APP下载

低温压力容器用不锈钢(二)

2014-11-12黄嘉琥陆戴丁

压力容器 2014年6期
关键词:牌号马氏体铁素体

黄嘉琥,陆戴丁

(合肥通用机械研究院,安徽合肥 230031)

(接上期)

3.4.5 奥氏体稳定性对马氏体相变的影响

低温与冷变形是诱发奥氏体相变为马氏体的主要外部条件,奥氏体的稳定性则是奥氏体相变为马氏体的主要内在影响因素。奥氏体不锈钢中的奥氏体相按其稳定性可分为稳定型奥氏体和亚稳定型奥氏体两类。固溶状态的奥氏体不锈钢,如经降温、冷变形后奥氏体相较容易逐渐相变为马氏体者称为亚稳定型奥氏体相,如不能或很难相变为马氏体者称为稳定型奥氏体相。

不锈钢中的合金元素可分为奥氏体形成元素和铁素体形成元素,各合金元素的这两种相的形成能力也有高低之分。钢中所含各元素综合的奥氏体形成能力用镍当量表示,综合的铁素体形成能力用铬当量表示。各元素的形成能力高低在镍当量和铬当量公式中均有定量的系数。奥氏体不锈钢中的奥氏体相的稳定性也主要由奥氏体相中的合金元素所决定。奥氏体的稳定性高低尚难定量标示。当奥氏体不锈钢中含有一些铁素体时,奥氏体相和铁素体相中的各合金元素的含量并不相同。奥氏体相中的奥氏体形成元素的含量要高于铁素体相,铁素体形成元素的含量要低于铁素体相。钢中各合金元素的标准成分与实测成分均为钢的平均成分含量。奥氏体相中的成分含量与钢中的平均成分含量并不相同。合金元素在奥氏体相与铁素体相之间存在一个分配问题,某合金元素在铁素体相中的含量与在奥氏体相中的含量的比值称为分配系数。固溶状态各合金元素的分配系数见表8[10]。由表8可以看出,奥氏体相中的主要合金元素的含量与铁素相中的含量相比较,镍为1.67倍,氮为10倍,铬为0.83倍,钼为0.63 倍。

表8 合金元素在铁素体相和奥氏体相中的分配系数

对于固溶态的奥氏体不锈钢而言,钢中的铁素体含量取决于钢中镍当量与铬当量的比值。钢中奥氏体相的稳定性则取决于奥氏体相中镍当量与铬当量的比值(此处简称比值),奥氏体相中的比值越高,奥氏体的稳定性越强。当钢中的铁素体含量接近为零时可称钢中的比值为临界比值,此时奥氏体不锈钢基本上为全奥氏体钢。全奥氏体不锈钢中的比值与钢中奥氏体相的比值是相同的。在比值超过临界比值的情况下,全奥氏体不锈钢中的奥氏体相为稳定型奥氏体相。比值越高,奥氏体稳定性越高。如钢中的比值低于临界比值,钢中会产生铁素体相,此时钢中奥氏体相中的比值会随之降低,奥氏体相的稳定性也会降低。钢中的比值降得越低,产生的铁素体含量会增加,钢中奥氏体相的比值也更低,钢中奥氏体相的稳定性也更低。一般18-8型,18-12-Mo型奥氏体不锈钢常存在一些铁素体相。这些钢中的奥氏体相都认为是亚稳定型奥氏体相。305(10Cr18Ni12),310(25Cr-20Ni),904L 及一些超级奥氏体不锈钢的奥氏体相属稳定型奥氏体相。

不锈钢中的奥氏体形成元素大多可提高奥氏体相的稳定性,铁素体形成元素大多可降低奥氏体相的稳定性,常具有较好的一致性。但有时也不一定完全一致,例如低温奥氏体不锈钢中的铬含量常为16%~31%。铬含量在不锈钢中可提高铁素体含量。但由于铬含量在不锈钢中常较高,对降低开始产生马氏体相变的温度Ms和Md时常起主要作用,Ms和Md的降低也是奥氏体相稳定性提高的表现。

含铜奥氏体不锈钢中含铜多为≤2%,也可以为1% ~4%。铜为弱的奥氏体形成元素,铜的镍当量仅为0.3%。铜在奥氏体不锈钢中更重要的作用是在冷成形时可显著降低冷作硬化,减少冷变形诱发马氏体相变的作用。日本和法国曾在较早的标准中推荐含铜奥氏体不锈钢用于低温压力容器,如日本牌号 SUS316J1(-196℃),SUS316J1L(-268℃)。法国牌号Z2NCDU25-20,Z2NCDU25-25-05AZ,Z2CNDU17-16,Z1NCDU25-20,Z1NCDU31-27,Z1NCDU25-25-05AZ,Z1CND25-22AZ,Z1CNDU20-18-06AZ均用于-196℃。由于含铜奥氏体不锈钢的热成形性能较低,在耐蚀不锈钢中含铜奥氏体不锈钢主要提高在硫酸等还原性介质中的耐蚀性,低温钢可不考虑腐蚀。近年来,低温用奥氏体不锈钢已基本不用含铜钢。

锰在一般的铬镍奥氏体不锈钢中主要作为非主要元素(杂质),锰含量一般≤2%,只在铬锰氮不锈钢和铬锰镍氮不锈钢(200系)中才加入大量锰,以取代镍的奥氏体形成能力。锰属于弱的奥氏体形成元素,锰的镍当量为0.5%,如以镍含量的2倍锰取代铬镍奥氏体不锈钢中全部或部分镍,成为铬锰氮或铬锰镍氮类的奥氏体不锈钢,即使其镍当量相同,铬锰氮或铬锰镍氮奥氏体不锈钢也会比铬镍奥氏体不锈钢更容易发生马氏体相变,马氏体的生成量明显增多。降温或冷变形时都会生成较多的α'和ε马氏体。早期前苏联、法国等曾在低温压力容器用奥氏体不锈钢中推荐采用一些铬锰镍氮和铬锰氮奥氏体不锈钢牌号,如前苏联的10X14Г14H4T(-260 ℃),03X20H16AГ6(-269℃);法国的 Z4CMN18-08-07AZ(-253℃)。近年低温用奥氏体不锈钢已基本不推荐采用铬锰镍氮和铬锰氮不锈钢,只采用铬镍不锈钢。

在铬镍奥氏体不锈钢中,提高奥氏体稳定性的合金元素主要是镍和氮,镍的含量通常较高。中国规定镍含量低于30%才是不锈钢,镍含量30%~50%为铁镍基合金。因此,不锈钢中的镍含量均低于30%。含镍量最高的牌号为S31782(或 S39042)(015Cr21Ni26Mo5Cu2),镍含量 <28%,相当于美国的904L。美国和EN则将有些镍含量高于30%的牌号也列入不锈钢标准中,如美国的UNS N08020镍含量最高可为38%,EN的X2NiCrAlTi32-20(1.4558)镍含量最高可为35%。氮和碳对奥氏体稳定性的提高均有很大的作用。由于碳含量高会提高马氏体中碳的过饱和度,降低马氏体的低温韧性,因此低温用钢的碳含量一般不超过0.08%,而氮含量对降低马氏体的低温韧性并无明显影响。氮在奥氏体相中的溶解度很高,当铬含量为25%时,在固溶温度时氮在奥氏体相中的溶解度可达1.4%。在铬含量为18%时,在固溶温度时氮在奥氏体相中的溶解度可达0.9%[10]。一般控氮型牌号中含氮≤0.1%或≤0.11%,许多中氮钢中氮含量可达0.3%,高合金中氮钢的氮含量可达0.6%。氮对提高奥氏体稳定性起着重要作用。低温用奥氏体不锈钢中除含钛、铌的牌号外,都采用控氮型或中氮型含氮钢。

3.4.6 合金成分对马氏体起始相变温度的影响

奥氏体不锈钢的奥氏体相中除钴外的所有合金元素都能不同程度地降低奥氏体相开始产生马氏体相变的最高临界温度——马氏体点 Ms和Md。奥氏体相中的合金元素含量越多,Ms和Md温度越低,奥氏体相越不易相变成马氏体。对于α'马氏体的形成已经建立起了Ms(α')和Md(α')(30/50)点与合金成分的经验公式[6]:

式中 Ms(α')——α'马氏体相变起始温度,℃

Md(α')(30/50)——冷变形真应变量30%产生50% α'马氏体的相变起始温度,℃

合金元素符号表示奥氏体相中该合金元素的质量百分数。当奥氏体不锈钢为全奥氏体不锈钢时,奥氏体相的合金含量与不锈钢中的含量相同。当奥氏体不锈钢中含有少量铁素体相时,奥氏体相中的合金含量与不锈钢的平均含量相差不多,由于奥氏体相中的合金含量较难测定,公式中可用不锈钢的实测平均含量代替奥氏体相中的合金含量,误差不会很大。

铬镍奥氏体不锈钢中铬和镍的含量较多,两公式中铬和镍的系数也较大,因而铬镍含量常起主要作用。氮含量常比碳含量高,起的作用也较大,Ms(α')的公式中未列入钼,而Md(α')(30/50)的公式中列入了钼。说明只有在冷变形后钼才起到明显的作用,此应为含钼钢的特点。由于α'马氏体和 ε马氏体的Ms和 Md较接近,两公式虽仅为α'马氏体的公式,可认为与整个马氏体的Ms和Md是接近的。

马氏体起始相变温度仅为马氏体相变降低韧性的一个因素,韧性主要由马氏体相的量所决定。Ms和Md可在牌号选用时作为一个参考因素,不宜作为检验考核指标。

Ms(α')为钢材没有冷变形时的参数,Md(α')(30/50)为30%真应变量时的参数。压力容器非螺栓构件一般要经受冷变形,且冷变形量不超过10%。因而压力容器非螺栓构件上的奥氏体不锈钢的马氏体起始相变温度值应在两公式的值之间。

EN 13445:2009标准对低温压力容器非螺栓构件用压力加工奥氏体不锈钢的牌号作了最明确的规定,有较好的代表性。可用至-196℃的牌号15个,可用至-273℃的牌号10个。现将这些牌号按EN 10088-1:2005不锈钢牌号标准中规定的化学成分的上限、下限和平均值分别计算出Ms(α')和 Md(α')(30/50)值列于表9。如将18-8型和18-12-Mo型作为亚稳定型奥氏体的牌号,高合金的牌号作为稳定型奥氏体的牌号,按平均成分的Ms(α')和Md(α')(30/50)马氏点温度范围列于表10。

由表9和表10可以看出:

(1)下限成分的马氏体点为最高温度,上限成分的马氏体点为最低温度,两值相差很大,因此对同一牌号,合金成分在标准范围内波动时,马氏体点可在很宽的温度范围(如数百度)内波动。

(2)某牌号按平均成分所得的马氏体点温度对该牌号有较好的代表性。表10中,可用于-196℃的牌号,Ms(α')均低于-196℃;可用于-273℃的牌号,Ms(α')均<-273℃。稳定型奥氏体牌号的Ms(α')和Md(α')(30/50)低于亚稳定型奥氏体牌号。

(3)冷变形后的马氏体点可参考平均成分的Md(α')(30/50)温度。含钼奥氏体不锈钢的值明显低于非含钼钢。从马氏体点来考虑,冷变形的奥氏体不锈钢采用含钼钢是有利的。钼为形成和稳定铁素体的元素,易使钢中产生铁素体相,并降低奥氏体相的稳定性。

表9 EN 13445:2009用低温奥氏体不锈钢的Ms(α')和Md(α')(30/50)

表10 亚稳定型与稳定型奥氏体牌号平均成分的Ms(α')和Md(α')(30/50)

3.4.7 碳含量对马氏体相韧性的影响

铬镍奥氏体不锈钢在固溶温度时碳的溶解度约为0.08%,当钢中碳含量≤0.08%时碳基本上均可溶于奥氏体基体中。快冷到室温时,碳基本上均可过饱和溶解于奥氏体钢中。奥氏体相变为马氏体系无扩散相变,碳仍均过饱和地溶于马氏体相中。马氏体中的碳含量越高,碳的过饱和溶解度越大,造成的晶格点阵畸变越严重,马氏体本身的韧性就越低。因而低温用奥氏体不锈钢只采用碳含量≤0.08%,≤0.03%,≤0.02%三种碳含量的牌号。由表9可以看出,用于-273℃的牌号只采用C≤0.03%和C≤0.02%的碳含量。所用稳定型的奥氏体钢只采用C≤0.02%的碳含量。

对于C≤0.08%的低碳型奥氏体不锈钢而言,钢中加入适量的钛或铌后,在850~900℃的稳定化热处理后,钛与铌可充分地与碳结合形成碳化钛和碳化铌。即使在固溶温度时,仍可有部分碳以碳化钛和碳化铌的形式存在,这样都会使奥氏体相中溶解的碳含量减少。因此固溶处理状态的奥氏体不锈钢中奥氏体中过饱和溶解的碳含量会减少,奥氏体相变为马氏体相后,马氏体中碳的过饱和度也会减小,这样会使马氏体的低温韧性也下降得较少。加入的钛和铌实际上起了降低碳含量的作用,因此含钛、铌的奥氏体不锈钢对提高低温韧性也是有利的。当然碳化钛与碳化铌存在于奥氏体钢中对韧性有些不利作用,但不太明显。

4 牌号成分

4.1 一般压力容器非螺栓用低温钢

4.1.1 牌号应用概况

在一些压力容器标准及不锈钢材料标准中对低温用的牌号的规定并不具体。由于绝大部分奥氏体不锈钢牌号都可用作-196℃级,标准中只作了原则性说明,对于可用作-273℃级的牌号的规定则较少。如GB 150—2011中只说明奥氏体不锈钢如用于≥-196℃时可免做冲击试验,没有推荐具体牌号,也未提及宜用于-273℃级的牌号。ASME—2013中只提及 304,304L,316,316L,321,347 及 C≤0.10% 的奥氏体不锈钢材及焊接热影响区在用于≥-196℃时,焊缝在≥-104℃时可免检冲击试验,ASTM A312—2001奥氏体不锈钢无缝管标准中说明304,304L,347用于≥-250℃时可免检冲击试验。BS 5500:1997中规定奥氏体不锈钢用于≥-196℃时无特殊检验要求。ISO与EN的承压不锈钢板标准中标明耐蚀级的奥氏体不锈钢材均可保证-196℃的 KV2≥60 J(个别含铌牌号 KV2≥40 J)。只有 EN 13445:2009,AD—2000 及 JIS B8270—1993压力容器标准及NF A36-209—1990压力容器用不锈钢板标准中分别规定了-196℃级和-273℃级的具体牌号,列于表11。这些牌号可作为一般压力容器(非应变强化)非螺栓构件用低温奥氏体不锈钢牌号的代表。概况如下:

(1)主要应用铬镍钢(400系),也可应用铬锰镍氮钢(200系),俄罗斯曾用03X20H16AΓ6(-269℃)。

(2)EN 13445:2009中将铬镍奥氏体不锈钢按铬含量分为Cr≤19%及Cr>19%两类牌号。Cr≤19%的牌号主要为18Cr-8Ni,18Cr-12Ni-2Mo及18Cr-12Ni-3Mo等类型,多为亚稳定型奥氏体钢,在低温钢中应用较多。Cr>19%的牌号合金含量高,常为稳定型奥氏体钢,也用作低温钢。

(3)牌号的碳含量上限有0.10%,0.08%,0.03%及 0.02%几种。氮含量有控氮型(≤0.11%)和中氮型(0.1% ~ 0.4%),也有含硅、含铜的牌号。钼含量既用一般≤4%的常规牌号,也用Mo≤7%的高钼牌号。可用含钛或铌的稳定化牌号。

?

?

4.1.2 牌号应用趋向

在表11中列出规定牌号的4个标准中,JIS B8270—1993和NF A36-209—1990为早期标准,现已被取代(现版JIS B8265:2003中未规定低温钢牌号)。可视为早期对低温牌号的规定。AD—2000中规定了≥-200℃用的8个牌号和≥-270℃用的7个牌号。在此基础上,EN 13445:2002规定了≥-200℃用的15个牌号和≥-270℃用的10个牌号。EN 13445:2009中改将15个牌号规定用于≥-196℃,10个牌号规定用于≥-273℃(另规定了用于≥-196℃的5个铸钢牌号,此处不讨论)。在其他压力容器标准中,对不同低温级别规定应采用的牌号均不够具体和全面。因此按EN 13445:2009中的规定牌号与其他较早的标准相比较,可以得到低温用奥氏体不锈钢的应用趋向如下:

(1)只应用铬镍奥氏体不锈钢,基本上不再采用铬锰镍氮奥氏体不锈钢。

(2)只应用C≤0.08%的牌号,不采用含碳量0.04% ~0.10%的347H,316H 耐热型牌号。

(3)一般牌号不采用非含氮钢,至少应采用控氮钢(N≤0.10%或0.11%)。低碳级的牌号不采用中氮钢(氮含量 0.1% ~0.4%),C≤0.03%的超低碳级的牌号才采用中氮钢。如不采用304N,316N,317N,而采用 304LN,316LN,317LN,317LMN,310MoLN,S32154,1.4537 等。

(4)不用含硅钢如 S30600,1.4361。

(5)Cr>19%的高合金钢只采用超低碳级(C≤0.03% 或 C≤0.02%),不采用低碳级(C≤0.08%)如 309S,310S。Cr≤19% 的牌号可采用低碳级。

(6)可采用低碳级稳定化牌号如321,347,316Ti,316Nb。

(7)Cr≤19%的牌号不用含铜钢,Cr>19%的高合金牌号有时可用含铜钢如S31254,904L,N08028,可改善高合金牌号的冷成形性能。

4.1.3 -273℃级用牌号相对于-196℃级的特点

主要比较EN 13445:2009中-273℃级的10个牌号相对于-196℃级15个牌号的合金特点。

(1)-196℃级的牌号可采用C≤0.08%的牌号。-273℃级的牌号中,当Cr≤19%时要求采用C≤0.03%的牌号,当Cr>19%时的高合金牌号要求采用C≤0.02%的牌号。

(2)含钛或铌的稳定化牌号只用于-196℃级,不用于-273℃级。

(3)同一类型的牌号,镍含量高的牌号奥氏体稳定性高,可用于-273℃级;镍含量低的牌号奥氏体稳定性低,可用于-196℃级,如表12所示。

表12 同类型牌号按镍含量高低决定低温应用级别

(4)钼含量超过 4%的牌号如 1.4439,1.4547,1.4537,1.4539,1.4529 只能用于-196℃级,不能用于-273℃级。钼为形成与稳定铁素体的元素,在合金元素较高的合金中含较高含量的钼,焊接接头在焊后状态时钢中易形成δ铁素体和σ相,降低韧性。

(5)中氮钢(钼含量低于4%)牌号如304LN,316 LN,317 LN,310 MoLN等主要用于-273℃级。

4.2 应变强化压力容器非螺栓用低温钢

?

ASME—2013,Case 2596-1《奥氏体不锈钢压力容器的冷延伸》和EN 13458-2:2002《低温容器——固定式真空绝热容器》的附件C《奥氏体不锈钢容器的压力强化》中的设计温度均为50~-196℃。应变强化压力容器所用奥氏体不锈钢板材的牌号及拉伸性能列于表13。ASME中采用了7个牌号,EN中采用了6个牌号。

特点如下:

(1)EN所用6个牌号均为18Cr-8Ni型牌号,ASME所用7个牌号中3个牌号为18Cr-8Ni型,4个牌号为18Cr-12Ni-2Mo型牌号,均为奥氏体不锈钢中合金含量最低的牌号。合金含量低,由冷变形诱发开始产生马氏体转变的最高温度——马氏体点Md也就高。在室温下冷变形能较容易开始产生由奥氏体到马氏体的相变。这些牌号均为亚稳定型奥氏体钢,低温与变形均易促使马氏体相变,达到应变强化的效果。

(2)碳含量采用了低碳级与超低碳级。碳含量高者应变强化所产生的马氏体强度也较高。

(3)采用了中氮钢,可提高强度,对降低韧性的影响不大。

(4)不采用含铜钢,以免含铜会降低应变强化的作用。

(5)EN采用了钛、铌稳定化钢,钛、铌可降低马氏体中的碳含量,增加钢中铁素体含量,有利有弊。ASME中未用。

(6)ASME采用了含钼钢,钼会降低Md温度,EN中未用。

(7)在同为304,304N,304L类型的牌号中,EN牌号的强度和塑性指标均比ASME稍高。尤其是 EN中按 Rp1.0确定许用应力,ASME仅按Rp0.2确定许用应力。因而应变强化的最大应力值σK,EN 的值分别为 ASME 的值的 1.52,1.9,1.37倍。可明显节省材料用量。

将应变强化压力容器的设计温度上限定为50℃,是因为在较高温度下长期运转可能会产生回复退火,降低应变强化所提高的强度。

两标准所推荐的牌号仅用于≥-196℃温度,如用于<-196℃时对材料有更高的要求,如EN 13458-2:2002附件C中要求应在最低工作温度时 Rp0.2≥σK,A5≥25%,KV2≥40 J。

规定应变强化在室温时进行,但在室温温度范围内,具体温度的高低对应变强化作用的影响仍然很明显,应适当控制。

4.3 压力容器螺栓用低温钢

低温螺栓的特点是在固溶状态的棒材基础上只进行机械切削加工,不进行成形、焊接,必要时可进行热处理或应变强化处理,宜采用低温韧性与强度较高的牌号。有时要求较高的抗松弛稳定性即抗蠕变性能,以免工作时易产生应力松弛。

一些压力容器标准与螺栓用材标准中规定采用的低温螺栓用奥氏体不锈钢牌号列于表14。这些牌号的特点为:

(1)主要采用18Cr-8Ni及 18Cr-12Ni-2Mo型牌号,没有采用18Cr-12Ni-3Mo型牌号,仅个别牌号采用了高合金牌号。

(2)多数牌号采用了耐腐蚀钢类,部分牌号采用了抗蠕变钢类,可使螺栓在高应力载荷下具有良好的抗应力松驰性能。

(3)多数牌号的碳含量不高于0.08%,其中部分牌号要求碳含量下限不低于 0.04%或0.03%。个别牌号碳含量上限可达0.15%或0.12%,以保持较高的强度。

(4)许多牌号采用了控氮型与中氮型,可提高强度,同时保持较好的低温韧性。

(5)采用了18Cr-8Ni型的钛或铌稳定化钢,没有采用含钼的稳定化钢。

(6)采用了305型高镍稳定型奥氏体钢,有很好的低温韧性。

(7)采用303Se牌号,含硒后可提高螺栓大批量自动化切削加工性能。

(8)部分牌号含微量硼可提高钢的抗蠕变性能,也可提高热加工塑性。

(9)EN 13445:2009中规定用于-273℃级的螺栓用材牌号为 X2CrNiMoN17-13-3(1.4429)和 X6NiCrTiMoVB 25-15-2(1.4980)两个牌号,值得重视。其中1.4980为沉淀硬化型奥氏体不锈钢。φ22 mm的棒材,在980℃ ×1 h油冷+718℃ ×16 h时效状态,室温时Rm可达1000 MPa,Rp0.2可达635 MPa,A 可达24%。-190℃时KV2=77 J。在900℃ ×5 h油冷+718℃ ×20 h时效状态,厚12.7 mm的板材-190℃时KV2=77J,- 269 ℃时 J1C=143 kJ/cm2,K1C=180强度高,低温韧性好,抗蠕变性能高,抗应力松弛性能好,适用于极低温高载荷的螺栓材料。中、美均有相应牌号。

?

5 低温检验

5.1 压力容器用奥氏体不锈钢材标准中的低温性能检验要求

奥氏体不锈钢用于低温压力容器是重要的应用领域之一,因此压力容器用不锈钢材标准中应当列出有关奥氏体不锈钢材的低温性能以供设计制造中采用。这些低温性能可有拉伸性能(Rm,Rp0.2,Rp1.0,A 等)、冲击韧性(KV2,LE)以及物理性能(弹性模量、热膨胀系数、热导率、比热容等)。这些低温性能一般都不要求检验,但钢材厂应有大量试验数据为基础可予保证,使钢材的用户放心应用。低温韧性是低温压力容器用奥氏体不锈钢材最重要的性能,绝大部分国家主要用KV2值标示,美国主要采用LE值标示,有时也用断裂韧性K1C标示。

各国压力容器用不锈钢材标准中对奥氏体不锈钢低温性能列出的情况差别甚大。ISO,EN及NF的标准中列出较多,除列出低温拉伸性能和物理性能外,多数牌号都列出-196℃的KV2保证值,NF标准中还列出了部分牌号-253℃的KV2保证值。BS标准列出了部分锻件与棒材-196℃的KV2保证值。ASTM标准中仅说明少数管、棒材在一定温度以上时可以免检。中、日、俄等国的不锈钢材标准中则没有列出低温数据。

不锈钢材标准中列出了一些典型低温下可保证的冲击韧性值,一般都没有作为必保检验要求,而仅作为附加检验要求。一方面奥氏体不锈钢材更多地用作耐腐蚀、耐热及抗高温蠕变时并不要求低温性能,只有用于低温时才要求低温性能;另一方面,即使用于低温压力容器,不要求检验低温韧性时,钢厂也应能保证标准中所列的低温韧性。只有当用户要求检验时,才作为检验项目。

压力容器用不锈钢材标准中对奥氏体不锈钢低温性能的检验要求列于表15。对于同类牌号各国标准的检验要求并不相同。所用钢材标准中的检验要求应不低于所用压力容器标准中的检验要求才是可以接受的。

表15 承压不锈钢材标准对奥氏体不锈钢低温性能的检验要求

(续)

5.2 压力容器标准中对奥氏体不锈钢的低温性能检验要求

压力容器标准中对非螺栓构件的母材、热影响区与焊接应分别提出检验要求。对螺栓用材有不同的要求,应变强化容器与非应变强化容器有不同的规定,列于表16。

表16 压力容器标准中对奥氏体不锈钢材与焊接接头低温性能的检验要求

(续)

从表11,14和16中比较各国压力容器标准对低温用奥氏体不锈钢的牌号、应用温度及低温性能的检验等方面的具体规定,在许多方面并不相同。

(1)有的标准列出了在一定低温范围内规定可应用的具体牌号,有的标准并不规定具体牌号。

(2)规定可以免检的范围不同。

(3)低温韧性多数用KV2,美国主要用LE,也用K1C,中国主要用KV2,有时也测LE作参考。

(4)同一牌号类型在同一低温条件下要求的KV2合格指标有高有低。

(5)有的标准中对母材、热影响区、焊缝的低温韧性合格指标的要求相同,有的标准中对焊缝要求的指标低于母材。

(6)有的标准中规定冲击韧性的检测温度不得高于最低设计温度,这基于冲击韧性随温度降低而降低的规律。但也有标准中规定检测温度可高于最低设计温度,甚至可在室温时检测。

中国压力容器标准中对非螺柱用材没有规定具体牌号。对于<-196℃温度的检验还没有具体规定,对应变强化压力容器也没有标准。承压不锈钢材料标准中也没有低温性能数据。对低温奥氏体不锈钢压力容器还有许多工作要做。在参考国外标准时也存在一个选择问题,需进行一些较基础的科研试验工作。

[1]黄嘉琥.超低温压力容器用奥氏体不锈钢(1)[J].不锈,2012,55(2):3-10.

[2]黄嘉琥.超低温压力容器用奥氏体不锈钢(2)[J].不锈,2012,56(3):9-17.

[3]GB 18564.1—2006,道路运输液体危险货物罐式车辆第1部分:金属常压罐体技术要求,实施指南[S].

[4]中国特钢企业协会不锈钢分会.不锈钢实用手册[M].北京:中国科学技术出版社,2003.

[5]王步美,浦江,陈挺,等.预拉伸应变强化对S30403奥氏体不锈钢形变马氏体相转变的影响[J].压力容器,2013,30(8):1-6.

[6]陆世英,等.不锈钢[M].北京:原子能出版社,1995.

[7]王非,林英.化工设备设计全书——化工设备用钢[M].北京:化学工业出版社,2004.

[8]陆世英.不锈钢概念[M].北京:化学工业出版社,2013.

[9]陈海云,盛水平.S31608奥氏体不锈钢应变强化诱发马氏体实验[J].压力容器,2013,30(8):7-14.

[10]黄嘉琥.压力容器用含氮不锈钢[J],压力容器,2013,30(10):42-53.

(全文完)

猜你喜欢

牌号马氏体铁素体
含铜铁素体抗菌不锈钢高温性能研究
铌钛对铁素体不锈钢组织和成形性的影响
中低碳系列马氏体不锈钢开发与生产
1Cr17Ni2铁素体含量的控制及其对性能的影响
激光制备预压应力超高强韧马氏体层的组织与性能
交流绕线电机电刷牌号及数量选择
中脊马氏体的特异现象
马氏体组织形貌形成机理
高强低合金钢中针状铁素体转变研究进展
有趣的楼牌号