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                        超级奥氏体不锈钢截止阀

                         上海申弘阀门有限公司

 之前介绍空气减压阀在修造轮船应用，现在介绍超级奥氏体不锈钢截止阀超级奥氏体不锈钢的耐腐蚀性能在很大程度上，奥氏体不锈钢的发展是为了满足各种环境中对防腐性能的要求。许多合金曾是被设计用于一种特定环境的，随后其应用范围发展得越来越广泛。因此，对超级奥氏体不锈钢的选用，其耐腐蚀性能是一个很重要的依据。这里主要介绍均匀腐蚀、点蚀、缝隙腐蚀和应力腐蚀破裂。

超级奥氏体不锈钢截止阀不锈钢截止阀安装与维护应注意以下事项：
　　1、手轮、手柄操作的截止阀可安装在管道的任何位置上；
　　2、手轮、手柄及伟动机构，不允许作起吊用；
　　3、介质的流向应与阀体所示箭头方向一致。

J41W不锈钢截止阀结构特点：

    1、 选材考究，符合国内、外相关标准，结构合理，造型美观。
    2、阀瓣、阀座密封面采用铁基合金堆焊或司太立（Slite）钴基硬质合金堆焊而成，耐磨、耐高温、耐腐蚀、抗擦伤性能好，使用寿命长。
    3、阀杆经调质及表面氮化处理，有良好的抗腐蚀性和抗擦伤性。
    4、可采用各种配管法兰标准及法兰密封面型式，满足各种工程需要及用户要求。
    5、阀体材料品种齐全，填料、垫片可根据实际工况或用户要求合理选配，能适用于各种压力、温度及介质工况。 
    6、倒密封采用螺纹连接密封座或本体堆焊奥氏体不锈钢而成，密封可靠，更换填料可在不停机情况下进行，方便快捷，不影响系统运行。

产品名称：J41W-16P不锈钢截止阀

所属系列：不锈钢截止阀系列

公称通径： DN15-400（mm） 

适用介质 各种高腐蚀化学介质

应用前景

超级不锈钢除具有传统马氏体不锈钢的特点，可以应用于泵、压缩机、阀门及其它机加工用途外，超级马氏体不锈钢的海洋用管也开发成功，满足了海上石油天然气公司对工艺用无缝管和输送管道的要求，成为海洋用钢的新成员。
荷兰的NAM石油天然公司决定对他们位于荷兰北部格罗宁根的天然气田的湿天然气处理设施进行现代化改造，包括对30个球罐进行大修和对所有输送管道的更换，新选用的材料全部是超级马氏体13Cr不锈钢。
阿曼的液态天然气工程需要铺设几十公里长的输送管线，也采用的是超级马氏体不锈钢。
此外，超级马氏体不锈钢在水力发电、采矿设备、化工设备、食品工业、交通运输及高温纸浆生产设备等也应用潜力。
经济性

在超级不锈钢取得成功之前，对许多应用不锈钢的领域，特别是含二氧化碳，或者含二氧化碳和硫化氢腐蚀介质的环境，往往使用双相不锈钢，一些特殊部件甚至要求使用超双相不锈钢。之后，人们越来越多地用超级马氏体不锈钢来部分取代双相不锈钢和超双相不锈钢，这除了超马氏体不锈钢在某些腐蚀环境下仍具有强度高、耐蚀性好以及－40℃的冲击韧性好之外，更主要的原因是超级不锈钢比双相不锈钢更经济。
首先，在重量相等、耐腐蚀性相当的前提下，采用超13Cr不锈钢比采用双相不锈钢便宜大约30%。
其次，超13Cr不锈钢的强度比双相不锈钢高得多，所以，用超13Cr不锈钢制作的零部件（如三通、弯头、输送管和支管）的壁厚可以减薄，成本降低10%～15%。总计下来，超13Cr不锈钢与双相不锈钢相比较，总成本降低35%～40%。这样大幅度的成本降低，使得人们不能忽略它在竞争日益激烈的工业，如石油天然气工业上的应用。
发展历史

超级奥氏体不锈钢的概念是与超级铁素体不锈钢及超级双相不锈钢一起出现的。典型的例子为含6%钼和7%钼的超级奥氏体不锈钢。这些钢种都是针对一些工况条件苛刻的工业，如石化，化工，造纸和海上系统等等而开发出来的。[1]
特性

由于超级奥氏体不锈钢是属于高镍高钼而且含有铜、氮的奥氏体不锈钢，是比较难熔炼的钢种，易偏析、开裂等，因此超级奥氏体不锈钢是不锈钢中生产工艺要求zui高、难度zui大的品种，它是钢厂工艺技术的集中体现。与其他常用的Cr-Ni奥氏体钢一样，超级奥氏体不锈钢具有良好的冷，热加工性能。
1、热锻时zui高加热温度可达1180摄氏度，zui低停锻温度不小于900摄氏度。
2、热成型可在1000—1150摄氏度进行。
3、热处理工艺为1100—1150摄氏度，加热后快冷。
4、虽可采用通用的焊接工艺进行焊接，但是zui恰当的焊接方法是手工电弧焊和钨极氩弧焊。
由于904L、254SMO超级奥氏体不锈钢具有很强的抗点蚀、缝隙腐蚀、氯离子应力腐蚀和抗晶间腐蚀能力尤其对硫酸根离子、氯离子等酸根离子有很好的耐腐蚀性，可以使用在极其恶劣的工作环境下，因此超级奥氏体不锈钢的应用越来越广泛。

2.1 均匀腐蚀
　　 提高不锈钢稳定性的zui重要合金元素为铬和钼。超级奥氏体不锈钢中这些成分的含量均较高，因此在各种溶液中都显出很好的耐腐蚀性。在有些环境中，硅、铜和钨等元素的添加可进一步提高材料的耐腐蚀性。
　　 图1所示是一些奥氏体不锈钢在纯硫酸中的等腐蚀速度曲线图。可以看出，合金含量较高的不锈钢，如904L、254SMO和654 SMO等，在较大浓度和温度范围内比普通型奥氏体不锈钢，如304和316等，具有更好的耐腐蚀性。该图同时也显示了高硅不锈钢SX具有非常强的，抵抗浓硫酸的能力。

图1 一些奥氏体不锈钢在纯硫酸中的等腐蚀速度曲线图，腐蚀速度为0.1毫米/年

　　 说明在特定环境中抗均匀腐蚀能力的另一个方法是测量造成每年0.1毫米(或每年0.5毫升)腐蚀速度的温度。表4列出了一系列浓度不同的化学溶液。这些溶液都是在化学生产中较常见的，同时也给出了不同钢种在这些溶液中腐蚀速度为0.1毫米/年时的临界温度。可以看出，临界温度随着合金含量的增加而提高。在所有溶液中超级奥氏体不锈钢，如254SMO和654 SMO的临界温度都是zui高的，充分显示了其优异的耐均匀腐蚀性能。
　　 表4还包括了两种常见的湿法工业磷酸，WPA 1和WPA 2其主要成分在表5中给出。 

表4 在不同化学制品中导致0.1毫米/年的腐蚀速度的临界温度℃ 

表5 WPA 1和WPA 2的主要化学成分，重量百分比

 　　不同合金之间的排序随工况情况的不同而变化。2205型双相不锈钢就是一个很好的例子。这种钢在有些环境中的性能甚至比一些高合金奥氏体不锈钢还要好。但在有些环境中其表现就不太好。另一个例子是904L型不锈钢。在纯磷酸中，这种不锈钢是所有钢中表现，但在湿法工业磷酸中，它则比不上其它两种超级奥氏体不锈钢。在一种混合液 WPA 2中，其耐腐蚀性能则是zui差的, 见表5。
　　 因此，在为制造业中的设备，如反应器、管道和储罐，推荐的不锈钢时一定要非常谨慎。能掌握有关工况条件的具体数据。

2.2 点腐蚀和缝隙腐蚀
　　 点腐蚀和缝隙腐蚀是两种紧密相关的腐蚀类型，均属于局部腐蚀。其主要生产条件为含有氯离子的环境。但温度及酸碱度(PH值)等也起着很重要的作用。当不锈钢处于含氯环境中时，在一定温度下就会发生点腐蚀。*，铬和钼含量的提高有助于增强不锈钢抗局部腐蚀的能力。铬、钼和氮对抵抗局部腐蚀能力的综合影响，经常用经验公式WS（Wirksumme）来表示。
　　 WS(PRE)=％铬＋3.3×％钼＋16×％氮
　　 式中的WS值一般被称之为“耐点腐蚀能力指数(PRE)”。所以也常常用PRE来表示。公式所给出的氮的系数16是zui经常使用的。但据文献报道也有采用其它系数的，比如Mannesmann研究院的Herbsleb博士就建议使用30。诸如钨等其它成分对防腐性能也有积极影响。按重量百分比的算法计算，其效果约为钼的一半。为了进行比较，同时用16和30作为PRE 公式中氮的系数为表1中的一些钢种计算PRE值。

表6 PRE值及一些高合金不锈钢的临界点蚀温度和临界缝隙腐蚀温度 

  *欧洲统一标准，**在 1摩尔的NaCl 溶液中，***在3.5％的NaCl溶液中，腐蚀电位为700mV SCE

　　可以看出， PRE(16)和PRE(30)对许多钢种来说差别并不是很大。zui重要的是两个系数对排列不同不锈钢并无任何影响。
　　表6同时也给出了一些不锈钢的临界点蚀温度(CPT)和临界缝隙腐蚀温度(CCT)。这两个临界温度常常被用来衡量不锈钢耐局部腐蚀的能力。大量的研究工作和实用经验表明，PRE值与不锈钢耐局部腐蚀的能力，如CPT和CCT值，是成比例关系的。317LMN，904L两种奥氏体不锈钢和2205型双相不锈钢的 PRE 值大致相同，其抗点蚀和缝隙腐蚀的能力也应该是相同的。所记录的使用数据显示，904L不锈钢的抗点蚀能力略优于其它钢种，而2205的抗缝隙腐蚀能力则较强，这种现象与实际使用情况相符。
　　含6％钼和7％钼的超级奥氏体不锈钢，如254SMO和654 SMO，均具有较高的PRE值和CPT/CCT值，见表6。表示其*的耐局部腐蚀的能力。因此，超级奥氏体不锈钢家族也一直被广泛地应用于抗点蚀要求较高的用途中，比如用作海水处理设备，纸浆漂白及烟气脱硫装置中的部件等。材料被浸泡在饱含二氧化硫并含有酸性(PH值为1)氯化物，且温度为80℃的溶液中。对一些侯选材料的测试结果如表8所示。

表7 在温度为80℃的模拟脱硫塔环境中可导致缝隙腐蚀的临界氯含量 

 *欧洲统一标准，**对于金相组织较差的试样，氯离子浓度低达4000ppm时也曾出现过问题。

　　 上海申弘阀门有限公司主营阀门有：截止阀,电动截止阀由此可见，在这个非常苛刻的环境中，超级奥氏体不锈钢的防腐蚀能力与镍基合金是在一个水平上的。

2.3 应力腐蚀破裂
　　 普通奥氏体不锈钢比铁素体不锈钢和双相不锈钢更容易发生由氯化物引起的应力腐蚀破裂。然而，超级奥氏体不锈钢却具有非常高的抗应力腐蚀破裂的能力，在许多情况下其效果还优于双相不锈钢抗应力腐蚀破裂的能力。表9所示为蒸发情况下(根据点滴试验确定)导致应力腐蚀破裂的临界应力。测试时间为500小时。
　　 可以清楚地看出，与普通不锈钢相比，超级奥氏体不锈钢有着非常优异的抗应力腐蚀破裂的能力。

超级不锈钢是一种特种的不锈钢，首先在化学成分上与普通不锈钢304不同，是指含高镍，高铬，高钼的一种高合金不锈钢。其次在耐高温或者耐腐蚀的性能上，与304相比，具有更加的耐高温或者耐腐蚀性能，是304不可取代的。另外，从不锈钢的分类上，特殊不锈钢的金相组织是一种稳定的奥氏体金相组织。
超级马氏体不锈钢
纤维组织

超级马氏体不锈钢典型的基体金属显微组织为回火马氏体。这种低碳回火马氏体组织具有很高的强度和韧性。根据含镍量的不同、热处理条件的差异，一些牌号的超级马氏体不锈钢基体显微组织中可能会出现10%～40%的细小弥散状残留奥氏体。对于含铬16%等级的超级马氏体不锈钢，显微组织中可能出现少量的δ铁素体。为了获得理想的细晶粒回火马氏体，在钢板交货之前一般都经过淬火加回火处理。
机械性能

超级马氏体不锈钢不仅具有较好的耐腐蚀性、可焊接性，而且具有强度高和低温韧性好的特点。典型的机械性如下：
屈服应力 б0.2为550～850MPa
抗拉强度 бb 为780～1000MPa
冲击强度大于50焦耳
延伸率大于12%
焊接性能

超级不锈钢含铬13%，由于铁素体晶粒在焊接过程中粗化和硬化，而使其可焊性很差。以往，这类不锈钢的用途严格限制于非焊接零件的安装。经过冶炼工艺的不断改进，降低了马氏体不锈钢中的碳、氮、硫含量，又增加了一定量的镍（zui高含量达6.5%）和钼（zui高含量2.5%），从而开发出了超级马氏体不锈钢。这种材料在加工制造过程中又采取了特殊的工艺措施，使得新的超级马氏体不锈钢的焊接性能大大超过了传统的马氏体不锈钢。
超级马氏体不锈钢的焊接可以采用人们熟悉的焊接工艺，诸如气体保护金属极电弧焊（GMAW或SMAW），气体保护钨电弧焊（GTAW）。埋弧焊（SAW）和励磁线圈电弧焊（FAW）。对于环缝焊接可以使用GTSW、GMAW和SAW，直缝焊大多数使用SAW。但是，激光焊和电子束焊也非常有吸引力。激光焊对生产直缝焊管是一种经济的焊接方法。由于冷却速度快，在焊缝中可以获得全马氏体显微组织，从而得到很好的韧性和满意的耐蚀性。
耐蚀性能

超级不锈钢由于含碳量低，相当于提高了基体金属中含铬量的比例，所以耐腐蚀性好。
对于弱酸性腐蚀环境，超马氏体不锈钢有取代其它耐蚀合金的趋势。但是，在高温和有二氧化碳存在的腐蚀条件下，会产生一般腐蚀和局部腐蚀，在二氧化碳和硫化氢同时存在的腐蚀条件下，必须考虑在室温下产生的应力腐蚀裂纹和在高温下产生的局部腐蚀和一般腐蚀。根据腐蚀条件的不同（如CO2或CO2+H2S），开发了不同牌号的超马氏体不锈钢（含钼或不含钼）。这种超13Cr不锈钢已成功地应用于北海地区的Gullfaks油田和Asgard油田。

表8 导致裂纹的临界应力 

 *欧洲统一标准

　　硫化氢(常出现于油井和气井中)的存在会增加出现应力腐蚀破裂的风险。因为铁素体相的氢脆性，双相不锈钢，特别是经过深加工的部件，则较容易出现裂纹。在硫化氢和氯离子同时存在的情况下，不锈钢出现应力腐蚀破裂的危险性就更大。而超级奥氏体不锈钢在此类“酸性”环境中是具有很强的抗应力腐蚀破裂能力的。NACE MR0175－95是专门为油气生产中，针对硫化应力腐蚀破裂问题如何选材所制定的标准。此标准中包括了254SMO，而且也同时包括了退火和冷加工状态。所容许的zui大硬度值(35 HRC)也比普通型奥氏体不锈钢 (22 HRC)要高的多。从这一点看，在含有大量硫化氢，zui恶劣的油气环境中，超级奥氏体不锈钢是*的材料选择。

2.4 海水中的腐蚀
　　 导致不锈钢发生点蚀、缝隙腐蚀和应力腐蚀破裂zui常见的环境是在水中，尤其是在海水中。因为海水的氯离子含量是非常高的。由于超级奥氏体不锈钢的临界点腐蚀温度和临界缝隙腐蚀温度均非常高，见表7，说明其在海水中耐局部腐蚀的能力也是非常的强。所以含6％钼和7％钼超级奥氏体不锈钢同镍基合金一样曾广泛地被应用于海水中。由于实际情况有很大的不同，所报道的使用结果也大不相同。有的使用了几年仍状况良好，有的仅在一年之内就出现了严重的腐蚀问题。如同所有与含氯化物的水接触的不锈钢一样，决定性的因素仍是因焊接而产生的氧化物和微小的缝隙，同时残余氯含量也是一个非常重要的因素。
　　 添加到海水中用于杀死海洋微生物的氯是一种很强的氧化剂，它可轻易地使不锈钢的腐蚀电位超过其临界点蚀和缝隙腐蚀电位。
　　 在低于50℃的情况下，在干净的6钼超级奥氏体不锈钢表面不应出现任何点蚀问题。但在一些实际应用中，也有6钼超级奥氏体不锈钢在较高工作温度下具有较好使用性能的实例。限制性的因素是缝隙腐蚀。如果缝隙情况严重的话，即使在20～30℃)的温度下也会发生腐蚀。然而，至少在温度高达30℃及残余氯含量约为百万分之0.5的情况下，这种类型的不锈钢一般都是合格的。在缝隙情况很严重时(比如在某些类型的板式换热器上会发现这种情况），即使将温度一直保持在25℃以下，一般也不将6钼超级奥氏体不锈钢用于此类用途。在缝隙很严重但未添加氯的用途中，至少在35℃的温度下，6钼超级奥氏体不锈钢的使用则一直是很成功的。与本文相关的论文：焦炭化工截止阀