不锈钢具有优良的物理、化学及力学性能,适于制造抗氧化、耐腐蚀以及在高温下工作的零件和设备,因此,在石油、化工、电力、造船、航空、能源及仪表等工业部门中被广泛地应用。由于不锈钢的化学成分、组织及性能与合金结构钢有明显的不同,所以,只有深人了解不锈钢的特性,才能更好地掌握这类钢的冷加工、焊接及其他加工处理的规律和特性,这对从事不锈钢焊管加工生产者来说,是必不可少的。


 不锈钢焊管是采用不锈钢板材或不锈钢带材,经过成型、焊接等工序加工而成的。所以,在不锈钢焊管生产过程中,一定会涉及不锈钢成型、焊接和热处理等方面的理论和技术。为此,本章将对不锈钢作较全面的介绍,为焊管生产奠定必需的理论和技术基础。


 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及弱腐蚀介质的钢,而耐酸钢是指在各种强腐蚀介质(酸、碱、盐等及其溶液和其他腐蚀介质)中能耐腐蚀的钢。用于工业的不锈钢,除了具有良好的耐腐蚀性外,还要求其具有良好的工艺性能,可塑性和可焊性等,便于对其进行成型和焊接加工。表1-1列出了不锈钢代表钢种的特性及主要用途。



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 不锈钢之所以不锈(耐腐蚀),是因为其表面处于钝化状态,也就是说不锈钢的锈蚀(腐蚀)速度很慢。不锈钢的“不锈”是相对的,只是其锈蚀(腐蚀)速度比较慢就是了。


不锈钢表面具有稳定的钝化膜,这与其化学成分有着决定性的作用。如:铬、镍、钼、钛等,都可使不锈钢处于钝化状态下,而使其具有耐腐蚀性。


 不锈钢发生腐蚀的主要形式有:一般腐蚀、晶间腐蚀、点腐蚀、应力腐蚀等几种形式。


 1. 一般腐蚀


     是钢表面发生大面积的较均匀的腐蚀现象。


 2. 晶间腐蚀


   是钢的晶粒界优先腐蚀,外观虽然保持着金属光泽,但晶粒间渐渐失去联系以致晶粒剥落,造成严重损害。某些不锈钢(如321不锈钢)当其处于强酸、有机酸介质中,在焊缝附近的热影响区中常出现这种晶间腐蚀现象。


 3. 点腐蚀


  是在不锈钢表面发生的点状腐蚀,特别是当它处在氯离子溶液中更容易产生。


 4. 应力腐蚀


  是不锈钢在张应力作用下,在某些腐蚀介质中产生的,它可以表现为穿晶腐蚀,也可能表现为晶间腐蚀。例如:奥氏体不锈钢与80℃以上的氯化物溶液接触,而又受到张应力作用时,就容易发生应力腐蚀,它可能在浓度为百万分之几的氯化物的稀溶液中发生。


 不同的使用情况对不锈钢和耐酸钢耐蚀性有不同的指标,一般分为两大类:


  a. 不锈钢  


    指在大气及弱腐蚀介质中耐腐蚀的钢。凡是腐蚀速度小于0.01mm/a(毫米/年),就认为是“完全耐蚀”;腐蚀速度小于0.1mm/a,就认为是“耐蚀”;腐蚀速度大于0.1mm/a,就认为是“不耐蚀”。


  b. 耐酸钢  


  指在各种强烈腐蚀介质中能耐蚀的钢。凡是腐蚀速度小于0.1mm/a,就认为是“完全耐蚀”;腐蚀速度小于1.0mm/a,就认为是“耐蚀”;腐蚀速度大于1.0mm/a,就认为是不耐蚀”。


 实际上没有绝对不生锈、不被腐蚀的钢,如果达到上述的工业耐腐蚀指标,我们就认为该钢是具有足够化学稳定性的钢,称这样的钢处于钝化状态(即不再是活化受腐蚀状态)。根据电化学腐蚀的特点,我们希望不锈钢尽可能是单相的成分均匀的固溶体。