用200和300系列的数字标示，②铁素体和马氏体型不锈钢用400系列的数字表示。例如，某些较普通的奥氏体不锈钢是以201、304、316以及310为标记，③铁素体不锈钢是以430和446为标记，马氏体不锈钢是以410、420以及440C为标记，双相（奥氏体－铁素体），④不锈钢、沉淀硬化不锈钢以及含铁量低于50%的高合金通常是采用专利名称或商标命名。不锈钢管新品一、200系D7S生产企业：韩国现代制铁产品描述：D7S的镍含量约2.5%，比D11镍含量略低，计价格也相对较低。1%镍含量的不锈钢在一定程度上将是D7S市场供应的关键，因此在竞争力、综合品质较高的不锈钢使用率高的领域也将是销售计划的重要部分。应用领域：新产品的目标市场如不锈钢厨房器具设备等领域展开不锈钢钢管的市场销售计划。二、SandvikSAF3207HD双向不锈钢管生产企业：Sandvik材料技术公司产品描述：该材料的抗拉强度为980～1180MPa，最高工作温度可达90℃，相对于该公司之前研发的标准超双相不锈钢SAF2507而言，在抗拉强度和最高工作温度方面都有了极大的提高。SAF2507的抗拉强度为800～1100MPa，可在最高水温65℃的环境下工作。SandvikSAF3207HD是为应用于深水、高温和极高的压力下而特别设计的。应用领域：苛刻海底环境的管道用管三、超（超）临界电站锅炉用不锈钢管坯/无缝管生产企业：太钢，宝钢，湖州久立，常州武进产品描述：超（超）临界机组是发电设备现代化和节能减排的基础。在超(超)临界锅炉的重要受压部件中，工作温度最高、工作环境最为恶劣的部件是过热器和再热器。之前，我国国内所用的该类材料全部从国外进口，而现在国际上仅有几家钢铁材料制造商能力有限，此类材料缺口较大，进口价格昂贵，且采购困难，供不应求，严重影响了我国超超临界锅炉的生产及电能的发展。我国目前对于电站锅炉用管的需求每年大约在三万吨左右，且随着超（超）临界发电技术的不断提高，需求量逐年扩大。国内几家大型企业在近年来纷纷投入大量的人力、财力，致力于此类产品的研发、生产，并取得了相当大的成绩。一方面为国家的电力事业发展做出了自己的贡献，同时，也给企业带来了可观的经济效益。应用领域：电站锅炉行业，主要是过热器和再热器高温段等关键部位。四、空调用400系不锈钢管生产企业：新日铁住金不锈钢公司产品描述：该产品为新日铁住金公司在全球首次开发的空调用不锈钢管，具有较高的加工性能，重量可以比铜管降低60％，价格也比铜管低，可作为铜管替代品。应用领域：空调行业五、DP28W双相不锈钢生产企业：日本住友金属产品描述：这种不锈钢在尿素-氨基甲酸盐溶液中具有良好的耐蚀性，在氯化物环境中拥有很高的抗应力腐蚀开裂能力。同时，该双相不锈钢机械性能优异，可应用于安全性要求较高的厂房建设。应用领域：化工业，建筑业。钢管尺寸及允许偏差标准化外径允许偏差偏差等级±1.5%，最小±0.75mmD1±1.0%。最小±0.50mmD2±0.75%．最小±0.30mmD3±0.50%。最小±0.10mmD4不锈钢管的用途：所有金属都和大气中的氧气进行反应，在表面形成氧化膜。不幸的是，在普通碳钢上形成的氧化铁继续进行氧化，使锈蚀不断扩大，最终形成孔洞。可以利用油漆或耐氧化的金属（例如，锌，镍和铬）进行电镀来保证碳钢表面，但是，正如人们所知道的那样，这种保护仅是一种薄膜。如果保护层被破坏，下面的钢便开始锈蚀耐空气、蒸汽、水等弱腐蚀介质和酸、碱、盐等化学浸蚀性介质腐蚀的钢。又称不锈耐酸钢。实际应用中，常将耐弱腐蚀介质腐蚀的钢称为不锈钢，而将耐化学介质腐蚀的钢称为耐酸钢。由于两者在化学成分上的差异，前者不一定耐化学介质腐蚀，而后者则一般均具有不锈性。不锈钢的耐蚀性取决于钢中所含的合金元素。铬是使不锈钢获得耐蚀性的基本元素，当钢中含铬量达到1.2％左右时，铬与腐蚀介质中的氧作用，在钢表面形成一层很薄的氧化膜（自钝化膜），可阻止钢的基体进一步腐蚀。除铬外，常用的合金元素还有镍、钼、钛、铌、铜、氮等，以满足各种用途对不锈钢组织和性能的要求。不锈钢通常按基体组织分为：1、铁素体不锈钢。含铬12％～30％。其耐蚀性、韧性和可焊性随含铬量的增加而提高，耐氯化物应力腐蚀性能优于其他种类不锈钢。2、奥氏体不锈钢。含铬大于18％，还含有8％左右的镍及少量钼、钛、氮等元素。综合性能好，可耐多种介质腐蚀。3、奥氏体-铁素体双相不锈钢。兼有奥氏体和铁素体不锈钢的优点，并具有超塑性。4、马氏体不锈钢。强度高，但塑性和可焊性较差。5、沉淀硬化型不锈钢。具有有很好的成形性能和良好的焊接性，可作为超高强度的材料在核工业、航空和航天工业中应用。按成分可分为Cr系（SUS400）、Cr－Ni系（SUS300）、Cr－Mn－Ni（SUS200）及析出硬化系（SUS600）。[编辑本段]二、不锈钢历史不锈钢是具有60年发展历程的现代材料[编辑本段]三、不锈钢作用自本世纪初发明不锈钢以来，不锈钢就把现代材料的形象和建筑应用中的卓越声誉集于一身，使其竞争对手羡慕不已。不锈钢不会产生腐蚀、点蚀、锈蚀或磨损。不锈钢还是建筑用金属材料中强度最高的材料之一。由于不锈钢具有良好的耐腐蚀性，所以它能使结构部件永久地保持工程设计的完整性。含铬不锈钢还集机械强度和高延伸性于一身，易于部件的加工制造，可满足建筑师和结构设计人员的需要。[编辑本段]四、不锈钢牌号分组200系列—铬-镍-锰奥氏体不锈钢300系列—铬-镍奥氏体不锈钢301—延展性好，用于成型产品。也可通过机械加工使其迅速硬化。焊接性好。抗磨性和疲劳强度优于304不锈钢。302—耐腐蚀性同304，由于含碳相对要高因而强度更好。303—通过添加少量的硫、磷使其较304更易切削加工。304—通用型号；即18/8不锈钢。GB牌号为0Cr18Ni9。309—较之304有更好的耐温性。316—继304之後，第二个得到最广泛应用的钢种，主要用于食品工业和外科手术器材，添加钼元素使其获得一种抗腐蚀的特殊结构。由于较之304其具有更好的抗氯化物腐蚀能力因而也作“船用钢”来使用。SS316则通常用于核燃料回收装置。18/10级不锈钢通常也符合这个应用级别。[1]型号321—除了因为添加了钛元素降低了材料焊缝锈蚀的风险之外其他性能类似304。400系列—铁素体和马氏体不锈钢408—耐热性好，弱抗腐蚀性，11%的Cr，8%的Ni。409—最廉价的型号（英美），通常用作汽车排气管，属铁素体不锈钢（铬钢）。410—马氏体（高强度铬钢），耐磨性好，抗腐蚀性较差。416—添加了硫改善了材料的加工性能。420—“刃具级”马氏体钢，类似布氏高铬钢这种最早的不锈钢。也用于外科手术刀具，可以做的非常光亮。430—铁素体不锈钢，装饰用，例如用于汽车饰品。良好的成型性，但耐温性和抗腐蚀性要差。440—高强度刃具钢，含碳稍高，经过适当的热处理後可以获得较高屈服强度，硬度可以达到58HRC，属于最硬的不锈钢之列。最常见的应用例子就是“剃须刀片”。常用型号有三种：440A、440B、440C，另外还有440F（易加工型）。500系列—耐热铬合金钢。600系列—马氏体沉淀硬化不锈钢。630—最常用的沉淀硬化不锈钢型号，通常也叫17-4；17%Cr，4%Ni。五、不锈钢为什么耐腐蚀？所有金属都和大气中的氧气进行反应，在表面形成氧化膜。不幸的是，在普通碳钢上形成的氧化铁继续进行氧化，使锈蚀不断扩大，最终形成孔洞。可以利用油漆或耐氧化的金属（例如，锌，镍和铬）进行电镀来保证碳钢表面，但是，正如人们所知道的那样，这种保护仅是一种薄膜。如果保护层被破坏，下面的钢便开始锈蚀。不锈钢的耐腐蚀性取决于铬，但是因为铬是钢的组成部分之一，所以保护方法不尽相同。在铬的添加量达到10．5％时，钢的耐大气腐蚀性能显著增加，但铬含量更高时，尽管仍可提高耐腐蚀性，但不明显。原因是用铬对钢进行合金化处理时，把表面氧化物的类型改变成了类似于纯铬金属上形成的表面氧化物。这种紧密粘附的富铬氧化物保护表面，防止进一步地氧化。这种氧化层极薄，透过它可以看到钢表面的自然光泽，使不锈钢具有独特的表面。而且，如果损坏了表层，所暴露出的钢表面会和大气反应进行自我修理，重新形成这种"钝化膜"，继续起保护作用。因此，所有的不锈钢都具有一种共同的特性，即铬含量均在10．5％以上。六、不锈钢的类型"不锈钢"一词不仅仅是单纯指一种不锈钢，而是表示一百多种工业不锈钢，所开发的每种不锈钢都在其特定的应用领域具有良好的性能。成功的关键首先是要弄清用途，然后再确定正确的钢种。有关不锈钢的进一步详细情况可参见由NiDI编制的"不锈钢指南"软盘。幸而和建筑构造应用领域有关的钢种通常只有六种。它们都含有17～22％的铬，较好的钢种还含有镍。添加钼可进一步改善大气腐蚀性，特别是耐含氯化物大气的腐蚀。七、不锈钢的优点－耐大气腐蚀经验表明，大气的腐蚀程度因地域而异。为便于说明，建议把地域分成四类，即：乡村，城市，工业区和沿海地区。乡村是基本上无污染的区域。该区人口密度低，只有无污染的工业。城市为典型的居住、商业和轻工业区，该区内有轻度污染，例如交通污染。工业区为重工业造成大气污染的区域。污染可能是由于燃油所形成的气体，例如硫和氮的氧化物，或者是化工厂或加工厂释放的其它气体。空气中悬游的颗粒，像钢铁生产过程中产生的灰尘或氧化铁的沉积也会使腐蚀增加。沿海地区通常指的是距海边一英里以内的区域。但是，海洋大气可以向内陆纵深蔓延，在海岛上更是如此，盛行风来自海洋，而且气候恶劣。例如，英国气候条件就是如此，所以整个国家都属于沿海区域。如果风中夹杂着海洋雾气，特别是由于蒸发造成盐沉积集聚，再加上雨水少，不经常被雨水冲刷，沿海区域的条件就更加不利。如果还有工业污染的话，腐蚀性就更大。美国、英国、法国、意大利、瑞典和澳大利亚所进行的研究工作已经确定了这些区域对各种不锈钢耐大气腐蚀的影响。有关内容在NiIDI出版的《建筑师便览》中作了简单介绍，该书中的表可以帮助设计人员为各种区域选择成本效益最好的不锈钢。在进行选择时，重要的是确定是否还有当地的因素影响使用现场环境。例如，不锈钢用在工厂烟囱的下方，用在空调排气挡板附近或废钢场附近，会存在非一般的条件。八、维修及清理和其它曝露于大气中的材料一样，不锈钢也会脏。今后的讲座将分析影响维修及清理成本的设计因素。但是，在雨水冲刷，人工冲洗和已脏表面之间还存在着一种相互关系。通过把相同的板条直接放在大气中和放在有棚的地方确定了雨水冲刷的效果。人工冲洗的效果是通过人工用海绵沾上肥皂水每隔六个月擦洗每块板条的右边来确定的。结果发现，与放在有棚的地方和不被冲洗的地方的板条相比，通过雨水冲刷和人工擦洗去除表面的灰尘和淤积对表面情况有良好的作用。而且还发现，表面加工的状况也有影响，表面平滑的板条比表面粗糙的板条效果要好。因此洗刷的间隔时间受多种因素影响，主要的影响因素是所要求的审美标准。虽然许多不锈钢幕墙仅仅是在擦玻璃时才进行冲洗，但是，一般来讲，用于外部的不锈钢每年洗刷两次。九、典型用途大多数的使用要求是长期保持建筑物的原有外貌。在确定要选用的不锈钢类型时，主要考虑的是所要求的审美标准、所在地大气的腐蚀性以及要采用的清理制度。然而，其它应用越来越多的只是寻求结构的完整性或不透水性。例如，工业建筑的屋顶和侧墙。在这些应用中，物主的建造成本可能比审美更为重要，表面不很干净也可以。在干燥的室内环境中使用430不锈钢效果相当好。但是，在乡村和城市要想在户外保持其外观，就需经常进行清洗。在污染严重的工业区和沿海地区，表面会非常脏，甚至产生锈蚀。但要获得户外环境中的审美效果，就需采用含镍不锈钢。所以，304不锈钢广泛用于幕墙、侧墙、屋顶及其它建筑用途，但在侵蚀性严重的工业或海洋大气中，最好采用316不锈钢。现在，人们已充分认识到了在结构应用中使用不锈钢的优越性。有几种设计准则中包括了304和316不锈钢。因为"双相"不锈钢2205已把良好的耐大气腐蚀性能和高抗拉强度及弹限强度融为一体，所以，欧洲准则中也包括了这种钢。产品形状实际上，不锈钢是以全标准的金属形状和尺寸生产制造的，而且还有许多特殊形状。最常用的产品是用薄板和带钢制成的，也用中厚板生产特殊产品，例如，生产热轧结构型钢和挤压结构型钢。而且还有圆型、椭圆型、方型、矩型和六角型焊管或无缝钢管及其它形式的产品，包括型材、棒材、线材和铸件。表面状态正如后面将谈到的，为了满足建筑师们美学的要求，已开发出了多种不同的商用表面加工。例如，表面可以是高反射的或者无光泽的；可以是光面的、抛光的或压花的；可以是着色的、彩色的、电镀的或者在不锈钢表面蚀刻有图案，以满足设计人员对外观的各种要求。保持表面状态是容易的。只需偶尔进行冲洗就能去除灰尘。由于耐腐蚀性良好，也可以容易地去除表面的涂写污染或类似的其它表面污染。设计六十多年以来，建筑师们一直选用不锈钢来建造成本效益好的永久性建筑物。现有的许多建筑物充分说明了这种选择的正确性。有些是非常具有观赏性的，如纽约市的Chrysler大厦。但在许多其它应用中，不锈钢所起的作用不是那么引人注目，可是在建筑物的美学和性能方面却起着重要作用。例如，由于不锈钢比其它相同厚度的金属材料更具有耐磨性和耐压痕性，所以在人口流动量大的地方修建人行道时，它是设计人员的首选材料。不锈钢用作建造新的建筑物和用来修复历史名胜古迹的结构材料已有70多年了。早期的设计是按照基本原则进行计算的。今天，设计规范，例如，美国土木工程师学会的标准ANSI/ASCE-8-90"冷成型不锈钢结构件设计规范"和NiDI与EuroInox联合出版的"结构不锈钢设计手册"已简化了使用寿命长，完整性好的建筑用结构件的设计。未来展望由于不锈钢已具备建筑材料所要求的许多理想性能，它在金属中可以说是独一无二的，而其发展仍在继续。为使不锈钢在传统的应用中性能更好，一直在改进现有的类型，而且，为了满足高级建筑应用的严格要求，正在开发新的不锈钢。由于生产效率不断提高，质量不断改进，不锈钢已成为建筑师们选择的最具有成本效益的材料之一。不锈钢集性能、外观和使用特性于一身，所以不锈钢仍将是世界上最佳的建筑材料之一。不锈钢不锈耐酸钢简称不锈钢，它是由不锈钢和耐酸钢两大部分组成的，简言之，能抵抗大气腐蚀的钢叫不锈钢，而能抵抗化学介质腐蚀的钢叫耐酸钢。一般说来，含硌量Wcr大于12%的钢就具有了不锈钢的特点不锈钢按热处理后的显微组织又可分为五大类：即铁素体不锈钢、马氏体不锈钢、奥氏体不锈钢、奥氏体-铁素体不锈钢及沉淀碳化不锈钢不锈钢设备制作过程中会出现表现损伤，缺陷以及一些影响表面的物质，如：粉尘、浮铁粉或嵌入的铁，热回火色和其它氧化层、锈斑、研磨毛刺、焊接引弧斑痕、焊接飞溅、焊剂、焊接缺陷、油和油脂、残余粘合剂和油漆、粉笔和标记笔印等。绝大多数都是因为忽略了它们的有害影响而不重视或做得不好。但是，它们对氧化保护膜有着潜在的危害。保护膜一旦被损坏，被减薄或用其它方法使之改变，下面的不锈钢就会开始腐蚀。腐蚀一般不是遍及整个表面，而是在缺陷处或其周围。这种局部腐蚀通常会为点蚀或缝隙腐蚀，这两种腐蚀会向深度和广度发展，而大部分表面不受侵蚀。下面谈一下造成这些问题的各种原因。不锈钢表面损伤和夹带外来物的清洗1、粉尘制作经常是在有粉尘的场地进行，空气中常带有许多粉尘，它们不断地落在设备表面。它们可以用水或碱性溶液去除掉。不过，有附着力的尘垢需要高压水或蒸气进行清理。2、浮铁粉或嵌入的铁在任何表面上，游离铁都会生锈并使不锈钢产生腐蚀。因此，必须清除。浮粉一般可随粉尘一起清除掉。有些粘着力很强，必须按嵌入的铁处理。除粉尘外，表面铁的来源很多，其中包括用普通碳钢钢丝刷清理和用以前在普碳钢，低合金钢或铸铁件上使用过的砂子、玻璃珠或其它磨料进行喷丸处理，或在不锈钢部件及设备附近对前面提到的非不锈钢制品进行修磨。在下料或吊过过程中如果不对不锈钢采取保护措施，钢丝绳、吊具和工作台面上的铁很容易嵌入或玷污表面。订货要求和制作后检查可以防止并发现游离铁的存在，ASTM标准A380[3]规定了检查不锈钢表面铁或钢微粒的铁锈试验法。当要求绝对不能有铁存在的时候，应该使用这种检验方法。如果结果令人满意，应用干净的纯水或硝酸对表面进行洗涤，直到深蓝色完全消失。正如标准A380[3]指出的如果铁锈试验溶液不能全部清除干净，不推荐在设备的工艺表面，即用来生产人类消费品的直接接触表面采用这种试验方法。比较简单的试验方法是在水中暴露12~24小时，检查是否有锈斑。这种试验灵敏性差，而且耗时。这些都是检测试验，不是清理方法。如果发现有铁存在，必须用后面介绍的化学和电化学的方法进行清理。3、划痕为了防止工艺润滑剂或生成物和/或污物积留，必须对划痕和其它粗糙表面进行机械清理。4、热回火色和其它氧化层如果在焊接或修磨过程中不锈钢在空气中被加热到一定的高温，焊缝两侧、焊缝的下表面和底部都会出现铬氧化物热回火色。热回火色比氧化保护膜薄，而且明显可见。颜色决定于厚度,可呈见彩虹色、蓝色、紫色到淡黄色和棕色。较厚的氧化物一般为黑色。它是由于在高温或长时间在较高度下停留所致。当出现任何一种这类氧化层时，金属表面的铬含量都会降低，造成这些区域的耐腐蚀性降低。在这种情况下，不仅要消除热回火色和其它氧化层，还应对它们下面的贫铬金属层进行清理。5、锈斑制作前或制作过程中有时会看到不锈钢产品或设备上生锈，这说明表面受到严重污染。设备投入使用前必须把锈清除掉，彻底清理过的表面应通过铁试验和/或水试验进行检验。6、粗糙的研磨和机加工研磨和机加工都会造成表面粗糙，留有凹槽，重叠和毛刺等缺陷。每种缺陷也可能使金属表面损伤到一定深度，以至于受损伤的金属表面无法通过酸洗，电抛光或喷丸等方法清理掉。粗糙表面能够成为发生腐蚀和沉积生成物的发源地，重焊前清理焊缝缺陷或清除多余的焊缝加强高都不能用粗磨进行研磨。对后一种情况，应再用细磨料研磨。7、焊接引弧斑痕焊工在金属表面引弧时，会造成表面粗糙缺陷。保护膜受损，留下潜在的腐蚀源。焊工应在已经焊好的焊道上或在焊缝接头的侧边引弧。然后将引弧痕迹熔入焊缝中。8、焊接飞溅焊接飞溅与焊接工艺有很大关系。例如：GTAM(气体保护钨极电弧焊)或TIG(惰性气体保护钨极焊)没有飞溅。但是，采用GMAW(气体保护金属电弧焊)和FCAW(带焊剂芯的电弧焊)两种焊接工艺时如果焊接参数使用不当会造成大量飞溅。出现这种情况时，必须调整参数。如果要解决焊接飞溅的问题，焊接前应在接头的每一边涂上防溅剂，这样可以消除飞溅物的附着力。焊完后可以很容易地将这种防溅剂及各种飞溅物清理掉，可不损伤表面或带来轻微损伤。9、焊剂利用焊剂进行焊接的工艺有手工焊，带焊剂芯电弧焊和埋弧焊，这些焊接工艺都会在表面留下细小的焊剂颗粒，普通的清理方法无法将它们清除掉。这此颗粒将是缝隙腐蚀的腐蚀源，必须采用机械清理方法去除这些残留焊剂。10、焊接缺陷焊接缺陷如：咬边、未焊透、密集气孔和裂纹不仅降低接头的牢固性，而且还会成为缝隙腐蚀的腐蚀源。改善这种结果进行清理操作时，它们还会夹带固体颗粒。这些缺陷可通过重新焊接或修磨后重焊进行修补。11、油和油脂有机物质如：油，油脂甚至指印都会成为局部腐蚀的腐蚀源。由于这些物质能起屏障作用，它们会影响化学和电化学清理效果，因而必须彻底清理掉。ASTMA380有一种简单的断水(WATERBREAK)试验检测有机污染物。试验时，从垂直表面的顶部浇下水，在向下流的过程中水会沿着有机物质的周围分开。熔剂和/或酸性化学清洗剂可清除油迹和油脂。12、残余粘合剂撕掉胶带和保护纸时，粘合剂总有一部分残留在不锈钢表合金管重量计算公式:[(外径-壁厚)壁厚]0.02466=kg/米(每米的重量)金属和大气中的氧气反应后会在表面形成氧化膜。在普通碳钢上形成的氧化铁继续进行氧化，使锈蚀不断扩大，最终形成孔洞。可以利用油漆或耐氧化的金属（例如，锌，镍和铬）进行电镀来保证碳钢表面，但是，正如人们所知道的那样，这种保护仅是一种薄膜。如果保护层被破坏，下面的钢便开始锈蚀。不锈钢软管的耐腐蚀性取决于铬的含量，当铬的添加量到10．5％时，钢的耐大气腐蚀性能显著增加，但铬含量更高时，尽管仍可提高耐腐蚀性，但不明显。原因是用铬对钢进行合金化处理时，把表面氧化物的类型改变成了类似于纯铬金属上形成的表面氧化物。这种紧密粘附的富铬氧化物保护表面，防止进一步地氧化。这种氧化层极薄，透过它可以看到不锈钢表面的自然光泽，使不锈钢具有独特的表面。而且，如果损坏了表层，所暴露出的钢表面会和大气反应进行自我修理，重新形成这种"钝化膜"，继续起保护作用。因此，所有的不锈钢软管采用的不锈钢都具有一种共同的特性，即铬含量均在10．5％以上。不同的材料之间焊接注意事项1异种钢的种类异种钢的焊接种类很多，归纳起来主要有低碳钢与低合金钢之间的焊接，如20#钢与16Mn钢相焊；两种不同的低合金钢之间的焊接，如16Mn钢与15CrMo钢相焊；低碳钢与奥氏体不锈钢之间的焊接，如20#钢与SUS304钢相焊；低合金钢与奥氏体不锈钢之间的焊接，如16Mn钢与SUS304钢相焊；奥氏体不锈钢与镍基合金之间的焊接如SUS304钢与Inconel600钢相焊，等等。2异种钢焊接接头的特性异种钢焊接接头化学成分、金属组织和机械性能的不均匀性以及线膨胀系数相差较大，使异种钢接头在使用中产生附加应力，这些因素对焊接方法、焊接材料、预热和热处理规范、接头形式的选择以及设备运行的可靠性，都有显著的影响。异种钢焊接时，焊缝金属与母材热影响区之间的界面没有一条截然的界线，它们之间存在着熔合区，即焊缝中的未混合区和母材中的半熔化区。其成分和性能都与焊缝或母材不同，形成了化学成分的过渡层，如碳钢与不锈钢相焊时接头中形成的脱碳层和增碳层。过渡层的成分和性能对接头的性能有着重要的影响，故在选择焊接材料和焊接工艺时，不仅要考虑焊缝金属的成分和性能，同时也要考虑过渡层的成分和性能。焊缝金属与母材金属化学成分差别愈大愈不容易充分混合，则过渡层愈明显；熔合比或稀释率愈高时，过渡层也愈明显；熔合区金属液态存在的时间愈长或液体金属流动性愈好，则愈易于混合均匀，过渡层也有所减小。因此，可以通过某些工艺措施对过渡层进行适当控制。3焊接方法的选择选择焊接方法时，既要保证焊接接头的质量要求，又要尽可能考虑效率和经济。通常焊接方法不同，直接影响熔合区过渡层的熔合比，从而影响到焊接接头的性能。表1几种常用焊接方法的熔合比范围熔合比（%）焊接方法酸性焊条手弧焊15~25碱性焊条手弧焊20~30钨极氩弧焊埋弧焊10~10030~60熔化极气体保护焊20~30由于一些装置的高温、高压、腐蚀性强等特点，大多数异种钢焊接接头主要考虑接头的晶间腐蚀、应力腐蚀、高温氧化和高温蠕变性能等，要求焊接接头中熔合区成分要稳定、过渡层要不明显，所以采用熔合比小而操作方便的手弧焊就可以了，但在氢工况下的异种钢接头，特别是低合金钢（如16Mn钢）与奥氏体钢（如SUS304）相焊的异种接头，还必须考虑氢腐蚀问题。采用熔合比大的钨极氩弧焊，可以防止这种异种接头容易出现的剥离裂纹的产生。4焊接材料的选择在异种接头中的焊缝和熔合区，由于有合金元素的稀释和碳的迁移等因素影响焊接接头的性能，故应该根据母材的成分、性能、接头形式和使用要求正确选择焊接材料。4.1低碳钢与低合金钢之间的焊接低碳钢与低合金钢相焊接时，一般来讲选择低碳钢焊条或者低合金钢焊条都能满足接头工艺性能要求，但为了减小接头的淬硬倾向，焊接接头有较好的塑性，通常选用低碳钢焊条，即按照低匹配的原则。4.2低合金钢与低合金钢之间的焊接石化装置中的低合金钢以珠光体耐热钢为多，为了尽可能地减少淬硬倾向，降低焊接裂纹敏感性和具有较好的塑性，通常选择合金成分与合金含量较低一侧母材相近的焊条，即按低匹配原则。4.3低碳钢与奥氏体不锈钢之间的焊接在这类异种钢焊接接头中，由于其工作条件有晶间腐蚀和应力腐蚀问题，通常选择E309型的焊接材料，但当这种焊接接头处于温度较高的环境（设计温度≥315℃）时，为了防止在工作过程中发生碳的迁移，通常采用镍合金含量较高的焊接材料（如Inconel182焊条等）。4.4低合金钢与奥氏体不锈钢之间的焊接合金钢通常都是在温度较高（设计温度≥315℃）的条件下使用，这种与奥氏体不锈钢相焊的异种接头，通常要求抗高温蠕变、控制碳迁移以及高温抗氧化能力，可采用镍基合金焊接材料（如Inconel82焊丝和Inconel182焊条等）。但是，在氢系统中，由于强烈的氢腐蚀作用，采用的焊接材料不同，焊后得到的焊缝化学成分和金相组织不同，从而影响接头在工作过程中氢脆化而引起的剥离裂纹敏感性。当采用镍基焊条（如Inconel182焊条等），焊后焊缝靠近低合金钢一侧生成的单一奥氏体，多是与熔合线平行的粗大晶粒，且不含铁素体，这种组织容易产生剥离裂纹。而采用E309焊材，焊后焊缝靠近低合金一侧形成奥氏体和铁素体的混合组织，这种组织不易产生裂纹。4.5不同种奥氏体不锈钢之间的焊接常见的不锈钢异种接头主要耐热奥氏体不锈钢之间的焊接，选择E316型焊条完全能够满足要求。4.6耐热不锈钢与镍基合金钢的焊接在转化炉中比较常见，通常选用镍基合金焊材（如Inconel82焊丝和Inconel182焊条）。5预热和焊后热处理对于异种钢接头，是否预热和焊后热处理、采取何种规范参数，要视具体情况而定，必须慎重考虑。母材金相组织相同且焊缝金相组织也基本相同时，可按合金含量较高的钢种确定预热和热处理规范，但珠光体钢和奥氏体钢相焊时，可按珠光体钢的预热条件预热而焊后不进行热处理。异种钢接头工作条件的特殊化，决定了异种钢焊接的复杂性，必须根据现场实际采用合理的焊接材料、焊接方法和焊接工艺等，方能满足使用要求。1.锅炉及压力容器对钢材性能的要求按工作条件分为两大类：一、用以制造室温及中温承压元件的钢板与钢管具有特点：1有较高的室温强度通常以屈服极限σs和强度极限σb为设计依据，要求有较大的σs和σb良好的韧性性能材料需具有足够的韧性防止脆性断裂，在考虑强度的同时也不能忽略韧性，(1)材料的韧性通常用冲击韧性值αk表示。压力容器用钢的冲击韧性要求冲击韧性值αk(N·m/cm2)20℃-40℃>=60>=35(2)还需要考虑时效韧性时效就是钢材经冷加工变形后，在室温或较高温度下，冲击韧性随时间变化。通常在200-300℃，冲击韧性值显著降低。一般要求下降率不超过50%。由于容器断裂过程包括在缺陷处形成裂纹和裂纹扩散两个阶段，相应两种防止断裂方法(1)选用具有足够韧性的钢材以防止裂纹产生，要求如上表所示(2)选用韧性更高的材料，以求在裂纹产生后能够阻止裂纹扩展。(要求温度比无塑性转变温度NPT高一定数值，例如元件的设计应力为屈服极限σs一半时，要高17℃3较低的缺口敏感性制造过程中，开孔和焊接会产生局部应力集中，要求材料有较低的缺口敏感性，以防止产生裂纹4良好的加工工艺性能和焊接性能由于焊接热循环作用，会(1)降低热影响区材料的韧性、塑性(2)在焊缝内产生各种缺陷其中(1)、(2)均会产生裂纹在选材料时需考虑(1)材料中碳的当量值(保证材料具有较好的可焊性)(2)适当的焊接材料和焊接工艺(3)材料具有良好的塑性(碳钢和碳锰钢δs不低于16%，合金钢δs不低于14%)(4)良好的低倍组织(5)钢材的分层、非金属夹杂物、气孔、疏松等缺陷尽可能减少(防止裂纹的产生)二、用以制造高温承压元件的钢管1具有足够的蠕变强度、持久强度和持久塑性通常以持久强度为设计依据，保证在蠕变的条件下安全运行2具有良好的高温组织稳定性长期高温下不发生组织变化3具有良好的的高温抗氧化性要求材料在高温条件下的氧化腐蚀速度小于0.1mm/a4具有良好的加工工艺性要求冷加工性(冷态弯曲)和焊接性2.锅炉与压力容器用钢的分类一、工作温度低于500℃的钢材碳素钢和低合金结构钢1铁素体-珠光体结构钢屈服强度σs为300-450MPa16Mn，15MnV，15MnVN加入合金元素，固溶强化，结晶强化作用2低碳贝氏体类型钢屈服强度σs为500-700Mpa14CrMnMoVB