压力容器用不锈钢使用条件

1压力容器用不锈钢选择表1不同钢种的用途型号一般用途304、304L、308、309、309s、310、310s用于一般抗腐蚀的用途。绝大多数用于高温用途，像予热设备，容器内衬，及焊条。316、316L一般抗腐蚀用途，特别是304和304L型易受到点状腐蚀和大幅度腐蚀的地方。317用于需要比316和316L型的抗腐蚀要高的用途。430用来防止硝酸和其它高氧化介质，也用于304和316型易受应力腐蚀裂纹的含氯化物的水中。型号选择用途301用于装树脂的仓储室和容器以避免污染303.303Se用于需要易切削性能的螺母和螺栓硬件。305用于作学工业中的紧固件，波形挡板及顶盖。321、347、348由于304L型可以用，321，347，348型用的很少，304L不仅价格便宜，而且抗腐蚀性和321、347、348相同。405405型的可焊性比410型好，由于405的延性比410型好，容易轧成管材，所以，一些大型反应管和热交换器是用405型管制造的。410压缩机部件，泵部件，及许多工程方面的用途。热处理的高强度410型管用于高压聚乙烯管。416、416Se用于易切削性能有螺母和螺栓硬件。420阀门管442、446高硫气压使镍的存在不必要的条件下的高温应用。446型也用于略有咸味的水用的管状热交换装置，这是因为446型不易有应力腐蚀裂纹。表2不同环境下钢的适用性环境钢种各种酸盐酸除非溶液非常稀并在室温时，一般不提倡使用不锈钢。“混酸”只要有足够的硝酸，对304或316型没有多大的腐蚀。硝酸使用304L和430型磷酸在某些生产工艺中，用304型钢存储浓度为85%的冷磷酸和处理浓度为5%的冷磷酸效果令人满意。316的抗腐蚀性更强，而且、如果氟的含量不太高的话，316型一般用来储存和生产氟。317型的抗腐蚀的性比316型更好。在浓度85%，316型的金属温度不应超过212F（100℃）。但317型可以高一些。氧化离子抑制腐蚀，也可以添加其它阻缓剂，像砷。硫酸在室温条件下，当浓度在80%以上时，可以使用304型2不锈钢。如果溶液可以充气搅拌，那么，在温度高达120F（50℃）时，可以用316型不锈钢和浓度为10%的硫酸相接触，如果在无空气的溶液中，腐蚀性就更大。在温度150F（65℃），浓度为5%时，可以使用317型。如溶液中有其它材料，就可能显著改善腐蚀速度。在中等浓度的热溶液中，只要有500-2000PPm的铜离子，就可以使用304型不锈钢。其它添加剂的作用可能相反。亚硫酸304型易产生点状腐蚀，特别是亚硫酸中有硫酸时更是如此。在中等浓度和温度的情况下，可以用316型各种碱氢氧化钠在氢氧化铵中，300系列钢的各种钢在任何浓度和温度下通常都具有较好的抗腐蚀性。苛性碱溶液在较浓的溶液和较高的温度中，可能会有一些腐蚀、裂纹等。工业上用的各种纯苛性碱溶液可能含氯化物，氯化物会加重腐蚀并使316型和304型产生点状腐蚀。有机物乙酸在化工厂中，乙酸几乎没有纯的，通常含有许多不同的少量成份。在温度约为120F（50℃），304型用于处理浓度为99%的乙酸的各种设备，这些设备包括，蒸馏器，碱加热器，存储容器，热交换设备，管道，阀门和泵。在与100%的乙酸蒸气接触时，在室温条件下储存极冷乙酸时，如果可以容许少量混浊和彩色啄印的话，304型的性能也是令人满意的。316型和317型有着极为广泛的用途，特别是在有甲酸存在或溶液中没有充气时更是如此，316型用于处理浓度为30-99%的分馏设备[这种设备不能用304型钢]，用于存存贮器、泵、及处理极冷乙酸的工艺设备，如使用304型，这些设备就会变色。316型也用于120F（50℃）温度以上的部件，稀释汽化液、及高压用途。在强腐蚀条件下317型的抗腐蚀性比316型要高一些。在沸腾温度和过热蒸气温度时，没有一种不锈钢对极冷乙酸有足够的抗腐蚀能力。通常304型的性能令人满意。醋酸纤维素通常316型比304型好。在低温时，304型令人满意，但在高温时，需316型或317型。柠檬酸、甲酸及洒石酸在中温时，通常采用304型，但在温度高达沸腾温度时，316型能抗所有的浓度的这些酸的侵蚀。酯从腐蚀的观点来看，酯可以同各种有机酸类似。脂肪酸在高达300F（150℃）时，304型抗脂肪和脂肪酸，但是在温度为300-500F（150℃－260℃）时，就需要316型。在更高的温度时。需用317型。车辆喷漆如果适当的颜色和无污染至关重要的话，就可能使用316型。苯二酸酐通常316型用于反应器、蒸馏柱、汽水阀、挡板，盖，管道。各种肥皂304型用于像喷雾塔用的各种部件，但是用于喷雾嘴和鳞片干燥带以减少变色的产品，则316型更好一些。3合成洗涤剂为了产生硫化的高分子乙醇盐，在脂肪酸的催化加氢作用中，316型用于予热器，管道，泵，和反应器。妥尔油在妥尔油的蒸馏用途中，304型的用途很有限，可用含少量钼（2.75%）的316L型钢来处理高松脂酸流。在温度高达475F（245℃）时，在腐蚀性较强的高脂肪酸流的条件下，也可以用316型，但在更高的温度下，就可能需要317型钢。焦油由于煤焦油中氯化物含量高，焦油的分馏设备用的几乎都是316型钢；尿素304型对点状腐蚀的抵抗性不够，通常需要316L。药品由于316型固有的抗腐蚀性和对药品的纯洁度有保证，与药品接触的各种部件通常选择316型钢来制造。在一般腐蚀，即产生全面腐蚀的环境中，选用不锈钢主要考虑它们的耐一般腐蚀的性能。但这并不等于说，在这些腐蚀环境中，不锈钢就不产生局部腐蚀。有关耐局部腐蚀用不锈钢的选材问题，将在下一节讨论。常见的一般腐蚀环境种类繁多，很难一一列举。本书主要涉及大气、水（淡水，工业水，海水等）、酸、碱、盐等环境中不锈钢的选材问题。有关高温下耐化学腐蚀的选材则属于耐热钢考虑的问题。1、大气环境中的选用根据潮湿程度，大气一般分为干燥大气，潮大气和湿大气。它们对钢的腐蚀性则随大气潮湿程度的增加而提高。为了耐大气腐蚀，不锈钢的选材一般是按Cr13型→Cr17型→18-8型次序[1]。最高选用18-8型Cr-Ni奥氏体钢便可满足耐蚀的要求，个别条件下才选18-14-2型不锈钢。根据所处的环境，大气又可分为农村大气、城市（工业）大气和海洋大气。由于农村大气除潮湿外，一般很少污染，比较干净，因而对钢的腐蚀性较弱。故常常选用Cr13型和Cr17型钢便可满足耐腐蚀的要求。由于城市（工业）大气除潮湿外，还常常含有SO2、H2S、NH3、NO2以及CO2、Cl2等气体杂质和悬浮的颗粒、灰尘，而一些气体杂质溶于水中，降落或吸附到钢的表面上，然后再溶于水，均可形成C1-,H2SO4等腐蚀性较强的物质；一些悬浮颗粒和灰尘，有的溶于水后本身就具有腐蚀性，有的落在钢的表面上形成缝隙加速钢的腐蚀。因此，对城市（工业）大气，若在室内，选用不锈钢时，虽仍可考虑选择Cr13型和Cr17型钢；但在室外，Cr17型钢则成为可供选用的最低牌号。长期使用表明，虽然Cr17型钢表面上常常落有一层灰尘，但经清除后就会显露出并未受到腐蚀的原始的光亮表面。当城市（工业）大气中有Cl2以及H2S,CO2等有害气体时，一般应选用18-8型钢，甚至选用含2%～3%Mo的18-14-2奥氏体不锈钢，才能取得满意的结果。长期使用表明，如果年年进行清理，这些钢使用20～30年后仍会光亮如初。许多用不锈钢制造的火车客车车箱，豪华商场、饭店、大厦的屋顶、外壁、内装饰等便是选用不锈钢的典型实例。由于海洋大气既潮湿又含有NaCl等海盐粒子，因此Cl－腐蚀特别突出。在这种腐蚀环境中，Cr13型和Cr17型不锈钢短期使用可产生一层锈膜，但主要危险是它们极易产生点蚀，特别是在近海和在海上更为明显。而18-8型Cr-Ni不锈钢，如OCr19Ni9,OCr18Ni9,OOCr19Ni10,OCr18Ni11Ti等，在恶劣的海洋大气中也能生锈，但锈层一般很薄，极易清除掉。含2%～3%Mo的18-14-2型奥氏体不锈钢是耐海洋大气腐蚀较理想的材料。根据15年的试验，不仅一般腐蚀率4很低（2.54×10-5mm/a），而且点蚀很浅（0.024mm）。在大气中还有可能选用其他不锈钢，例如，制表工业用的含S，含Se和S，Ca复合的Cr-Ni奥氏体不锈钢，主要是为了既耐蚀又易切削加工；一些紧固件，螺钉、螺帽、螺栓、螺丝等多选用含Cu2%～4%的Cr-Ni不锈钢，除耐蚀外，主要是为了提高紧固件的冷加工成形性能。[1]Cr13型：指OCr13,1Cr13,2Cr13,3Cr13,3Cr13Mo等牌号；Cr17型：指OCr17Ti,OOCr17Ti,0Cr17,OOCr17等牌号；18-8型：指1Cr17Ni7,1Cr17Ni8,1Cr18Ni9,OCr19Ni9,OOCr19Ni9,1Cr18Ni9Ti,OCr18Ni11Ti等牌号[2]18-14-2型：指1Cr18Ni12Mo2Ti,OCr18Ni12Mo2Ti,OCr17Ni12Mo2,OOCr17Ni14Mo2等牌号。2、水介质中的选用按水中含盐量的不同，水可分为高纯水，淡水，半咸水和海水。高纯水中几乎不含盐，Cl-一般≤0.1ppm；淡水中含盐量低于0.05%；半咸水中含盐量在0.05%以上，但低于海水的含盐量；海水中含盐量达3%～3.5%。不锈钢在水介质中，一般腐蚀并不是引起不锈钢腐蚀破坏的主要形式。而最为常见的腐蚀破坏系来自局部腐蚀，特别是应力腐蚀、点蚀和缝隙腐蚀。这些将在下一节中讨论。高纯水大量应用于核工业中，特别是以水作为冷却和工作介质的沸水和压水核反应堆中。由于高纯水中Cl-和氧都很低(Cl-≤0.10ppm,[O]≤0.01ppm),不锈钢在此种条件下的腐蚀率很小，0.01mm/a。因此，水冷核反应堆中除核燃料包壳等少量材料外，大量选用不锈钢，说水冷核反应堆是不锈钢“堆”成的一点也不夸大。所选用的主要牌号为0Cr19Ni9,00Cr19Ni11,0Cr17Ni12Mo2,00Cr17Ni14Mo2,0Cr18Ni11Ti等。近些年来，控氮的Cr-Ni奥氏体不锈钢，例如控氮的0Cr19Ni9,，00Cr19Ni11,00Cr17Ni14Mo2等大量用作堆内结构材料（法兰、堆内各种支撑件等）和主管道材料。压水堆蒸汽发生器管材虽然已选用高镍耐蚀合金，但蒸发器隔板则选用0Cr13Al（AISI405）铁素体不锈钢。在水冷反应堆乏燃料储存装置中，除耐高纯水腐蚀外还要求具有热中子吸收能力，为此含硼的Cr-Ni不锈钢（OCr18Ni10B）获得了应用。淡水中即使含有少量CL-和饱和氧，甚至还有其他杂质，但对不锈钢的一般腐蚀也是微不足道的。因此，所有类型的不锈钢均可用于淡水相接触的环境中。淡水在工业中（工业水），既可做介质又可做原料，因此用量极大。在与工业水相接触的设备、部件中，最常选用的不锈钢是Cr13型、Cr17型和18-8型三类。各种换热设备，例如换热器、蒸发器、冷却器、冷凝器、热交换器等的工作环境在工业水条件下是最苛刻的。最常选用的是18-8型钢，例如OCr18Ni11Ti，OCr19Ni9，OOCr19Ni11，有时也选用OCr17Ni12Mo2和OOCr17Ni14Mo2。日常用的医疗器械、厨房设备和器具以及家庭用具等，既与大气接触，又常常受到淡水的腐蚀。在这些条件下选用不锈钢，由于既美观、耐用、卫生，且清洗又非常方便，因而非常受欢迎。在医疗器械中，做为外科手术刀、剪等，随要求的不同可选用3Cr13、4Cr13、3Cr13Mo、9Cr18、9Cr18MoV等不锈钢；作为人体植入器官，除人工关节等选用钴基合金等外，骨折治疗用植入器官仍多选用含2%～3%Mo的不锈钢，如OCr17Ni12Mo2和OOCr17Ni14Mo2。厨房设备和器具以及家庭用具，包括调理作业设备，调理台、运输车、洗刷台柜、烹调台等普遍选5用OCr19Ni9（或OCr18Ni11Ti）。加热设备、灶具－即热水器、开水器、煤气灶等则多选用OCr17（Ti）、低C、N的OCr17MoTi等，厨房机械，即洗碗机等，OCr19Ni9（或OCr18Ni