現(xiàn)代鐵素體不銹鋼定義

Cr質(zhì)量分數(shù)為10%～30%的鐵鉻合金被稱為鐵素體不銹鋼。這種傳統(tǒng)不銹鋼由于韌性有限、脆性轉(zhuǎn)變溫度較高和加工性能較差等因素，很少在工業(yè)上應(yīng)用。相關(guān)人員通過現(xiàn)代冶煉技術(shù)，進一步降低間隙元素含量和添加其他合金元素，提高韌性，并提高耐腐蝕性能，從而開發(fā)出超鐵素體不銹鋼或高性能鐵素體不銹鋼，即現(xiàn)代鐵素體不銹鋼。由于省鎳或無鎳，既可得到低于奧氏體不銹鋼的價格，又能得到優(yōu)異的抗應(yīng)力腐蝕開裂（SCC）性能與抗點蝕性能。這樣，現(xiàn)代鐵素體不銹鋼在某些方面（尤其用于換熱器管子）可以代替奧氏體不銹鋼，甚至可以代替鈦材使用，因此具有較大的經(jīng)濟意義。

  考慮到鎳資源緊缺與鎳價格上漲等因素，如何少用鎳甚至不用鎳，是國內(nèi)工業(yè)發(fā)展中亟待解決的問題。用現(xiàn)代鐵素體不銹鋼部分代替奧氏體不銹鋼，是解決這個問題的最好途徑。

現(xiàn)代鐵素體不銹鋼在石化行業(yè)中的應(yīng)用展望

  在石化行業(yè)較有推廣前景的現(xiàn)代鐵素體不銹鋼有多個鋼種。

  第一種，00Cr18Ti鋼。

  00Cr18Ti鐵素體不銹鋼，即美國UNSS43035或439、日本SUS430LX、中國S11863或022Cr18Ti。該鋼種是一種用鈦穩(wěn)定化的超低碳鐵素體不銹鋼，它的化學(xué)成分設(shè)計去除了對晶蝕的敏感性，并且不會在焊接熱影響區(qū)生成馬氏體。嚴格控制其化學(xué)成分，可得到優(yōu)良的塑性、可焊性和耐蝕性，比早年的0Cr17Ti和Cr17Ti性能得到明顯的改進。特別是它具有較高的抗氯化物SCC與抗連多硫酸SCC性能，而且其抗一般點蝕與縫蝕性能接近304L。因此，該鋼種可部分代替304L鋼，用于各種冷凝器、給水加熱器和潤滑系統(tǒng)冷卻器中作換熱管。

  該鋼種焊接、卷邊、擴管等加工方式與304鋼類似。但該鋼種的缺陷是塑性脆性轉(zhuǎn)變溫度較高（通常為0℃），而且長時間處于260℃～650℃可能會變脆，但加熱至815℃并快速冷卻處理可以恢復(fù)韌性。展望該鋼種可應(yīng)用于腐蝕性不強的化工介質(zhì)中，如輸送稀硝酸、硝銨、化纖（維綸、聚酯、丙烯腈和乙二醇等）的常壓與低壓管線，以及儲存槽。

    第二種，0000Cr26Mo鋼。

  0000Cr26Mo鋼為高純鐵素體不銹鋼，即美國E-Bite26-1鋼或UNSS44627、日本XM27、中國S12791或008Cr27Mo。該鋼種采用真空感應(yīng)加上電子束熔煉或電渣重熔聯(lián)合精煉，控制間隙元素C和N質(zhì)量分數(shù)不超過0.02%，使塑性得到改善，脆性轉(zhuǎn)變溫度降低到－60℃。該鋼種因含有較高的Cr和Mo，在許多環(huán)境中具有優(yōu)異的耐蝕性，特別在氯化物、有機酸、氧化性酸與熱濃堿液中耐均勻腐蝕性能尤佳。

  該鋼種在高純鋼焊后不產(chǎn)生精簡腐蝕，抗點蝕與縫蝕，特別在氯化物、連多硫酸、硫化氫和強堿中也不產(chǎn)生SCC，因此高純Cr26Mo鋼可用于蒸發(fā)器列管，比純鎳管更便宜，且壽命長得多。展望該鋼種可用于醋酸、精對苯二甲酸（PTA）和聚乙烯醇（PVA）的生產(chǎn)裝置中，作為冷卻器解決含雜醋酸腐蝕問題，以取代316L、317L、904L等奧氏體不銹鋼。該鋼種也可用于處理某些氧化性鹽溶液的蒸發(fā)器和次氯酸的漂白設(shè)備。但由于該鋼種采用雙真空熔煉生產(chǎn)，成本太高，難以推廣。

  第三種，00Cr27Mo4Ni3NbT鋼。

  00Cr27Mo4Ni3NbT鋼，即美國Ply?鄄mouth公司的SEA-CuRE（也稱海優(yōu)）鋼或UNSS44660及瑞典Naby公司的Monit鋼或UNSS44635，日本與中國無相應(yīng)鋼號。該鋼種用Ti與Nb作為穩(wěn)定化元素并通過AOD精煉達到超低碳含量，具有高強度、延性佳、加工硬化率低等特性。由于添加了鎳，它的塑性脆性轉(zhuǎn)變溫度達－84℃，比不含鎳的同類鐵素體鋼低，其特性使它同時具有較高的設(shè)計許用應(yīng)力與優(yōu)良的加工性能。該鋼種在氧化性酸與有機酸（醋酸、甲酸、草酸）中耐蝕性良好，尤其在氯化物（如海水）環(huán)境中抗點縫隙腐蝕和抗SCC性能較好。該鋼種可用于電廠冷凝器與給水加熱器，以及海水淡化熱交換器等。美國燃氣協(xié)會已批準SEA-CuRE鋼用于燃氣冷凝設(shè)備。

  此外，該鋼種在石化工業(yè)有廣闊的應(yīng)用前景，如用于煉化廠的常減壓、催化裂化、脫硫和酸性水汽提等裝置的冷卻器、冷凝器，以及醋酸、PTA和PVA等生產(chǎn)裝置的冷卻器、冷凝器，可代替316L、2205和904L等。

  第四種，0Cr13Al鋼。

  0Cr13Al鐵素體不銹鋼即美國UNSS40500或405鋼、日本SUS405、中國S11348或06Cr13Al。0Cr13Al鋼的C質(zhì)量分數(shù)在0.08%以下，并加入質(zhì)量分數(shù)約0.2%的Al，在全溫度范圍會穩(wěn)定鐵素體組織。該鋼種的塑性、韌性、冷成型性、可焊性比其他含鉻高的鐵素體鋼好，而且該鋼種與碳鋼膨脹系數(shù)相近，易于制造復(fù)合鋼板。因此國內(nèi)石化系統(tǒng)煉化裝置已普遍采用0Cr13Al鋼。SH/T3096-2001《加工高硫原油重要裝置主要設(shè)備設(shè)計選材導(dǎo)則》已規(guī)定選用0Cr13Al用作常減壓裝置初餾塔、常壓塔、減壓塔與汽提塔殼體與塔盤，催化裂化裝置分餾塔、吸收塔、解吸塔殼體，加氫裂化裝置脫硫化氫氣體塔、脫乙烷塔殼體。

  第五種，低鉻不銹鋼。

  由于鉻質(zhì)量分數(shù)為18%～30%的鐵素體不銹鋼成本較高，開發(fā)應(yīng)用低鉻不銹鋼符合資源節(jié)約的需要。美國、日本和中國已開發(fā)0Cr11～12或加Mo、Ti、Nb元素，這些鋼可用作汽車排氣、凈化處理裝置與消聲器等。此外，美國已將1Cr5Mo（T5）、1Cr7Mo、1Cr9Mo（T9）列入UNS編號，分別為S50100、S50300和S50400，名義上已把這些CrMo鋼看作不銹鋼。這些低鉻鋼由于含碳量稍高（質(zhì)量分數(shù)為0.10%～0.15%），Cr含量又較低，不是鐵素體鋼，而是馬氏體鋼。這些鋼由于表面形成較穩(wěn)定的尖晶石型化合物FeCr2O4保護膜，具有較好的高溫化學(xué)穩(wěn)定性能和防氧化、防硫化性能，可廣泛用于煉油廠常減壓、催化裂化、延遲焦化、加氫裂化等裝置的爐管、換熱器、反應(yīng)器和管道。

  現(xiàn)代鐵素體不銹鋼通過大大降低間隙元素碳、氮含量，并添加鈦、鈮促進穩(wěn)定化，同時加鉬、鎳等合金元素，提高耐腐蝕性，改善脆性，改進加工性能，最終不僅價格低于奧氏體不銹鋼，又獲得抗SCC性能?，F(xiàn)代鐵素體不銹鋼未來有希望在石化設(shè)備上（尤其在換熱器傳熱管方面）代替316L等奧氏體不銹鋼，甚至代替鈦材。