Каковы характеристики нержавеющей стали для сосудов под давлением
Термин"нержавеющая сталь"относится к случаю, когда после добавления в сталь определенного количества элемента хрома сталь находится в пассивированном состоянии и обладает свойством не ржаветь. Для этого содержание хрома должно быть выше 12%. Чтобы улучшить пассивирование стали, часто необходимо добавлять такие элементы, как никель и молибден, которые могут пассивировать сталь. Нержавеющая сталь, которую мы обычно упоминаем, на самом деле является общим термином для обычной нержавеющей стали и кислотостойкой стали, которая обычно имеет хорошие нержавеющие свойства.
Нержавеющую сталь можно разделить на четыре категории в зависимости от структуры ее стали, а именно: аустенитная нержавеющая сталь, ферритная нержавеющая сталь, мартенситная нержавеющая сталь, аустенитно-ферритная нержавеющая сталь.
Аустенитная нержавеющая сталь и меры по ее предотвращению.
Аустенитная нержавеющая сталь является наиболее широко используемой разновидностью нержавеющей стали длясосуды под давлением. В настоящее время аустенитные нержавеющие стали можно условно разделить на марки Cr18-Ni8, Cr25-Ni20 и Cr25-Ni35.
1. Сварка термических трещин. Аустенитная нержавеющая сталь имеет малый коэффициент теплового расширения и большой коэффициент линейного расширения. Следовательно, во время процесса сварки время пребывания высокой температуры в свариваемом соединении длительное, и сварной шов, вероятно, образует грубую столбчатую кристаллическую структуру во время затвердевания и кристаллизации. При высоком содержании примесных элементов, таких как сера, фосфор, олово, сурьма и висмут, между кристаллами будет образовываться легкоплавкая эвтектика, а при воздействии на сварное соединение высокого растягивающего напряжения легко образуются кристаллизационные трещины. в сварном шве, а в зоне термического влияния образуются ликвационные трещины. (Все эти два относятся к сварным термическим трещинам.) Наиболее эффективный способ предотвратить термическое растрескивание - уменьшить количество примесных элементов в стали, которые склонны к образованию легкоплавкой эвтектики, и позволить хромоникелевой аустенитной нержавеющей стали содержать от 4% до 12%. ферритный.
2. Межкристаллитная коррозия. Согласно теории истощения хрома, карбид хрома, осаждающийся на межкристаллитной поверхности, является основной причиной межкристаллитной коррозии. По этой причине выбор сверхнизкоуглеродистых сварочных материалов, содержащих стабилизирующие элементы, такие как сурьма и титан, является основной мерой предотвращения межкристаллитной коррозии.
3. Коррозионное растрескивание под напряжением. Коррозионное растрескивание под напряжением обычно проявляется в виде хрупкого разрушения, а процесс повреждения короткий, поэтому повреждение серьезное. Основной причиной коррозионного растрескивания аустенитной нержавеющей стали под напряжением являются остаточные сварочные напряжения. Наличие структурных изменений или концентрации напряжений в сварных соединениях, а также концентрация локализованных агрессивных сред также являются причиной коррозионного растрескивания под напряжением.
4. Охрупчивание сварных соединений сигма-фазой. Сигма-фаза представляет собой хрупкий и твердый интерметаллид, в основном сосредоточенный в границах зерен столбчатых кристаллов. И гамма-фаза, и дельта-фаза могут подвергаться сигма-фазовому переходу. Например, при нагреве сварного шва Cr25Ni20 до 800°C - 900°C произойдет переход гамма в дельта. Для хромоникелевых аустенитных нержавеющих сталей, особенно нержавеющих сталей хромоникелевомолибденового типа, фазовый переход дельта-сигма имеет тенденцию происходить в основном из-за очевидного сигма-образующего эффекта хрома и молибдена, когда содержание дельта-феррита в сварном шве превышает 12%, очень очевидна трансформация дельта в сигма, что приводит к явному охрупчиванию металла шва, поэтому внутренняя стенка реактора гидрогенизации с горячей стенкой регулирует содержание дельта-феррита на уровне 3% - 10%.
Ферритная нержавеющая сталь и ее сварочные характеристики
Ферритную нержавеющую сталь можно разделить на два типа: нормальная ферритная нержавеющая сталь и сверхчистая ферритная нержавеющая сталь. Из-за высокого содержания углерода и азота в обычной ферритной нержавеющей стали ее трудно формовать и сваривать, трудно гарантировать ее коррозионную стойкость, поэтому ее использование ограничено. Углерод в стали строго контролируется в сверхчистой ферритной нержавеющей стали. Общее количество азота обычно контролируется на трех уровнях: 0,035% - 0,045%, 0,030% и 0,010% - 0,015%, и добавляются необходимые легирующие элементы для дальнейшего улучшения коррозионной стойкости и общих характеристик стали. По сравнению с обычной ферритной нержавеющей сталью сверхчистая ферритная нержавеющая сталь с высоким содержанием хрома обладает хорошей стойкостью к точечной коррозии, равномерной коррозии и коррозии под напряжением и широко используется в нефтехимическом оборудовании.
Ферритная нержавеющая сталь имеет следующие сварочные характеристики:
1. При высокой температуре сварки зерно в околошовной зоне с температурой нагрева выше 1000 °С будет резко расти, особенно в пришовной зоне, и даже при быстром охлаждении после сварки резкое падение ударной вязкости вызывает за счет укрупнения зерна не избежать. Отсюда высокая склонность к межкристаллитной коррозии.
2. Ферритная сталь сама по себе имеет высокое содержание хрома, вредных элементов, таких как углерод, азот и кислород, высокую температуру хрупкого перехода и сильную чувствительность к надрезам. Поэтому его послесварочное охрупчивание более серьезное.
3. При медленном нагревании от 400 °C до 600 °C в течение длительного времени происходит охрупчивание до 475 °C, так что ударная вязкость при нормальной температуре значительно снижается. После длительного нагрева при 550 °С - 820 °С из феррита легко выделяется сигма-фаза, а также значительно снижаются пластичность и ударная вязкость.
Мартенситная нержавеющая сталь и ее сварочные характеристики
Мартенситную нержавеющую сталь можно разделить на мартенситную нержавеющую сталь Cr13, низкоуглеродистую мартенситную нержавеющую сталь и супермартенситную нержавеющую сталь. Cr13 обладает общей коррозионной стойкостью. Мартенситная нержавеющая сталь на основе Cr12 обладает высокой коррозионной стойкостью, жаропрочностью и стойкостью к окислению благодаря добавлению легирующих элементов, таких как никель, молибден, вольфрам и ванадий.
Сварочные характеристики мартенситной нержавеющей стали:
Сварные швы мартенситной нержавеющей стали типа Cr13 и околошовная зона имеют особенно сильную склонность к затвердеванию. Сварные соединения могут получать твердый и хрупкий мартенсит в условиях воздушного охлаждения, сдерживания напряжений и диффундирования водорода при сварке. Под действием сварки в сварке легко появляются холодные трещины. При малой скорости охлаждения околошовная зона и металл шва будут образовывать крупнозернистый феррит и выделять карбиды вдоль кристалла, что значительно снизит пластичность и ударную вязкость соединения.
После того, как сварной шов и зона термического влияния низкоуглеродистой и супермартенситной нержавеющей стали охлаждаются, все они превращаются в низкоуглеродистый мартенсит, но явного явления закалки не наблюдается, но сварка имеет хорошие характеристики.
Нержавеющую сталь можно разделить на четыре категории в зависимости от структуры ее стали, а именно: аустенитная нержавеющая сталь, ферритная нержавеющая сталь, мартенситная нержавеющая сталь, аустенитно-ферритная нержавеющая сталь.
Аустенитная нержавеющая сталь и меры по ее предотвращению.
Аустенитная нержавеющая сталь является наиболее широко используемой разновидностью нержавеющей стали длясосуды под давлением. В настоящее время аустенитные нержавеющие стали можно условно разделить на марки Cr18-Ni8, Cr25-Ni20 и Cr25-Ni35.
1. Сварка термических трещин. Аустенитная нержавеющая сталь имеет малый коэффициент теплового расширения и большой коэффициент линейного расширения. Следовательно, во время процесса сварки время пребывания высокой температуры в свариваемом соединении длительное, и сварной шов, вероятно, образует грубую столбчатую кристаллическую структуру во время затвердевания и кристаллизации. При высоком содержании примесных элементов, таких как сера, фосфор, олово, сурьма и висмут, между кристаллами будет образовываться легкоплавкая эвтектика, а при воздействии на сварное соединение высокого растягивающего напряжения легко образуются кристаллизационные трещины. в сварном шве, а в зоне термического влияния образуются ликвационные трещины. (Все эти два относятся к сварным термическим трещинам.) Наиболее эффективный способ предотвратить термическое растрескивание - уменьшить количество примесных элементов в стали, которые склонны к образованию легкоплавкой эвтектики, и позволить хромоникелевой аустенитной нержавеющей стали содержать от 4% до 12%. ферритный.
2. Межкристаллитная коррозия. Согласно теории истощения хрома, карбид хрома, осаждающийся на межкристаллитной поверхности, является основной причиной межкристаллитной коррозии. По этой причине выбор сверхнизкоуглеродистых сварочных материалов, содержащих стабилизирующие элементы, такие как сурьма и титан, является основной мерой предотвращения межкристаллитной коррозии.
3. Коррозионное растрескивание под напряжением. Коррозионное растрескивание под напряжением обычно проявляется в виде хрупкого разрушения, а процесс повреждения короткий, поэтому повреждение серьезное. Основной причиной коррозионного растрескивания аустенитной нержавеющей стали под напряжением являются остаточные сварочные напряжения. Наличие структурных изменений или концентрации напряжений в сварных соединениях, а также концентрация локализованных агрессивных сред также являются причиной коррозионного растрескивания под напряжением.
4. Охрупчивание сварных соединений сигма-фазой. Сигма-фаза представляет собой хрупкий и твердый интерметаллид, в основном сосредоточенный в границах зерен столбчатых кристаллов. И гамма-фаза, и дельта-фаза могут подвергаться сигма-фазовому переходу. Например, при нагреве сварного шва Cr25Ni20 до 800°C - 900°C произойдет переход гамма в дельта. Для хромоникелевых аустенитных нержавеющих сталей, особенно нержавеющих сталей хромоникелевомолибденового типа, фазовый переход дельта-сигма имеет тенденцию происходить в основном из-за очевидного сигма-образующего эффекта хрома и молибдена, когда содержание дельта-феррита в сварном шве превышает 12%, очень очевидна трансформация дельта в сигма, что приводит к явному охрупчиванию металла шва, поэтому внутренняя стенка реактора гидрогенизации с горячей стенкой регулирует содержание дельта-феррита на уровне 3% - 10%.
Ферритная нержавеющая сталь и ее сварочные характеристики
Ферритную нержавеющую сталь можно разделить на два типа: нормальная ферритная нержавеющая сталь и сверхчистая ферритная нержавеющая сталь. Из-за высокого содержания углерода и азота в обычной ферритной нержавеющей стали ее трудно формовать и сваривать, трудно гарантировать ее коррозионную стойкость, поэтому ее использование ограничено. Углерод в стали строго контролируется в сверхчистой ферритной нержавеющей стали. Общее количество азота обычно контролируется на трех уровнях: 0,035% - 0,045%, 0,030% и 0,010% - 0,015%, и добавляются необходимые легирующие элементы для дальнейшего улучшения коррозионной стойкости и общих характеристик стали. По сравнению с обычной ферритной нержавеющей сталью сверхчистая ферритная нержавеющая сталь с высоким содержанием хрома обладает хорошей стойкостью к точечной коррозии, равномерной коррозии и коррозии под напряжением и широко используется в нефтехимическом оборудовании.
Ферритная нержавеющая сталь имеет следующие сварочные характеристики:
1. При высокой температуре сварки зерно в околошовной зоне с температурой нагрева выше 1000 °С будет резко расти, особенно в пришовной зоне, и даже при быстром охлаждении после сварки резкое падение ударной вязкости вызывает за счет укрупнения зерна не избежать. Отсюда высокая склонность к межкристаллитной коррозии.
2. Ферритная сталь сама по себе имеет высокое содержание хрома, вредных элементов, таких как углерод, азот и кислород, высокую температуру хрупкого перехода и сильную чувствительность к надрезам. Поэтому его послесварочное охрупчивание более серьезное.
3. При медленном нагревании от 400 °C до 600 °C в течение длительного времени происходит охрупчивание до 475 °C, так что ударная вязкость при нормальной температуре значительно снижается. После длительного нагрева при 550 °С - 820 °С из феррита легко выделяется сигма-фаза, а также значительно снижаются пластичность и ударная вязкость.
Мартенситная нержавеющая сталь и ее сварочные характеристики
Мартенситную нержавеющую сталь можно разделить на мартенситную нержавеющую сталь Cr13, низкоуглеродистую мартенситную нержавеющую сталь и супермартенситную нержавеющую сталь. Cr13 обладает общей коррозионной стойкостью. Мартенситная нержавеющая сталь на основе Cr12 обладает высокой коррозионной стойкостью, жаропрочностью и стойкостью к окислению благодаря добавлению легирующих элементов, таких как никель, молибден, вольфрам и ванадий.
Сварочные характеристики мартенситной нержавеющей стали:
Сварные швы мартенситной нержавеющей стали типа Cr13 и околошовная зона имеют особенно сильную склонность к затвердеванию. Сварные соединения могут получать твердый и хрупкий мартенсит в условиях воздушного охлаждения, сдерживания напряжений и диффундирования водорода при сварке. Под действием сварки в сварке легко появляются холодные трещины. При малой скорости охлаждения околошовная зона и металл шва будут образовывать крупнозернистый феррит и выделять карбиды вдоль кристалла, что значительно снизит пластичность и ударную вязкость соединения.
После того, как сварной шов и зона термического влияния низкоуглеродистой и супермартенситной нержавеющей стали охлаждаются, все они превращаются в низкоуглеродистый мартенсит, но явного явления закалки не наблюдается, но сварка имеет хорошие характеристики.
English
Español
русский