鄭州工業(yè)不銹鋼所選的材料應該如何評估？

時間：2019-03-18

　　鄭州工業(yè)不銹鋼材料的評估

　　材料的評估包括材料的性能和冶金方面的試驗，含金屬連接在內的加工性的檢測以及在實驗室和現(xiàn)場試驗中材料的適用性。材料的耐蝕性評估將進一步討論。

　　(1)材料試驗

　　除了用化學分析檢查材料的成分以外，通常對所選定試樣進行表觀檢查和力學試驗以及確定原材料是否滿足每個規(guī)定的要求。另外需要對焊接試樣進行試驗以評定焊接質量。其中力學試驗有拉伸試驗、彎曲試驗、沖擊試驗等。材料截面試樣的金相檢查提供含夾

　　雜物材料與純凈度相關的信息，并提供金相結構及晶粒尺寸。對于焊接部位，類似的檢查可以檢驗出焊接缺陷，如夾雜物、孔隙度、裂紋及不符合要求的焊接技術等。這些試驗對材料本身是典型的破壞性試驗。

　　(2)材料耐蝕性的評估和選擇

　　材料的選用，愈來愈習慣用模擬環(huán)境試驗的數(shù)據(jù)作為依據(jù)來選擇材料以防止腐蝕，包括高溫腐蝕。這些試驗包括：腐蝕掛片試驗;熱質量分析(TGA);動態(tài)燃燒室的研究;熱循環(huán);實驗室玻璃器皿的試驗;現(xiàn)場試驗。

　　(3)材料的功能要求

　?、購姸?。強度包括多個力學性能，常用來指拉伸強度和屈服強度。可以利用應力一應變曲線來理解它們。其他相關的強度還包括壓縮、彎曲、剪切和扭轉強度。在條件許可情況下使用高強度的材料以減少零件的厚度。

　?、谄趶姸取Ｆ谑侵赣裳h(huán)應力造成金屬斷裂的失效。常見的例子包括遠低于拉伸強度的速變應力。當應力增大時，引起失效所需要的循環(huán)次數(shù)就減少。習慣上繪制金屬應力和循環(huán)次數(shù)曲線( S-N)，如圖4-3所示。曲線由應力相對于循環(huán)次數(shù)的對數(shù)來描繪。對于一個給定的較大循環(huán)次數(shù)，通常在低于某應力值的情況下不發(fā)生失效，這個應力值就稱為疲勞。因為以保持正常的應力不高于疲勞的應力防止變形和斷裂，所以疲勞失效幾乎總是伴隨著突變、缺口、沖擊、殘余應力的存在而發(fā)生。

　　疲勞失效常常發(fā)生在焊接接頭，因為采用焊接接頭，這樣的設計會出現(xiàn)明顯的應力集中效應。有利于耐疲勞的材料特性和設計特性有，利用合金化或熱處理來提高拉伸強度;減少工件的厚度，使用拋光表面，降低設計應力，細化材料的晶粒尺寸，消除材料的冶金缺陷和殘余應力，減輕表面存在壓應力，減少助長腐蝕和疲勞的環(huán)境，并且采用金屬覆蓋層，如Cr、Ni或Cd(鎘)鍍層，這是因為鍍層中的微裂紋有可能會降低疲勞強度。

　　⑧脆性斷裂。脆性斷裂是在低于屈服強度的正常應力下，由裂紋的快速擴展而造成的失效。絕大多數(shù)的脆性斷裂發(fā)生在具有體心立方(bCC)品格結構的金屬中，特別是鐵素體不銹鋼，不僅在低于臨界拉伸強度，甚至低于屈服強度的情況下就會發(fā)生完全的斷裂。鋼發(fā)生脆性斷裂的條件如下：本身存在缺陷;缺陷處存在殘余拉伸應力與工作載荷引起的拉伸應力的交匯，如果應力是三維向就更為嚴重;足夠低的溫度;還原處理、成分、軋制操作和后續(xù)的熱處理等冶金因素;韌性;蠕變;耐熱性;熱和腐蝕;耐蝕性;氫腐蝕;加工性。

　?、茼g性。材料的韌性就是指材料斷裂之前吸收能量和塑性變形的能力，韌性是用材料成形和斷裂期間吸收的能量來衡量的。它是重要的低溫力學性能而不是強度。缺口的韌性受化學成分、微觀組織、晶粒尺寸、晶粒生長的模式、截面尺寸、冷熱加工的溫度、加工方法和表面狀況如滲碳和脫碳等影響。

　　基本試驗：普通的韌性試驗是采用帶缺口的試樣，通常通過沖擊試驗測量缺口韌性，或在相對較低的應變速率下測量斷裂韌性。沖擊試驗可揭示材料的低溫強度、韌性不足和脆性，這些試驗特別適合鐵素體材料，可以顯示韌性向脆性的轉變。

　?、菽臀g性。金屬和合金的破壞大多是由腐蝕造成的。實際上對于所有包含一系列基本操作的工藝過程來說，設備、換熱器、管道構件或其他系統(tǒng)構件的失效就意味著停工、昂貴的維修和更換構件，因此壓力容器和換熱器的結構材料應該在使用環(huán)境中具有合適的腐蝕速率。另外注意由周圍氣氛引起的腐蝕。

　　(4)根據(jù)耐蝕性的條件來選擇材料

　　良好的搭配。在選擇材料時有幾種金屬與環(huán)境的搭配是非常恰當和合適的。這些搭配通常表現(xiàn)為，在成本下獲得高的耐蝕性，應該給予考慮。這些搭配有：碳鋼一濃H2 S04;不銹鋼一HN03;Cu-Ni-Mo鋼一海水或鹽水;超鐵素體鋼一海水的搭配。

　　(5)腐蝕失效

　　盡管材料選擇已經(jīng)是十分認真了，并且有時還進一步采用了防腐蝕方法，但少數(shù)意外的失效總還會發(fā)生。導致意外腐蝕失效的原因可能為以下一種或幾種：使用了帶有缺陷的材料;設計不合理;不正常的操作;制造不當和檢驗不充分;維護不適當。所以采取一定的預防措施，是避免腐蝕失效發(fā)生的有效辦法。

　　(6)氫腐蝕

　　氫腐蝕是在高于220～243℃溫度的含氫環(huán)境中，碳鋼和低合金鋼的損傷機制，一般不被人們所關注。室溫下鋼制容器當然是可以處理高壓氫的。但在較高的溫度下，氫能擴散到鋼中與碳原子反應生成甲烷氣體

　　2H2 +FeC—CH4 +Fe

　　高溫高壓下，氫能夠與間隙固溶體中的碳反應，導致初始脫碳，接著在晶界產生不穩(wěn)定的碳化物，形成甲烷氣泡。由于甲烷不能從鋼中擴散出去，它的積聚引起開裂和鼓泡，從而使鋼材失去韌性導致失效。解決這個問題就需要穩(wěn)定鋼中的碳化物組成、形態(tài)和分布。

　　氫腐蝕的防護。根據(jù)實際經(jīng)驗防止氫腐蝕的可行的方法，就是使用耐這種破壞形式的鋼。因為所有的奧氏體不銹鋼都含有高Cr，穩(wěn)定了鋼中的碳化物組成、形態(tài)和分布，所以耐高溫氫損傷。因此，作為另一種防腐蝕措施，通常在低合金鋼容器的內表面襯一層不銹鋼，是一個經(jīng)濟實用的選擇。

　　(7)加工性

　　加工性包括成形、機加工、與其他金屬連接的焊接工藝及焊后熱處理的難易性。并不是所有的加工車間在技術上都有能力正確地處理較復雜的材料。因此用戶要了解河南工業(yè)不銹鋼的能力，這是基本的。另外，先進加工技術需要的檢驗標準來判斷加工是否符合要求。

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