仪表常用不锈钢牌号及性能

时间: 2024-12-07 09:46:28 |   作者: 案例

　　3) 马氏体型不锈钢。基体为马氏体组织(体心立方或立方)，有磁性，通过热处理可调整其力学性能的不锈钢。美国钢铁协会以410，420以及440数字标示。马氏体在高温下具有奥氏体组织，当以适当的速度冷却至室温时，奥氏体组织能够转变为马氏体(即淬硬)。

　　11) 440C不锈钢。马氏体不锈钢、在可淬硬性不锈钢、不锈钢中硬度最高，硬度为HRC57。大多数都用在制作喷嘴，轴承，阀门的阀芯、阀座、套筒、阀杆等。

　　12) 17-4PH不锈钢。马氏体析出强化不锈钢，硬度为HRC44，具有高强度、硬度和抗腐蚀性，不能用于高于300℃的温度。对大气及稀释酸或盐都拥有非常良好的抗侵蚀的能力，它的抗侵蚀的能力与304不锈钢和430不锈钢一样，用来制造海上平台，涡轮机叶片，阀门的阀芯、阀座、套筒、阀杆等。

　　具体材料的温压曲线一般是采取了温度-压力额定值表来体现的。在HG/T 20592～20635—2009《钢制管法兰、垫片、紧固件》美标系列中，首先定义了金属材料的组别号，然后根据组别号去查相应组别的温度-压力额定值表。这个组别号与ASME B16.5—2013是一致的，例如304不锈钢的组别号在2个标准中都叫2.1，所不同的是，HG标准中所列的材料较少，而ASME标准中的材料品种更多，包括了多种的镍基合金，内容也更为细致，而且有一些关键性的说明和注释在HG标准中是没有的。在HG标准中，没办法找到304H的温压表，但在ASME标准中，304H与304是同一个温度-压力额定值表，二者既相同又有区别，ASME标准注明了在538℃以上使用的304不锈钢的w碳必须大于0.04%，而304不锈钢的w碳是0.03%～0.08%。因此，在部分304不锈钢的使用上就存在高温不适用的问题。而304H的w碳是0.04%～0.10%，在温度-压力额定值表中538℃以上的部分采用304H就没有问题的，而HG标准有可能误导304不锈钢在538～816℃都可使用。因为HG标准对这个温压表没有更细致的说明，但HG标准中的所有温压表中都注明“本标准表所示管法兰用材料的适用压力-温度范围尚应遵循相关标准、规范的要求”，所以在具体查阅温度-压力额定值时，建议参考ASME标准。

　　在表2中，316不锈钢，317不锈钢为含Mo元素不锈钢，Mo元素质量分数高的主要是提高了材质的抗点腐蚀和缝隙腐蚀能力，在海洋和化工中的抗点蚀能力大幅优于304不锈钢。降低碳质量分数或者加钛或铌提高稳定性，以减少焊接材料的晶间腐蚀。321不锈钢，347不锈钢分别加入了钛和铌，这些元素的添加提高了不锈钢抗敏化能力的同时，还提高了抗高温能力，适宜作高温下使用的焊接构件。304L不锈钢，316L不锈钢等碳质量分数小于0.03%的超低碳不锈钢也提高了钢材的抗敏化能力。添加镍和铬，以改善钢的抗高温氧化能力；添加镍以改善钢的抗应力腐蚀性能，同时镍当量也是奥氏体稳定化元素，铬当量是铁素体稳定化元素。硫在奥氏体不锈钢中是一种杂质，但有时为了改善钢的切削性能会特意加入硫，如303不锈钢，w硫通常为0.3%，但这是以牺牲耐腐蚀为代价的，金属硫化物在不锈钢中起到了点腐蚀源的作用，采用AOD精炼法生产w硫为0.006%～0.010%的低硫材料是没问题的，但w硫为0.006%～0.03%对点蚀性的增加影响不大，而w硫太低对机加工和切削性能不利，因而通常将w硫补加至0.03%。

　　不锈钢不同的熔炼方法所能达到的最低的碳质量分数也不同，碱性电弧炉熔炼法所能达到的最低碳质量分数为0.03%，而采用氩-氧脱碳法(AOD)能达到的最低碳质量分数为0.01%～0.02%，大幅低于0.03%的超低碳不锈钢要求。AOD精炼在做到超低碳的同时，也做到了超低硫质量分数。

　　在仪表设计和制造中，经常要使用不锈钢铸件，例如各类阀门的阀体等，常用的不锈钢铸件见表3所列，表3中也给出相应材料的锻造牌号，仪表中的法兰、棒料加工件如均速管流量计、涡街发生体、整体钻孔的温度计套管等都属于棒料锻造不锈钢。

　　冶金行业已经把不锈钢牌号进行升版，GB/T 20878—2007等国标在2007年已经生效，而HG/T 20592～20635—2009《钢制管法兰、垫片、紧固件》中的不锈钢牌号仍然采用老标准，这是不合适的。

　　表2给出仪表选型制造常用不锈钢的成分及质量分数，其中材质均为铁基不锈钢，碳质量分数小于0.03%的属于超低碳不锈钢，碳质量分数为0.03%～0.08%的是低碳不锈钢，碳质量分数为0.04%～0.10%的是低碳不锈钢的变种，为高温型低碳不锈钢，在美标牌号中，就是在相应牌号基础上加后缀H，例如304H，表示高温型304不锈钢。

　　4) 奥氏体-铁素体(双相)型不锈钢。基体兼有奥氏体和铁素体两相组织，其中较少相基体的含量一般大于15%，有磁性，可通过冷加工使其强化的不锈钢，329是典型的双相不锈钢。与奥氏体不锈钢相比，双相钢强度高，耐晶间腐蚀和耐氯化物应力腐蚀及点侵蚀的能力均有明显提高。

　　5) 沉淀硬化型不锈钢。基体为奥氏体或马氏体组织，并能通过沉淀硬化处理使其硬化的不锈钢。美国钢铁协会以600系列的数字标示，如630，即17-4PH。

　　不锈钢具有抵抗大气氧化的能力，即不锈性，同时也具有在含酸、碱、盐的介质中耐腐蚀的能力，即耐蚀性，但其抗腐蚀能力的大小是随钢质本身的化学组成、加互状态、使用条件及环境介质类型而改变的。 如304不锈钢，在干燥清洁的大气中，有优良的抗锈蚀能力，但将它移到海滨地区，在含有大量来自分的海雾中，很快就会生锈；而316不锈钢则表现良好。因此，不是任何一种不锈钢，在任何环境下都能耐锈蚀的。

　　【关键词】腐蚀奥氏体型不锈钢;铁素体型不锈钢;马氏体型不锈钢;奥氏体-铁素体(双相)型不锈钢;沉淀硬化型不锈钢

　　在石油化工的仪表设计选材中，有许多过程介质对金属材料具有不同程度的腐蚀作用，正确选择和使用与过程介质相接触的金属材料，对提高生产过程的安全性、可靠性和稳定性有重要意义。一般抗腐蚀材料主要有铁基合金(不锈钢)，镍基合金以及活性金属。笔者针对仪表工程常用不锈钢材料的分类、成分、牌号、物理特性和应用场合进行介绍，不涉及碳钢、镍基合金和活性金属。

　　9) 347不锈钢。铌稳定化的奥氏体不锈钢，添加铌提高耐晶间腐蚀和抗老化性能，在酸、碱、盐等腐蚀介质中的耐蚀性同321不锈钢，焊接性能良好，即可作耐蚀材料又可作耐热钢使用，主要用于火电、石化领域，如制作容器、管道、热交换器、轴类、工业炉中的炉管以及炉管温度计等。

　　10) 904L不锈钢。超级完全奥氏体不锈钢，是芬兰奥托昆普(OUTOKUMPU)公司发明的一种超级奥氏体不锈钢，其镍质量分数为24%～26%，碳质量分数小于0.02%，耐腐蚀性极好，在非氧化性酸如硫酸、醋酸、甲酸、磷酸中具有很好的耐蚀性，同时具有良好的抗缝隙腐蚀及抗应力腐蚀性能。适用于70℃以下各种浓度硫酸，在常压下耐任何浓度、任何温度的醋酸及甲酸与醋酸的混酸中耐腐蚀性也很好。原有标准ASME SB-625将其归入镍基合金，新标准将其归为不锈钢。中国只有近似牌号015Cr19Ni26Mo5Cu2钢，少数欧洲仪表厂商的关键材质采用904L不锈钢，例如EH的质量流量计的测量管就是采用904L不锈钢，劳力士手表的表壳也采用904L不锈钢。

　　一般来说，除合金外，奥氏体不锈钢的耐腐蚀性是比较优异的，在腐蚀性较低的环境中，可以采用铁素体不锈钢，在轻度腐蚀性环境中，若要求材料具有高强度或高硬度，可以采用马氏体不锈钢和沉淀硬化不锈钢。

　　1) 304不锈钢。是应用量较大、使用范围最广的奥氏体不锈钢之一，适用于制造深冲成型部件和输酸管道、容器、结构件、各类仪表本体等，也可以制造无磁、低温设备和部件。

　　2) 304L不锈钢。为解决因Cr23C6析出致使304不锈钢在一些条件下存在严重的晶间腐蚀倾向而发展的超低碳奥氏体不锈钢，其敏化态耐晶间侵蚀的能力显著优于304不锈钢。除强度稍低外，其它性能同321不锈钢，主要用于需焊接后又不能进行固溶处理的耐蚀设备和部件，可用于制造各类仪表本体等。

　　3) 304H不锈钢。304不锈钢的内部分支，碳质量分数在0.04%～0.10%，高温性能优于304不锈钢。

　　通常，按照金相组织，把普通的不锈钢分为三类： 奥氏体型不锈钢、铁素体型不锈钢、马氏体型不锈钢。在这三类基本金相组织基础上，为了特定需求与目的，又衍生出了双相钢、析出强化型不锈钢和含铁量低于50%的高合金钢。

　　1) 奥氏体型不锈钢。基体以面心立方晶体结构的奥氏体组织(γ相)为主，无磁性，主要通过冷加工使其强化(并可能导致一定的磁性)的不锈钢。美国钢铁协会以200和300系列的数字标示，如304。

　　【摘 要】针对不锈钢的种类繁多,其特性、用途各有不同,中外命名方式也不同,容易给使用者带来混淆的问题,对仪表范畴内常用不锈钢的金相分类、金相结构、机械性能、耐腐蚀性能、牌号等内容进行了归类整理,重点针对300系列奥氏体不锈钢的成分组成、用途、机械特性、特性演变等进行了论述.另对不锈钢国家标准中新旧牌号、常用不锈钢中外牌号进行了对比说明和比较,针对美国铸造/锻造标准牌号区别、含义、材料的温度-压力特性及注意事项等方面进行了介绍.

　　以不锈钢铸造材料牌号CF3, CF3M, CF8， CF8M为例进行说明： C表示650℃以下使用的不锈钢，F表示镍的质量分数为9%～12%，3对应碳质量分数小于0.03%，8对应碳质量分数小于0.08%，尾部带M表示该材料Mo质量分数高。

　　所有金属的承压都与温度相关，温度越高，所能耐受的最大压力越小；压力越大，所能承受的温度值也越小，温度和压力互相关。因此，具体到实际的应用场合，一定要把温度和压力结合起来，不能随意认为某种材质可以承受多高温度。

　　4) 316不锈钢。在10Cr18Ni12钢基础上加入钼，使钢具有良好的耐还原性介质和耐点侵蚀的能力。在海水和其他各种介质中，耐腐蚀性优于304不锈钢，大多数都用在耐点蚀材料。

　　5) 316L不锈钢。超低碳钢，拥有非常良好的耐敏化态晶间腐蚀的性能，适用于制造厚截面尺寸的焊接部件和设备，如石油化工设备中的耐蚀材料。

　　6) 316H不锈钢。316不锈钢的内部分支，碳质量分数在0.04%～0.10%，高温性能优于316不锈钢。

　　7) 317不锈钢。耐点蚀和抗蠕变能力优于316L不锈钢，用于制造石化及耐有机酸腐蚀的设备。

　　8) 321不锈钢。钛稳定化的奥氏体不锈钢，添加钛提高耐晶间腐蚀和抗老化性能，并具有良好的高温力学性能，可用超低碳奥氏体不锈钢代替。除高温或抗氢腐蚀等专用场合外，一般情况不推荐使用。

　　不锈、耐热铸钢一般按ACI标准规定的用字母和数字的组合来表示牌号。 C表示650℃以下使用的不锈铸钢，H表示高于650℃时使用的耐热钢，牌号中第二个字母表示镍元素的含量范围，见表4所列。第3位数字表示最大碳含量。

　　在仪表专业中，结合通用性及成本问题，常规的奥氏体不锈钢选择顺序是304—304L—316—316L—317—321—347—904L不锈钢，其中317较少用，321不推荐，347用于高温抗腐蚀，904L只是个别厂商部分元件的默认材质，设计中正常情况下不会主动选择904L。

　　根据GB/T 20878—2007《不锈钢和耐热钢牌号及化学成分》的规定，中国更新了不锈钢牌号的标示，与旧牌号相比，更加明确了碳含量，例如304不锈钢，旧牌号为0Cr18Ni9，用0来表示低碳；304L不锈钢，旧牌号为00Cr19Ni10，用00来表示超低碳；304钢新牌号为06Cr19Ni10，用06来表示碳含量的标称值，即0.06%，质量分数范围为0.03%～0.08%；304L钢新牌号为022Cr19Ni10，用022来表示碳含量的标称值，即0.022%，质量分数小于0.03%。仪表专业一般能够用到的不锈钢牌号对照表见表1所列。