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            不銹鋼解析(四)

            發布日期:

            2020-08-15 09:42:20

            欄目:

            膜法水處理資訊

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            如何進行環水處理?

            衡美水處理為您介紹一項水處理的專業知識——解析不銹鋼。

            導讀:

            所有金屬都和大氣中的氧氣進行反應,在表面形成氧化膜。在普通碳鋼上形成的氧化鐵繼續進行氧化,使銹蝕不斷擴大,最終形成孔洞。實際應用中,常將耐腐蝕的鋼稱為不銹鋼,不銹鋼的耐蝕性取決于鋼中所含的合金元素。


            十四、影響因素

            不論不銹鋼板還是耐熱鋼板,奧氏體型的鋼板的綜合性能最好,既有足夠的強度,又有極好的塑性同時硬度也不高,這也是它們被廣泛采用的原因之一。奧氏體型不銹鋼同絕大多數的其它金屬材料相似,其抗拉強度、屈服強度和硬度,隨著溫度的降低而提高;塑性則隨著溫度降低而減小。其抗拉強度在溫度15~80°C范圍內增長是較為均勻的。更重要的是:隨著溫度的降低,其沖擊韌度減少緩慢,并不存在脆性轉變溫度。所以不銹鋼在低溫時能保持足夠的塑性和韌性。不銹鋼的耐熱性能是指高溫下,既有抗氧化或耐氣體介質腐蝕的性能即熱穩定性。

            1鉻的影響

            鉻是奧氏體不銹鋼中最主要的合金元素,奧氏體不銹鋼的不銹性和耐蝕性的獲得主要是由于在會質作用下,鉻促進了鋼的鈍化并使鋼保持穩定鈍態的結果。1鉻對組織的影響:在奧氏體不銹鋼中,鉻是強烈形成并穩定鐵體的元素,縮小奧氏體區,隨著鋼中含量增加,奧氏體不銹鋼中可出現鐵素體(δ)組織,研究表明,在鉻鎳奧氏體不銹鋼中,當碳含量為0.1%,鉻含量為18%時,為獲得穩定的單一奧氏體組織,所需鎳含量最低,約為8%,就這一點而言,常用的18Cr8Ni型鉻鎳奧氏體不銹鋼是含鉻,鎳量配比最為適宜的一種。有奧氏體不銹鋼中,隨著鉻含量的增加,一些金屬間相(比如δ相)的形成傾向增大,當鋼中含有鉬時,鉻含含量會增加還會χ相等的形成,如前所述,σ,χ相的析出不僅顯著降低鋼的塑性和韌性,而且在一些條件下還降低鋼的耐蝕性,奧氏體不銹鋼中鉻含量的提高可使馬氏體轉烴溫度(Ms)下降,從而提高奧氏體基體的穩定性。因此高鉻(比如超過20%)奧氏體不銹鋼即使經過冷加工和低溫處理也很難獲得馬氏體組織。

            鉻是強碳化物形成元素,在奧氏體不銹鋼中也不例外,奧氏體不銹鋼中常見的鉻碳化物有Cr23C6;當鋼中含有鉬或鉻時,還可見到期Cr6C等碳化物,它們的形成在某些條件下對鋼的性能會產生重要影響。○2鉻對性能的影響:一般來說,只要奧氏體不銹鋼保持完全奧氏體組織而沒有δ鐵素體等的形成,僅提高鋼中鉻含量不會對力學性能有顯著影響,鉻對奧氏體不銹鋼性能影響最大的是耐蝕性,主要表現為:鉻提高鋼的耐氧化性介質和酸性氯化物介質的性能;在鎳以及鉬和銅復合作用下,鉻提高鋼耐一些還原性介質,有機酸,尿素和堿介質的性能;鉻還提高鋼耐局部腐蝕,比如晶間腐蝕。點腐蝕,縫隙腐蝕以及某此條件下應力腐蝕的性能。對奧氏體不銹鋼晶間腐蝕敏感性影響最大的因素是鋼中碳含量,其他元素對晶間腐蝕的作用主要視其對碳化物的溶解和沉淀行為的影響而定,在奧氏體不銹鋼中,鉻能增大碳的溶解度而降低鉻的貧化度,因而提高鉻含量對奧氏體不銹鋼的耐晶間腐蝕是有益,鉻非常有效地改善奧氏體不銹鋼的耐點腐蝕及縫隙腐蝕性能,當鋼中同時有鉬或鉬及氮存在時,鉻的這種有效性大加強,雖然根據研究鉬的耐點腐蝕及縫隙腐蝕的能力為鉻的3倍左右,氮為鉻的30倍,但是大量研究,奧氏體不銹鋼中如果沒有鉻或者鉻含量較低,鉬及氮的耐點腐蝕與縫隙腐蝕作用便會喪失或不夠顯著。

            鉻對奧氏體不銹鋼的耐應力腐蝕性能的作用,隨實驗介質條件及實際使用環境而異,在MgCl2沸騰溶液中,鉻的作用一般是有害的,但是在含Cl-和氧的水介質,高溫高壓水以及點腐蝕為起源的應力腐蝕條件下,提高鋼中鉻含量則對耐應力腐蝕有利,同時,鉻還可防止奧氏體不銹鋼及合金中由于鎳含量提高而容易出現的晶間型應力腐蝕的傾向,對開裂性(NaOH)應力腐蝕,鉻的作用也是有益的,鉻除對奧氏體不銹鋼耐蝕性有重要影響外,還能顯著提高該類鋼的抗氧化,抗硫化和抗融鹽腐蝕等性能。

            2鎳的影響

            1)鎳對組織的影響

            鎳是強烈穩定奧氏體且擴大奧氏體相區的元素,為了獲得單一的奧氏體組織,當鋼中含有0.1%碳和18%鉻時所需的最低鎳含量約為8%,這便是最著名18-8鉻鎳奧氏體不銹鋼的基本分,奧氏體不銹鋼中,隨著鎳含量的增加,殘余的鐵素體可完全消除,并顯著降低σ相形成的傾向;同時馬氏體轉烴溫度降低,甚至可不出現λ→M相變,但是鎳含量的增加會降低碳在奧氏體不銹鋼中的溶解度,從而使碳化物析出傾向增強。

            2)鎳對性能的影響

            鎳對奧氏體不銹鋼特別是對鉻鎳奧氏體不銹鋼力學性能的影響,主要是由鎳對奧氏體穩定性的影響來決定,在鋼中可能發生馬氏體轉變的鎳含量范圍內,隨著鎳含量的增加,鋼的強度降低而塑性提高,具有穩定奧氏體組織的鉻鎳奧氏體不銹鋼韌性(包括極低溫韌性)非常優良,因而可作為低溫鋼使用,這是眾所周知的,對于具有穩定奧氏體組織的鉻錳奧氏體不銹鋼,鎳的加入可進一步改善其韌性。鎳還可顯著降低奧氏體不銹鋼的冷加工硬化傾向,這主要是由于奧氏體穩定性增大,減少以至消除了冷加工過程中的馬氏體轉變,同時對奧氏體本身的冷加工硬化作用不太明顯,不銹鋼冷加工硬化傾向的影響,鎳降低奧氏體不銹鋼冷加工硬化速率,與降低鋼的室溫及低溫強度,提高塑性的作用,決定了鎳含量的提高有利于奧氏體不銹的冷加工成形性能,提高鎳含量還可減少以至消除18-817-14-2型鉻鎳奧氏體不銹鋼中的δ鐵素體,從而提高其熱加工性能,但是,δ鐵素體的減少對這些鋼種的可焊接性不利會增大焊接熱裂紋絲傾向,此外,鎳還可顯著提高鉻錳氮(鉻錳鎳氮)奧氏體不銹鋼的熱加工性能,從而顯著提高鋼的成材率,在奧氏體不銹鋼中,鎳的加入以及隨著鎳含量的提高,導致鋼的熱力學穩定性增加,因此奧氏體不銹鋼具有更好的不銹性和耐氧化性介質的性能,且隨著鎳含量增加,耐還原性介質的性能進一步得到改善.值得指出,鎳還是提高奧氏體不銹耐許多介質穿晶型應力腐蝕的唯一重要元素,在各種酸介質中鎳對奧氏體不銹鋼耐蝕性能的影響,需要指出,在高溫高壓水中的一些條件下,鎳含量的提高導致鋼和合金的晶間型應力腐蝕敏感性增加,但是這種不利作用會由于鋼及合金中鉻含量的提高而獲得減輕或受到抑制.隨磁卡奧氏體不銹鋼中鎳含量的提高,其產生晶間腐蝕的臨界碳含量降低,即鋼的晶間腐蝕敏感性增加,至于對奧氏體不銹鋼耐點腐蝕及縫隙腐蝕的性能,鎳的作用并不顯著,此外,鎳還提高奧氏體不銹鋼的高溫抗氧化性能,這主要與鎳改善了鉻的氧化膜的成分,結構和性能降低,并且鎳含量越高越有害,這主要是由于鋼中晶界處低熔點硫化鎳所致,一般來說,簡單的鉻鎳(及鉻錳氮)奧氏體不銹鋼僅用于要求不銹性和耐氧化性介質(比如硝酸等)的使用條件下,鉬作為奧氏體不銹鋼中的重要合金元素加入到鋼中使其使用范圍進一步擴大,鉬的作用主要是提高鋼在還原性介質。


            3鉬的影響

            1)鉬對組織的影響

            鉬和鉻都是形成和穩定鐵素體并擴大鐵素體相區的元素,鉬形成鐵素體的能力與鉻相當。鉬還促進奧氏體不銹鋼中金屬間相,比如σ相,κ相,和Laves相等的沉淀,對鋼的耐蝕性和力學性能都會產生不利影響,特別是導致塑性,韌性下降。為使奧氏體不銹鋼保持單一的奧氏體組織,隨著鋼中鉬含量的增加,奧氏體形成元素(鎳,氮及錳等)的含量也要相應提高,以保持鋼中鐵素體與奧氏體形成元素之間的平衡。

            2)鉬對性能的影響

            鉬對奧氏體不銹鋼的氧化作用不顯著,因此當鉻鎳奧氏體不銹鋼保持單一的奧氏體組織且無金屬間析出時,鉬的加入對其室溫力學性能影響不大,但是,隨著鉬含量的增加,鋼的高溫強度提高,比如持久,蠕變等性能均獲較大改善,因此含鉬不銹鋼也常在高溫下應用,然而,鉬的加入使鋼的高溫變形抗力增大,加之鋼中常常存在少量δ鐵素體因而含鉬不銹鋼的熱衷加工性比不含鉬鋼為差,而且鉬含量越高,熱加工性能越壞,另外,含鉬奧氏體不銹鋼中容易發生κ(σ)相沉淀,這將顯著惡化鋼的塑性和韌性,因此在含鉬奧氏體不銹鋼的生產,設備制造和應用過程中,要注意防止鋼中金屬間相的形成,雖然鉬作用為合金元素對奧氏體不銹鋼耐還原性介質,面點腐蝕及縫隙腐蝕的原因尚不完全清楚,但大量實驗已指出,鉬的耐蝕作用僅相當鋼中含有較高量的鉻時才有效,鉬主要是強化鋼中鉻的耐蝕作用,與此同時,鉬形成酸鹽后的緩蝕作用也已為實驗所證實,在耐高濃氯化物溶液的應力腐蝕方面,雖然鉬作為合金元素對奧氏體不銹鋼耐還原性介質,耐點腐蝕及縫隙腐蝕的原因尚不完全清楚,但大量實驗已指出,鉬的作用僅當鋼中含有較高量的鉻時才有效,鉬主要是強化鋼中鉻的耐蝕作用,與此同時,鉬形成鉬酸鹽后的緩沖作用也已為實驗所證實,在耐高濃氯化物沉淪的應力腐蝕方面,雖然一此實驗指同。3#以下的鉬對奧氏體不銹鋼的耐應力腐蝕性能有害,但是由于常見鉻鎳奧氏體不銹鋼多在含有微量氯化物及飽和氧的水介質中使用,其應力腐蝕又以點腐蝕為起源,因此含鉬的鉻鎳鉬奧氏體不銹鋼由于耐點腐蝕性能較高,所以在實際應用中常常比不含鉬鋼具有更好的耐氯化物應力腐蝕性能。

            十五、發展過程

            我國不銹鋼產業發展進步較晚,建國以來到改革開放前,我國不銹鋼的需求主要是以工業和國防尖端使用為主。改革開放后,國民經濟的快速發展,人民生活水平的顯著提高,拉動了不銹鋼的需求。進入上世紀90年代后,我國不銹鋼產業進入快速發展期,不銹鋼需求的增速遠高于全球水平。1990年以來,全球不銹鋼表觀消費量以年均6%的速度增長,而90年代的10年間,我國不銹鋼表觀消費量是世界年均增長率的2.9倍。進入21世紀,我國不銹鋼產業高速增長。

            2000年-2006年,我國不銹鋼消費量年平均增長率在21.17%以上。其中,2001年,我國不銹鋼表觀消費量達到205萬噸,超過美國成為世界第一不銹鋼消費大國。2008年,中國不銹鋼表觀消費量達到624.00萬噸,同比下降5.17%

            201111月份,我國不銹鋼產量增長了11.1%1250萬噸。生產不銹鋼制品33.68萬噸,同比增長65.25%。其中廣東省是我國不銹鋼制品的主要生產基地,其產量達183.7萬噸,同比增長41.76%,占全國總產量的78.62%

            不銹鋼是當今世界上應用最廣泛、性能價格比最優的鋼材表面處理方法。

            隨著西部大開發戰略的實施,西電東送、西氣東輸、南水北調、三峽工程、農網及城市電網二網改造等項目的深入展開,我國熱鍍鋅行業已進入新一輪的高速發展階段。

            我國不銹鋼行業原材料中的鉻鎳在國外是供大于求,而在我國是供不應求的狀況;不銹鋼則是產能過剩,供大于求,盈利空間波動頻繁。隨著不銹鋼行業競爭的不斷加劇,大型不銹鋼生產企業間并購整合與資本運作日趨頻繁,國內優秀的不銹鋼生產企業愈來愈重視對行業市場的研究,特別是對企業發展環境和客戶需求趨勢變化的深入研究。正因為如此,一大批國內優秀的不銹鋼品牌迅速崛起,逐漸成為不銹鋼行業中的翹楚!


            十六、我國鋼鐵工業運行情況

            1產量創歷史最高水平。

            20131-6月,全國累計生產粗鋼3.9億噸,同比增長7.4%,增速較去年同期提高5.6個百分點。前6個月,粗鋼日均產量215.4萬噸,相當于年產粗鋼7.86億噸水平。其中,2月份達到歷史最高的220.8萬噸,3-6月份雖有回落,但仍保持在210萬噸以上較高水平。分省區看,1-6月,河北、江蘇兩省粗鋼產量同比分別增長6.8%13.2%,兩省合計新增產量占全國2694萬噸增量的42.4%,另有山西、遼寧、河南和云南等省增產也在100萬噸以上。分企業類型看,1-6月,重點大中型鋼鐵企業粗鋼產量同比增長5.5%,低于全國平均增幅2個百分點,但仍有60%的增產來自重點大中型鋼鐵企業。

            2鋼材價格低位運行。

            20131-6月,國內鋼材市場整體表現低迷。隨著粗鋼產能大幅釋放,市場供需陷入失衡狀態,鋼材價格步入下降通道,已弱勢下跌4個多月。截止2013726日,鋼材價格指數降到100.48點,低于年初6.6點。鋼鐵工業協會重點統計的八個鋼材品種價格比年初均有不同程度的下降,平均跌幅5.7%。分品種來看,占我國鋼材產量比重較大的建筑用線材、螺紋鋼價格跌幅分別達4.9%6.7%,中厚板和熱軋卷板價格跌幅分別達5.7%9.7%

            3、鋼材出口增長較快。

            國內鋼材市場供需失衡刺激企業出口。1-6月,我國累計出口鋼材3069萬噸,同比增長12.6%;進口鋼材683萬噸,下降1.8%,進口鋼坯和鋼錠32萬噸,增長50%。將坯材折合粗鋼,累計凈出口2506萬噸,同比增長17.3%,占我國粗鋼產量的6.4%。從出口價格看,1-6月出口棒線材均價624.3美元/噸,同比下降18%;板材835.2美元/噸,同比下降2.8%

            4、鋼廠及社會庫存高位運行。

            市場供需矛盾向流通領域蔓延,國內鋼材庫存延續上年末增長態勢。315日達到歷史最高的2252萬噸,比上年最高點增加351萬噸,其中建筑鋼材庫存1432萬噸,占庫存總量的63.6%。之后,隨著季節性消費增加,庫存逐漸回落,726日降至1540萬噸。市場供大于求也推高鋼廠庫存,3月中旬重點企業鋼材庫存創歷史記錄,達到1451萬噸,同比增長29.7%6月下旬降至1268萬噸,仍比年初增長29.9%,比2012年同期增長11.4%

            5鋼廠盈利水平逐月下滑。

            2013年上半年,冶金行業實現利潤736.9億元,同比增長13.7%,其中黑色金屬冶煉和壓延加工業實現利潤454.4億元,同比增長22.7%1-5月份重點大中型鋼鐵企業的盈利狀況遠不如行業總體水平,并呈逐月下降態勢,盡管實現利潤增長34%,但也僅有28億元,銷售利潤率為0.19%5月當月,86家重點大中型鋼鐵企業僅實現利潤1.5億元,連續5個月環比下滑,其中34家虧損,虧損面高達40%

            6鋼鐵行業固定資產投資增幅明顯回落。

            20131-6月,鋼鐵行業固定資產投資3035億元,同比增長4.3%,其中黑色金屬冶煉及壓延投資2356億元,同比增長3.3%,比2012年同期回落6.1個百分點;黑色金屬礦采選投資679億元,同比增長7.8%,增速大幅回落15個百分點。

            十七、不銹鋼產品理論重量計算

            不銹鋼鋼板/鋼帶參考公式:不銹鋼板重量(kg=長(m*寬(m*厚(mm*密度ρ(g/cm3)。

            不銹鋼圓棒/鋼絲參考公式:不銹鋼圓棒重量(kg=(直徑(mm/2*(直徑(mm/2*π*長(m*密度ρ(g/cm3)/1000

            不銹鋼圓管參考公式:不銹鋼圓管重量(kg=((外徑(mm/2*(外徑(mm/2-(內徑(mm/2*(內徑(mm/2))*π*長(m*密度ρ(g/cm3)/1000 **壁厚(mm=(外徑(mm-內徑(mm))/2

            不銹鋼方管參考公式:不銹鋼方管重量(kg=(截面長度(mm*2-截面寬度(mm*2-壁厚(mm*4*壁厚(mm*長(m*密度ρ(g/cm3)/1000

            不銹鋼等邊角鋼參考公式:不銹鋼等邊角鋼重量(kg=(截面邊長(mm*2-邊厚(mm*長(m*密度ρ(g/cm3)/1000**[1]依據等邊角鋼國家標準GB/T706-2008,角鋼實際重量計算公式較為復雜。因GB/T706-2008中注明角鋼截面中的邊端內圓弧半徑(r1)與內圓弧半徑(r)不作為交貨條件,結合生產流通中的角鋼實際交貨狀態,給出此參考公式;[2]根據GB/T706-2008中給出的等邊角鋼截面面積計算公式:S=d*2*b-d+0.215*r2-2r12),精確的不銹鋼等邊角鋼理論重量(kg=截面面積Smm2)*長(m*密度ρ(g/cm3)/1000

            不銹鋼不等邊角鋼參考公式:不銹鋼等邊角鋼重量(kg=(截面邊長1mm+截面邊長2mm-邊厚(mm))*長(m*密度ρ(g/cm3)/1000**[1]依據不等邊角鋼國家標準GB/T706-2008,角鋼實際重量計算公式較為復雜。因GB/T706-2008中注明角鋼截面中的邊端內圓弧半徑(r1)與內圓弧半徑(r)不作為交貨條件,結合生產流通中的角鋼實際交貨狀態,給出此參考公式;[2]根據GB/T706-2008中給出的不等邊角鋼截面面積計算公式:S=d*B+b-d+0.215*r2-2r12),精確的不銹鋼不等邊角鋼理論重量(kg=截面面積Smm2)*長(m*密度ρ(g/cm3)/1000

            不銹鋼槽鋼參考公式:不銹鋼槽鋼重量(kg=(截面高度(mm*截面腰厚度(mm+(截面腿寬度(mm-截面腰厚度(mm))*截面平均腿厚度(mm*2*長(m*密度ρ(g/cm3)/1000[1]依據槽鋼國家標準GB/T706-2008,槽鋼實際重量計算公式較為復雜。因GB/T706-2008中注明槽鋼截面中的邊端內圓弧半徑(r1)與內圓弧半徑(r)不作為交貨條件,結合生產流通中的槽鋼實際交貨狀態,給出此參考公式;[2]根據GB/T706-2008中給出的槽鋼截面面積計算公式:S=h*d+2*t*b-d+0.349r2-r12),精確的不銹鋼槽鋼理論重量(kg=截面面積Smm2)*長(m*密度ρ(g/cm3)/1000

            不銹鋼工字鋼參考公式:不銹鋼工字鋼重量(kg=(截面高度(mm*截面腰厚度(mm+(截面腿寬度(mm-截面腰厚度(mm))*截面平均腿厚度(mm*2*長(m*密度ρ(g/cm3)/1000[1]依據工字鋼國家標準GB/T706-2008,工字鋼實際重量計算公式較為復雜。因GB/T706-2008中注明工字鋼截面中的邊端內圓弧半徑(r1)與內圓弧半徑(r)不作為交貨條件,結合生產流通中的工字鋼實際交貨狀態,給出此參考公式;[2]根據GB/T706-2008中給出的工字鋼截面面積計算公式:S=h*d+2*t*b-d+0.615r2-r12),精確的不銹鋼工字鋼理論重量(kg=截面面積Smm2)*長(m*密度ρ(g/cm3)/1000

            不銹鋼L型鋼參考公式:不銹鋼L型鋼重量(kg=(長邊寬度(mm*長邊厚度(mm+(短邊寬度(mm-長邊厚度(mm))*短邊厚度(mm))*長(m*密度ρ(g/cm3)/1000[1]依據L型鋼國家標準GB/T706-2008L型鋼實際重量計算公式較為復雜。雖然GB/T706-2008中未注明L型鋼截面中的邊端內圓弧半徑(r1)與內圓弧半徑(r)不作為交貨條件,但結合生產流通中的L型鋼實際交貨狀態,給出此參考公式;[2]根據GB/T706-2008中給出的L型鋼截面面積計算公式:S=B*D+d*b-D+0.215*r2-r12),精確的不銹鋼L型鋼理論重量(kg=截面面積Smm2)*長(m*密度ρ(g/cm3)/1000

            不銹鋼方鋼參考公式:不銹鋼方鋼重量(kg=截面長度(mm*截面寬度(mm*長(m*密度ρ(g/cm3)/1000

            不銹鋼鋼絲繩參考公式:不銹鋼鋼絲繩重量(kg=直徑(mm*直徑(mm*百米系數*長(m/100


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