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在硫酸設備上的應用編輯
硫酸是一種重要的基本化工原料,其產量常是衡量一個工業發展水平的標志。用于生產酸的設備和盛放酸的儲罐、容器等通常選擇耐酸不銹鋼管。硫酸雖然是一種含氧酸,但稀硫酸和中等濃度的硫酸的氧化性較弱,因而它們屬于還原性酸。而濃硫酸、特別是熱濃硫酸則具有很強的氧化性,因此屬于氧化性酸。由于硫酸的此種特性,在選用耐硫酸不銹鋼管時,隨硫酸濃度、溫度的不同,所選牌號不同。
稀硫酸、中等濃度硫酸是還原性酸,可選擇316不銹鋼管、316L不銹鋼管、316Ti不銹鋼管等含鉬在2%~3%的不銹鋼管。不含鉬的不銹鋼管18-8型Cr-N奧氏體不銹鋼,由于不耐稀硫酸、中等濃度硫酸腐蝕,所以不能用于有硫酸腐蝕的情況。當高鉬含量(Mo≥4%)時,該不銹鋼管耐腐蝕性將會進一步提高。鋼中含鉬、銅、硅(3%~4%)的鉻鎳奧氏體不銹鋼以及雙相不銹鋼管的耐硫酸性能更佳。
在濃度為90%~98%的高溫濃硫酸中,按使用溫度和濃度,選用硅約6%的不銹鋼能取得滿意的效果,如022Cr17Ni17Si6、022Cr18Ni20Si6MoCu。
在制造酸洗、合成橡膠、人造絲浸槽與硫酸接觸的設備上,可選06Cr18Ni18Mo2Cu2Ti不銹鋼管。在制造耐硫酸腐蝕的管道、泵、閥、塔和容器等設備及構件時,可選用06Cr12Ni25Mo3Cu3Si2N不銹鋼管。
(2)高均勻性。鋼的成分偏析導致鋼組織、性能的不均勻,這是鋼制零部件提前失效以及鋼性能潛力難以充分發揮的重要原因之一。現代生產工藝應使鋼的均勻性達到:轎車齒輪鋼淬透性帶波動為±3HRC;對合金元素控制水平為碳、鎳、鉬含量≤±0.01%,錳和鉻含量≤±0.02%;軸承鋼淬火后的晶粒度為球形且尺寸波動0.8±0. 2μm;抗層狀撕裂鋼(z向鋼)的縱向、橫向和厚度方向的力學性能,特別是塑、韌性要求大體上相當。
(3)超細組織。超細組織強化是惟一增加鋼強度而不降低韌性或使韌性略有增加的強化機制。例如高強度不銹鋼AFC77的晶粒從60μm細化到2. 3μm,則斷裂韌性KIC從100增加到220MPa·m。核反應堆壓力容器鋼板為粗晶時,其輻照脆化溫度范圍為150~250℃而細晶鋼降到50~70℃。軸承鋼中的碳化物尺寸細到≤0.5μm,則軸承壽命大幅度提高。
(4)高精度。特殊鋼材要有良好的表面質量和窄的尺寸公差。熱軋鋼棒的精度已達±0.1mm、熱軋板卷的厚度公差達±0.015~0.05mm,而冷軋板卷的厚度公差已達±0.003mm。
特鋼的分類
特殊用途鋼是指制成的另構件在特殊條件下工作,對鋼有特殊要求,如物理、化學、機械等性能。
特殊性能鋼也是特殊質量合金鋼,這些鋼是指有電磁、光、聲、熱及電化學等效應和功能的鋼。常用的有不銹鋼、耐熱鋼、電工硅鋼、電子純鐵及各種精密合金(軟磁合金、象磁合金、彈性合金、膨脹合金、熱雙合金、電阻合金、電偶材料等)。
不銹鋼以其良好的耐腐蝕性能而得名,它主要合金成分為鉻和鎳。鉻有很高的化學穩定性,在氧化介質中能生成致密堅韌的純化膜;另外,當鉻含量超過11.7%時,能使合金的電極電位明顯提高,從而有效地阻止了合金的進一步氧化。鎳也是易化元素,在鉻鋼中加入鎳,可提高合金在非氧化性介質中的耐腐蝕性能。當鉻、鎳含量一定時,鋼中碳含量愈低,其耐腐蝕性能就愈好。
不銹鋼的耐腐蝕性能,還與基體組織的均勻程度有關。當形成均勻一致的合金固溶體時,能有效地減少鋼在電解溶液中腐蝕速度。
奧氏體不銹鋼屬鉻鎳系不銹鋼,是單一的奧氏體組織,它具有良好的耐蝕性、低溫韌性、壓力加工和焊接工藝性、無磁性、廣泛用作腐蝕介質中工作的低溫鋼和無磁鋼;鐵素體型不銹鋼主要含有鉻,在加熱和冷卻過程中有相變發生,是硝酸、氮肥工業常用的耐磨材料;馬氏體不銹鋼由于含碳量較高,幫淬透性好,淬火后獲馬氏體組織,此類鋼,低碳者韌性好,可制造在腐蝕介質中工作的耐沖擊零體;高碳用于制造彈簧、軸承、手術刀片等;由奧氏體和鐵素體兩相混合組織為基體的不銹鋼是雙相不銹鋼,它具有強度高、韌性好,耐晶間腐蝕等優點。其中00Cr18Ni5Mo3Si2鋼主要用于制造煉油、化肥、造紙、石油、化工等工業的熱交換器和冷凝器,0Cr26Ni5Mo2用于制造海水腐蝕設備;沉淀硬化型不銹鋼,因含有大量的鉻、鎳及能析出沉淀硬化相的鉬、鈮、鉛、銅等元素,使其經過淬火時效處理后具有較高的強度和韌性,主要用于制造彈簧、墊圈、波紋管等。
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