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特殊性能钢指具有特殊物理化学力学性能的钢,如不锈钢、耐热钢、低温钢、耐磨钢。主要介绍不锈钢和耐热钢。
一、不锈钢(为主)
通常所说的不锈钢是不锈钢和耐酸钢的总称。不锈钢是指能抵抗大气腐蚀的钢;耐酸钢是指能抵抗化学介质腐蚀的钢。“不锈”只是说腐蚀的速度相对较慢,没有钢板不受腐蚀的钢种。所以,“不锈”是相对的,“腐蚀”才是钢板的。
(一)腐蚀原理与防止措施
腐蚀 指金属表面与周围介质相互作用,使金属基体受到破坏的现象。根据腐蚀的原理不同,分为化学腐蚀和电化学腐蚀两大类。
1.腐蚀原理
(1)化学腐蚀
化学腐蚀是指金属与周围介质直接接触产生化学反应而产生的腐蚀。腐蚀过程中无电流产生,如金属在高温下的氧化,产生的腐蚀产物是氧化皮。金属被腐蚀产生的腐蚀产物一般沉积于表面,形成一层膜,使金属基体怀介质隔离。如果膜是稳定的、很致密,与基体结合牢固,则该膜具有保护作用,称之为氧化膜。反之,将使金属逐渐被腐蚀直至破坏。因而,提高金属耐化学腐蚀的能力,主要通过合金化或其它方法,使金属表面形成一层钝化膜。
典型实例:钢铁的高温氧化
Fe – 2e → Fe 2+; O + 2e → O2-; Fe 2+ + O2- → FeO (温度高于575度,灰色,疏松)
低于575度时,形成磁性的四氧化三铁(蓝黑色)和三氧化二铁(赤褐色)。
(2)电化学腐蚀
电化学腐蚀是金属与电解溶液接触产生原电池作用引起的腐蚀现象。由阴极和阳极形成微电池,腐蚀过程中有电流产生,如钢在室温下的锈蚀主要属于电化学腐蚀。电极电位低的金属作为阳极而被腐蚀。
在同一种金属或合金中,也有可能产生电化学腐蚀。原因:主要是由于化学成分不均匀,组织状态和应力状态等的不同而引起的。同一金属内部、不同区域之间存在电极电位差,在电解质存在时,产生微电池作作引起腐蚀。例如,钢中珠光体由铁素体和渗碳体两相组成,铁素体的电极电位低于渗碳体。当电解质溶液(如硝酸酒精溶液)存在时,铁素体作为阳极被腐蚀。
F :阳极, 电极电位低,失去电子被腐蚀;
Fe3C :阴极, 电极电位高,不腐蚀;
Q345R牌号表示方法:Q345R 16MnR 16MnG 。
例如:Q345R。Q—“屈”汉语拼音首位字母。
345—屈服强度值。R:“容”汉语拼音首位字母。
根据2008年9月1日实施的《GB 713-2008锅炉和压力容器用钢板》的新分类,16Mng和16MnR、19Mng合并为Q345R。Q345R是普通低合金钢,是锅炉压力容器常用钢材,交货状态分:热轧或正火,属低合金钢。性能与Q345(16Mn)的(16mm钢板的屈服强度大于345Mpa)性能相近,抗拉强度为(510-640)之间,伸长率大于21%,零度V型冲击功大于34J。Q345R工艺参考标准GB713-2008。
一、必须考虑设备的操作条件(如设计压力、设计温度、介质的特性)、材料的焊接性能、冷热加工性能、热处理以及容器的结构等。
二、在满足钢铁条的前提下,考虑经济合理性:
1、所需钢板厚度小于8mm时,在碳钢与低合金高强度钢之间,应尽量采用碳钢板(多层容器除外);
2、在刚度或结构设计为主的场合,应尽量选用普通碳素钢。在强度设计为主的场合,应根据压力、温度、介质等使用限制,依次选用Q235B、20R(20g)、Q345R(16MnR)等钢板; 3、所需不锈钢厚度大于12mm时,应尽采用衬里、复合、堆焊等结构形式;
4、不锈钢应尽量不用作设计温度小于等于500摄氏度的耐热用钢; 5、珠光体耐热钢应尽量不用作设计温度小于等于350摄氏度的耐热钢。在必须使用珠光体耐热钢作耐热钢或抗氢用途时,应尽量减少、合并钢材的品种、规格。 具体的可参照HG/T 20581-2011钢制化工容器材料选用规定
三、厚度大于60mm的Q345R钢板,碳含量上限可提高至0.22%。
四、Q345R钢板中可添加铌,钒,钛元素,其含量应填写在质量证明书中,上述3个元素含量总和应分别不大于0.050%、0.10%、0.12%。
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