不銹鋼水管的耐熱性是指在高溫下,它既具有抗氧化性能又具有耐氣體腐蝕性能,即熱穩(wěn)定性,以及足夠的強(qiáng)度,即高溫力學(xué)性能也叫熱強(qiáng)度。 和不銹鋼管一樣,很多人不明白是什么原因?qū)е滤哂羞@個(gè)特性。 在這里,我們首先介紹決定不銹鋼水管耐熱性能的因素,然后了解這類不銹鋼水管的成分和性能及其在不同條件下的變化。
不銹鋼水管
一、含碳量對(duì)不銹鋼耐熱性的影響
首先是碳的影響:奧氏體不銹鋼中的碳是強(qiáng)烈形成和穩(wěn)定奧氏體并擴(kuò)大奧氏體區(qū)的元素。 碳形成奧氏體的能力約為鎳的30倍。 碳是一種間隙元素,可以通過(guò)固溶強(qiáng)化顯著提高奧氏體不銹鋼的強(qiáng)度。 碳還能提高奧氏體不銹鋼在高濃度氯化物(如42%MgCl2沸騰溶液)中的抗應(yīng)力腐蝕能力。
但在奧氏體不銹鋼中,碳常被認(rèn)為是一種有害元素,主要是因?yàn)樘寄芘c鉻相互作用形成高鉻型碳化合物,導(dǎo)致局部鉻貧化,從而降低鋼的耐蝕性,尤其是抗晶間腐蝕能力。
因此,1960年代以來(lái)新開(kāi)發(fā)的鉻鎳奧氏體不銹鋼大多為超低碳型,含碳量低于0.03%或0.02%。 可知,隨著含碳量的降低,鋼的晶間腐蝕敏感性降低。 小于0.02%效果明顯。 也有實(shí)驗(yàn)珠指出,碳還會(huì)增加鉻奧氏體不銹鋼點(diǎn)蝕的傾向。
2、熱穩(wěn)定性對(duì)不銹鋼耐熱性的影響
為使不銹鋼在高溫下具有穩(wěn)定的抗氧化性和耐氣體介質(zhì)腐蝕能力,不銹鋼焊管表面必須防止疏松易裂的氧化膜,如FeO.Fe3O4.Fe2O3等。 為了避免氧化膜的產(chǎn)生,在鋼中加入Cr、Al、Si等合金元素,使鋼的表面形成一層致密的氧化膜,如Cr2O3、Al2O3等。
合金氧化膜具有良好的保護(hù)作用,可延長(zhǎng)不銹鋼水管的使用壽命或提高使用溫度。 當(dāng)鉻的質(zhì)量分?jǐn)?shù)達(dá)到或超過(guò)12%時(shí)奧氏體不銹鋼換熱管的應(yīng)力腐蝕,加入鋁、硅等合金元素可有較好的抗氧化作用。 在不銹鋼板中,若氧化膜主要以Cr2O3形式存在,則其抵抗環(huán)境溫度急劇變化的能力最強(qiáng)。
不銹鋼給水管
3、高溫強(qiáng)度對(duì)不銹鋼耐熱性的影響
耐高溫鋼管在使用過(guò)程中應(yīng)考慮的因素是:高溫強(qiáng)度,高溫強(qiáng)度指標(biāo)是蠕變強(qiáng)度、耐久強(qiáng)度和高溫強(qiáng)度。 在高溫恒應(yīng)力作用下,由于應(yīng)力和溫度的共同作用,鋼材可能在低于屈服強(qiáng)度的條件下發(fā)生緩慢的塑性變形,即蠕變。
隨著溫度升高和應(yīng)力增加,蠕變速率增加。 蠕變強(qiáng)度是指在一定溫度范圍內(nèi),當(dāng)不銹鋼水管以一定的臨界蠕變速率(或在一定時(shí)間內(nèi)達(dá)到臨界值)在高溫下長(zhǎng)期工作時(shí),可能發(fā)生脆化和高溫疲勞.
如果不銹鋼耐熱管不符合平面設(shè)計(jì)要求,在使用過(guò)程中容易發(fā)生重大事故; 不銹鋼耐熱管長(zhǎng)期處于工作狀態(tài),疲勞是使用過(guò)程中不可避免的問(wèn)題,疲勞會(huì)導(dǎo)致疲勞開(kāi)裂。 開(kāi)裂通常從表面或下面的缺陷開(kāi)始奧氏體不銹鋼換熱管的應(yīng)力腐蝕,在交變應(yīng)力的作用下,裂紋逐漸擴(kuò)大,直到其余部分因不能承受最后一周的交變應(yīng)力而突然斷裂。 低溫區(qū)的疲勞裂紋是穿晶的,而高溫區(qū)的疲勞裂紋是沿晶間狀態(tài)發(fā)展的疲勞裂紋。
上述不銹鋼管的耐熱性是Cr、Al、Si等合金元素保護(hù)不銹鋼表面,提高其使用溫度。 降低不銹鋼焊管的蠕變率可以避免脆化和高溫疲勞。 最終設(shè)計(jì)的耐熱不銹鋼水管應(yīng)滿足實(shí)際使用要求,并能避免疲勞裂紋沿晶間發(fā)展而在高溫下引起斷裂。 (來(lái)源:影響不銹鋼水管耐熱性能的因素有哪些?-佛山市鑫澤昌不銹鋼有限公司)
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