不锈钢管国内外标准比较幻灯片(经典).ppt

1,国内外不锈钢管标准比较,结合讲解不锈钢管制造工艺 XX不锈钢管有限公司 总工程师xx,电棍 wenku1,2,一中国标准体系,不锈钢钢号表示方法和比较： 1中国不锈钢牌号,中国的不锈钢和耐热钢牌号采用规定的合金元素符号和阿拉伯数字表示。一般在牌号的第一位用一位阿拉伯数字表示平均含碳量，（以千分之几表示），当含碳量上限小于等于0.08%时以“0”表示含碳量，GB/T20878-2007规定按“06”表示；如0Cr18Ni9的碳含量为0.08%,一般在0.04-0.08%,中限为0.06%,新标准按“06Cr19Ni10”表示.又如1Cr18Ni11Ti的碳含量为0.04-0.10%，平均含量为0.07%，新标准为07Cr19Ni11Ti。,3,1中国不锈钢牌号,当含碳量上限小于等于0.03%时（超低碳）以”00”表示含碳量， GB/T20878-2007规定按“022”表示，如“00Cr19Ni10”改为“022Cr19Ni10”，碳含量一般为0.015-0.030%，中限为0.022%； 合金元素平均含量用数字表示，当合金元素平均含量小于1.5%时，牌号中仅表明元素符号,一般不表明含量；如GB/T14976 0Cr18Ni9的铬含量为17-19%，GB20878 06Cr19Ni10的铬含量为18-20%。,4,中国不锈钢牌号,美国牌号 中国牌号 中国新牌号 304 0Cr18Ni9 06Cr19Ni10 304H 1Cr18Ni9 07Cr19Ni10 304L 00Cr19Ni10 022Cr19Ni10 316 0Cr17Ni12Mo2 06Cr17Ni12Mo2 316L 00Cr17Ni14Mo2 022Cr17Ni12Mo2 310S 0Cr25Ni20 06Cr25Ni20 316N 0Cr17Ni12Mo2N 06Cr17Ni12Mo2N 317 0Cr19Ni13Mo3 06Cr19Ni13Mo3 317L 00Cr19Ni13Mo3 022Cr19Ni13Mo3 321 0Cr18Ni10Ti 06Cr18Ni11Ti 347 0Cr18Ni11Nb 06Cr18Ni11Nb,5,中国不锈钢管标准,GB/T17395-1998无缝钢管尺寸、外形、重量及允许偏差 GB/T21835-2008焊接钢管尺寸及单位长度重量 GB/T14975-2002结构用不锈钢无缝钢管 GB/T14976-2002流体输送用不锈钢无缝钢管 GB/T13296-2007锅炉、热交换器用不锈钢无缝钢管 GB/T9948-2006石油裂化用无缝钢管 GB/T5310-1995高压锅炉用无缝钢管 GB/T12771-2008流体输送用不锈钢焊接钢管 GB/T21833-2008奥氏体-铁素体双相不锈钢无缝钢管 GB/T21832-2008奥氏体-铁素体双相不锈钢焊接钢管 HG/T20537.4-1992化工装置用奥氏体不锈钢大口径焊接钢管技术条件 YB/T2008-1980不锈钢无缝钢管管坯,6,中国不锈钢标准体系,国家标准 （GB，GB/T） 行业标准（YB/T，JB/T，CJ/T等） 地方标准 (DB/T) 企业标准 (QB/T) 强制性标准 推荐性标准,7,表1.不锈钢和耐热钢牌号对照,8,表2.不锈钢和耐热钢牌号对照,9,2美国不锈钢牌号：,SAE美国汽车工程师协会和ASTM美国材料与试验协会的“金属与合金统一数字代号体系”（UNS体系）与美国钢铁协会AISI体系的不锈钢牌号见表3： 表3,10,表3 美国不锈钢牌号 表示方法,11,二美国不锈钢管标准体系,第一层次： ASTM A999/A999M-2004 合金及不锈钢管通用要求标准规范 ASTM A1016/A1016M-2004 铁素体合金钢和奥氏体合金钢管子通用要求,12,美国不锈钢管标准体系,第一层次： 美国不锈钢无缝钢管的尺寸规格主要依据美国机械工程师协会标准ASME B36.10M-2004“焊接和无缝钢管”。该标准规定了钢管的外径系列和各外径钢管的壁厚系列，以及单位长度钢管的重量。 ASTM A530/A530M-2003 “专门用途碳钢和合金钢公称管通用要求标准技术条件”； ASTM A450/A450M2004 “碳素钢管、铁素体合金钢管及奥氏体合金钢管一般要求规格”,13,美国不锈钢管标准体系,第二层次： 美国不锈钢无缝钢管的化学成份和技术要求主要依据美国材料与试验协会标准： ASTM A269/A269M-2004 普通无缝和焊接奥氏体不锈钢管规范； ASTM A268/A268M-2005a 普通无缝和焊接铁素体和马氏体不锈钢管规范； ASTM A789/A789M-2005b 普通无缝和焊接铁素体/奥氏体不锈钢管规范； ASTM A632-2004 普通无缝和焊接奥氏体不锈钢管（小直径）规范；,14,美国不锈钢管标准体系,第三层次： 美国各种特殊要求不锈钢管依据以下标准： ASTM A312/A312M-2006“无缝焊接冷加工奥氏体不锈钢管规范”； ASTM A213/A213M2004“无缝铁素体和奥氏体合金钢锅炉管、过热器管和热交换器管标准规范”； ASTM A249/A249M2004“焊接的奥氏体钢锅炉、过热器、热交换器和冷凝器管规范” ASTM A250/A250M2005“锅炉和过热器用电阻焊铁素体合金钢管规格” ASTM A2702003“卫生用奥氏体不锈钢无缝和焊接钢管” ASTM A335/A335M2006“高温用无缝铁素体合金钢管规范” ASTM A358/A358M2005“高温设备与通用设备用电熔焊奥氏体铬镍不锈钢管规规范” ASTM A376/A376M2006“高温中心站用无缝奥氏体钢管规范” ASTM A409/A409M2005“腐蚀或高温下使用的大直径奥氏体焊接钢管规范” ASTM A688/A688M2004“给水加热器用奥氏体不锈钢焊接管规范” ASTM A814/A814M2005“冷加工焊接奥氏体不锈钢管规范”,15,美国不锈钢管标准体系,美国不锈钢管标准应分为三个层次，第二层次比第一层次严，第三层次比第二层次严；据用户要求，如用户要求执行第三层次的标准，我们应按第三层次的标准组织生产，某些要求在第三层次标准中不明确的应执行相关的第一、二层次的标准，如化学成份往往在第二层次的标准中规定得较详细，而尺寸规格往往在第一层次的标准里规定得较详细。,16,美国标准化相关机构,AISI 美国钢铁学会 ANSI美国国家标准学会 API 美国石油学会 ASME美国机械工程师学会 ASTM美国材料与试验学会 AWS 美国焊接学会 ASM美国金属学会 ACI美国铸造学会 SAE美国汽车工程师协会 ASTM （钢铁标准的分类号是“A”，试验方法分类号为“E” ASTM A213/A213M-2004锅炉、过热器和换热器用无缝铁素体和奥氏体合金钢管 ASME （钢铁标准的分类号是“SA”，试验方法分类号为“E” ASME SA213/SA213M-2004锅炉、过热器和换热器用无缝铁素体和奥氏体合金钢管 采用英制单位和SI单位（国际单位制）的双重单位标准,17,3日本不锈钢钢牌号,日本常用标准为JIS标准，即日本工业标准委员会标准，如： 配管用不锈钢管SUS304TP牌号中S：Steel(钢 )；U：Use(用途)；S：Stainless(不锈钢)；T：Tube(管)；P：Pipe(管)； 机械结构用不锈钢管SUS304TKA牌号中S：Steel(钢 )；U：Use(用途)；S：Stainless(不锈钢)；T：Tube(管)；K：(结构)； 其他不锈钢管牌号含义如下： 不锈钢清洁管SUS304TBS牌号中S：Steel(钢 )；U：Use(用途)；S：Stainless(不锈钢)；TB：Tube(管)；S：Sanitary(清洁)； 锅炉及热交换器用不锈钢管SUS304TB牌号中S：Steel(钢 )；U：Use(用途)；S：Stainless(不锈钢)；T：Tube(管)；B：Boiler(锅炉) 配管用电弧焊大口径不锈钢管SUS304TPY牌号中S：Steel(钢 )；U：Use(用途)；S：Stainless(不锈钢)；T：Tube(管)；Y：（焊接）,18,日本标准化相关机构,日本工业标准 JIS 日本轻金属工业协会 LIS 日本无损检验协会 NDIS JIS 日本工业标准（目前共有18类部门）与我们钢铁有关的：JIS G（钢铁）、JIS K（化学）、JIS Z（包括试验方法、焊接等），按JIS标准内容的性质分为：产品标准、试验方法标准、基础标准。,19,4.德国不锈钢牌号,德国DIN标准的不锈钢钢牌号表示方法： X表示为高合金钢；随后是表示钢平均含碳量为万分之几的数字和按含量多少依次排列的合金元素的化学符号； 最后是标明合金元素含量的平均百分值（按四舍五入化为整数） 例X10CrNi188-(C)为0.10%；（Cr）为18%；（Ni）为8%的不锈钢。,20,德国标准化机构,DIN德国工业标准委员会 DIN与欧洲标准EN和国际标准ISO的关系 CEN欧洲标准化委员会 DIN EN代替了DIN标准 SEL联邦德国（钢铁学会）钢铁交货条件 SES德意志民主共和国钢铁标准目录 SEW联邦德国钢铁工程师协会钢铁材料篇 VDI联邦德国工程师学会,21,欧盟标准,美标 欧标钢名 欧标钢号 304 X5CrNi18-10 1.4301 304L X2CrNi19-11 1.4306 304H X6CrNi18-10 1.4948 304N X5CrNi19-9 1.4315 316 X5CrNiMo17-12-2 1.4401 316L X2CrNiMo17-12-2 1.4404 316H X3CrNiMo17-13-3 1.4436 316LN X2CrNiMoN17-13-3 1.4429,22,欧盟标准,美标 欧标钢名 欧标钢号 前苏联 321 X6CrNiTi18-10 1.4541 08X18H10T 321H X7CrNiTi18-10 1.4541 12X18H11T 347 X6CrNiNb18-10 1.4550 08X18H12 310 X15CrNi25-21 1.4821 20X25H20C2 310S X12CrNi23-21 1.4845 10X23H18 S31803 X2CrNiMoN22-5-3 1.4462 430 X6Cr17 1.4016 12X17,23,5英国不锈钢牌号,第一位数字为3和4，其中 3-为奥氏体不锈钢系列。 4-为马氏体和铁素体不锈钢系列。 第二、三位数字表示不同组别的顺序号，并且多数常用牌号与美国钢铁协会（AISI）的数字体系一致。 第四位数字“S”为该类钢广义的特征（S为“Stainless”的第一个字母） 第五、六位数字表示基本成份相同的钢组中不同牌号的区分号。,24,表4。英国不锈钢管牌号,25,6。其他国外标准,法国标准（NF） 波兰标准（PN，PKN） 澳大利亚标准（SAA） 瑞士标准（SNV，VSM） 俄罗斯标准(),26,7国际标准化机构,ISO 国际标准化组织 IEC 国际电工委员会标准 CEE 国际电气设备管制委员会标准 ICAO国际民用航空组织标准,27,9. 表5 各标准试验方法比较,28,9. 表6 各标准试验方法比较,29,各标准试验方法比较,表示标准规定必需做的试验。 表示双方协商或对方要求时才做试验。 表示水压试验可用超声波或者涡流探伤试验代替。 对于304H、316H、347H必须进行晶粒度检验。 外径小于101.6mm的管子仅依订货协议船用管需要进行晶间腐蚀试验。,30,二. ASME B36与GB/T17395比较,ASME B36.10M-2004“焊接无缝钢管”与GB/T17395-1998“无缝钢管尺寸、外形、重量及允许偏差”相比较如下： 1外径：GB/T17395外径有3个系列，ASME B36.10M的外径相当于GB/T17395的系列1。 2壁厚：GB/T17395标准对每一个外径规定了多个壁厚，但多个壁厚之间缺乏内在连系；但ASME B36.10M标准对每一个外径也规定了多个壁厚，但其中一个壁厚为标准壁厚STD、一个加厚壁厚（XS）、一个特厚壁厚（XXS）；并规定了Schedule40、Schedule80、Schedule120、Schedule160的多个等级壁厚，对于不同的直径的钢管，同一级别的壁厚，可以承受差不多的流体压力，以便使用者选用。,31,二ASME B36与GB/T17395比较,3重量 GB/T17395规定的重量计算公式： W=（3.14159/1000）（D-S）S-(3) 式中：W钢管理论重量，/m； -钢的密度，/dm3； D钢管公称外径，mm； S钢管公称壁厚，mm。 ASME B36.10M规定的重量计算公式： W=0.0246615（D-S）S-(4) 式中：W钢管理论重量，/m； D钢管公称外径，mm； S钢管公称壁厚，mm。 其实二个公式是一样的,如果把碳钢的密度7.85/dm3代入: 3.141597.85/1000=0.0246615-(5) 4.允许偏差应执行ASTM A269、ASTM A268、ASTM A789或GB/T14976.。,32,3重量,而对于1Cr18Ni9(302),0Cr18Ni9(304), 0Cr18Ni11Ti(321),1Cr18Ni9Ti的计算公式应为: W=0.024913（D-S）S-(6) 而对于0Cr25Ni20(310S),0Cr17Ni12Mo2(316),0Cr18Ni11Nb(347), 00Cr17Ni14Mo2(316L) 的计算公式应为: W=0.02507（D-S）S-(6),33,表7 各牌号不锈钢管的密度，单位/dm3,34,重量计算,而对于1Cr18Ni9(302),0Cr18Ni9(304), 0Cr18Ni11Ti(321),1Cr18Ni9Ti的计算公式应为: W=0.024913（D-S）S 而对于0Cr25Ni20(310S), 0Cr17Ni12Mo2(316),0Cr18Ni11Nb(347), 00Cr17Ni14Mo2(316L) 的计算公式应为: W=0.02507（D-S）S,35,三GB/T14976和GB/T14975标准比较,GB/T14976-2002“流体输送用不锈钢无缝钢管”和GB/T14975-2002“结构用不锈钢无缝钢管”的最大差别是：流体输送用不锈钢无缝钢管应逐根进行液压试验或超声速检验、涡流检验；GB/T14975-2002“结构用不锈钢无缝钢管”规定根据需方要求，并在合同中注明才做液压试验或超声速检验、涡流检验；试验方法同GB/T14976-2002“流体输送用不锈钢无缝钢管”。,36,不锈钢管生产工艺流程,37,四 无损检测,液压试验按GB/T241“金属管液压试验方法”进行，试验压力按（1）式计算， P=2SR/D-（1） 式中P-试验压力，单位为兆帕（MPa）， 1MPa=106 Pa，1 Pa=1N/m2， 1MPa=1N/mm2； S-钢管的公称壁厚，单位为毫米（mm）； D-钢管的公称外径，单位为毫米（mm）； R-允许应力，规定为抗拉强度的40%，单位为兆帕（MPa）；其数值接近钢管规定非比例伸长应力p0.2/MPa，详见表3。,38,钢管允许使用压力的计算,如一根不锈钢管,外径为219,壁厚6mm，计算该钢管能承受多少压力的流体？ P=2SR/D-（1） 试验压力： 无缝管 520 0.4 MPa 允许使用压力： MPa 焊管 205 0.5=5.62 MPa,39,钢管允许使用压力的计算,1Pa=1牛顿/平方米 1MPa=1牛顿/平方亳米 1公斤力=10牛顿 1大气压=1公斤力/平方厘米 1MPa=10大气压 1大气压=10米高水柱压力 1MPa=100米高水柱压力,40,钢管允许使用压力的计算,P=2SR/D-（1） GB/T14976 ： 水压试验压力=2*壁厚 *520*0.4/外径 20 MPa GB/T12771、HG20537、 GB13296 20Mpa ASTMA312、ASTM A530、ASTMA999 19 MPa ASTMA213、ASTMA10167MPa 水压试验压力=2*壁厚*205*0.5/外径,41,钢管允许使用压力的计算,BS EN10216、BS EN102177MPa、 GB9948、GB531020 Mpa 水压试验压力=2*壁厚*205*0.7/外径 GB/T12771 水压试验压力=2*壁厚*205*0.5/外径 10 Mpa 允许使用压力： ,42,表8 主要钢种的抗拉强度,43,表9. 各标准规定的水压试验压力,44,表10 各标准规定的水压试验压力,45,四 无损检测,在液压试验下，应保证耐压时间不少于5s，钢管不得出现漏水或渗渗漏。 如果安全系数为1.5，管内流体允许使用压力P1： P1=P/1.5-（2） 供方可用超声波检验或涡流检验代替液压试验。液压试验压力除以安全系数即为工程允许使用压力。 GB/T14976-2002“流体输送用不锈钢无缝钢管”和GB/T14975-2002“结构用不锈钢无缝钢管”的尺寸、外形和其他技术要求都相同。,46,四 无损检测,超声波检验按GB/T5777-1996“无缝钢管超声波探伤检验方法”执行。定向发射的超声波束在管中传播时遇到缺陷，既产生波的反射又产生波的衰减。经过探伤仪的信号处理，如采用反射法探伤可获得缺陷晶体的回波信号，如采用穿透法探伤可凭借透过波的衰减程度获得缺陷信号。二者均可由仪器给出定量的缺陷指示。,47,四 无损检测,超声速探头可以实现电能和声能之间的相互转换。利用压电效应或电磁效应原理可在管内激发出不同类型的超声波。探伤仪应为脉冲反射式多通道或单通道超声波探伤仪。探头的工作频率可在2.5MZ10MZ之间选择。人工缺陷晶体对比试样刻槽深度为钢管公称壁厚的12.5%，人工缺陷见图1。,48,四 无损检测 图1超声波检验人工缺陷对比试样上是矩形槽口，下是V形槽口,49,四 无损检测,涡流检验按GB/T7735-1995“钢管涡流探伤检验方法”执行，涡流探伤是以电磁感应原理为基础，当钢管经过通以交流电的线圈时，钢管表面或近表面有缺陷部位的涡流将发生变化，导致线圈的阻抗或感应电压产生变化，从而得到关于缺陷的信号，从信号的幅值及相位等，借助于对比试样人工缺陷与自然缺陷显示信号的幅值对比，可以对缺陷进行判断，详见图2。采用槽为对比试样时，槽的深度为钢管厚度的12.5%，槽的长度不小于50毫米，槽的宽度不大于槽的深度。,50,四 无损检测,图2穿过线圈式涡流探伤技术简图 左是次级线圈1，中是初级线圈，右是次级线圈2，这是多线圈方案,51,五不锈钢耐腐蚀原理：,1不锈钢为什么不生锈？ （1）钢铁生锈是钢铁与大气中的氧作用，在表面形成了Fe2+、 Fe3+没有保护性的疏松且易剥落的富铁氧化物，也就是铁的生锈，当钢中含铬量12%后，钢的表面自动形成一种厚度非常簿（约定210-6510-6mm）的无色、透明且非常光滑的一层富铬的氧化物膜，这层钝化膜的形成防止了钢的生锈。,52,1不锈钢为什么不生锈？,（2）不锈钢的耐腐蚀性能是很好的，0Cr18Ni9（304）由于钢中含有18%的铬，铬是发挥耐腐蚀性能的主要元素，在使用过程中管道内壁形成一层极薄的氧化铬薄膜，该薄膜阻止金属继续氧化，故不锈钢有很强的耐腐蚀性能，不仅能承受水和空气的腐蚀，而且可以承受弱酸弱碱的腐蚀。从理论上讲在任何位置，铬的含量不能低于13%，这样才能确保不锈钢的耐腐蚀性能。,53,图3 不锈钢表面钝化膜示意图 （注：钝化膜的厚度可随不锈钢的化学成分和周围介质环境的不同而有所变化）,54,2奥氏体钢和铁素体钢：,304钢的镍（Ni）含量是 810，镍是促进钢的奥氏体化元素，304不锈钢中镍含量达到8%，才能保证不锈钢为奥氏体钢，所谓奥氏体钢就是在高温下和在低温下钢都是奥氏体组织，也就是钢从高温冷却到低温时或低温加热到高温时，钢不会发生相组织的变化。,55,2奥氏体钢和铁素体钢：,所谓奥氏体组织是指钢中铁原子和碳原子之间的排列方式；奥氏体组织是面心立方结构，在一个立方体中，铁原子占据立方体的8个角，（81/8=1）碳原子占据立方体六个面的中心（1/26=3）；铁素体组织是体心立方结构，铁原子占据立方体的8个角（81/8=1），碳原子占据立方体的正中心（1）。详见图4、图5 。具有体心立方的铁素体金属晶体中，有68%的体积被原子所占据；具有面心立方的奥氏体金属晶体中，有74%的体积被原子所占据。,56,2奥氏体钢和铁素体钢：,一般碳钢，高温时是奥氏体组织，低温时是铁素体组织。奥氏体组织排列紧凑，密度高；铁素体组织排列松散，密度低。从奥氏体变成铁素体，体积膨胀，反之体积收缩。原子个数之比，在奥氏体中碳原子：铁原子=3：1；而铁素体中碳原子：铁原子=1：1 。如钢在冷却时发生奥氏体向铁素体转变，就会有碳原子往晶界析出。保证奥氏体不锈钢中的镍含量，确保钢为奥氏体钢，高温低温都是奥氏体组织，不会向晶界析出碳原子。,57,奥氏体钢和铁素体钢：,58,3。晶间腐蚀,不锈钢沿晶粒间界优先受到腐蚀，如图6、图7,晶间腐蚀主要是由于不锈钢经4508500C敏化温度，沿钢的晶界会有富铬的碳化物（Cr23C6）的析出，导致晶界铬的贫化而引起的。,59,60,61,3。晶间腐蚀,304钢中要求C0.08，碳含量减少，可以减少冷却时碳原子向晶界析出。当碳原子在晶界析出时，碳原子和铬原子结合成而成碳化铬，这样当晶界中能与氧生成氧化铬薄膜的铬含量低于13%时，促使晶界的铬含量贫化，铬含量太低，不能避免氧和铁结合氧化和腐蚀，即形成晶间腐蚀。,62,3。晶间腐蚀,按GB/T4334.5“不锈钢硫酸-硫酸铜腐蚀试验方法”规定执行。晶间腐蚀试验是把不锈钢试样埋入铜屑中，在硫酸+硫酸铜+铜屑溶液中沸腾16小时，观察有无晶间腐蚀倾向。,63,4不锈钢点蚀：,64,4不锈钢点蚀：,65,4不锈钢点蚀：,钢表面的钝化膜由于钢中存在缺陷、夹杂和溶质不均匀性，使钝化膜在这些地方较为脆弱，在含有卤素离子，如Cl、Br、F等的水溶液介质中，钝化膜容易被破坏，破坏的部分便成为活化的阳极，周围区成为阴极区，阳极的面积非常小时，阳极的电流密度很大，活性溶解加速，遂成为许多针状小孔，成为“点蚀”。由于Cl与金属离子M+的结合键较强，因而是侵入钝化膜的有效离子，Cl的离子半径小，形成强酸溶解钝化膜，从而强烈地吸附在金属表面，Cl与O2交换使膜中产生空位。,66,4不锈钢点蚀：,铬的增加，可以增加钝化膜中的铬含量，使钝化膜的化学稳定性增加。钝化膜下镍的富集，可以避免钝化膜的还原，从而提高膜的稳定性。钼又富集在靠近基体的钝化膜中，从而提高了钝化膜的稳定性。,67,5应力腐蚀,在应力与介质共同作用下而引起的一种局部破坏，常见的穿晶型应力腐蚀见图10。,68,5应力腐蚀,69,5应力腐蚀,ASTM A269规定，对用于某些腐蚀性介质，尤其是氯化物，可能出现应力腐蚀的，可以规定TP304L、TP316L、TP321、TP347、和TP348的管子是消除应力退火的状态交货。在拉伸应力作用下，位错沿着滑移面运动至金属表面，使表面钝化膜产生局部破坏，有膜和无膜金属间形成微电池，作为阳极的裸金属产生阳极溶解从而发生应力腐蚀破坏。一般用在600C以上中性氯化物溶液中的18-8型奥氏体不锈钢容易发生应力腐蚀,70,71,6. 耐腐蚀试验,ASTM A269规定，对用于某些腐蚀性介质，尤其是氯化物，可能出现应力腐蚀的，可以规定TP304L、TP316L、TP321、TP347、和TP348的管子是消除应力退火的状态交货。,72,6缝隙腐蚀,缝隙腐蚀是指在金属构件发生斑点状或溃疡形的宏观蚀坑，常发生在垫圈、铆接、螺钉连接的接缝处，搭接的焊接接头、阀坐、堆积的金属片间等处。缝隙处被腐蚀产物覆盖以及介质扩散受到限制，导致该处的介质渗透,73,0Cr18Ni9 降低碳量提高耐蚀性 00Cr19Ni10 0Cr18Ni9 加Mo、Cu、Ti提高抗还原性酸的能力 00Cr17Ni14Mo2、00Cr18Ni14Mo2Cu2Ti 0Cr18Ni9 加Ti、Ni稳定碳化物，提高抗晶间腐蚀的能力 0Cr18Ni9Ti 、1Cr18Ni9Ti、1Cr18Ni11Nb 0Cr18Ni9 加Mo、Cu、Ti提高抗还原性酸的能力 1Cr18Ni12Mo2Ti、1Cr18Ni12Mo3Ti、 0Cr18Ni12Mo2Cu2,74,相脆化,相是既硬又脆且富铬的金属间化合物，其周围常常是贫铬区，一般认为，在5000C9000C长时间加热有利于相的形成，凡铁素体形成元素都能加速相的析出，其中以Cr、Mo、Si、Ti、Nb等元素影响较为强烈，而奥氏体形成元素Ni等可阻止相析出。相本身硬度高达HRC68以上，而且多半分布在晶界，这样，不但降低材料的塑性和韧性，而且增大了晶界腐蚀的倾向。,75,六. 奥氏体不锈钢管标准ASTM A312与GB/T14976、12771比较,现就ASTM A312/A312M-2004“无缝和焊接的以及重度冷加工奥氏体不锈钢公称管标准技术条件”与GB/T14976-2002“流体输送用不锈钢无缝钢管”、GB/T12771-2008“流体输送用不锈钢焊接钢管”进行比较有如下差别：,76,1个别化学成份有差别：,详见表4。从表4看出，ASTM A312对P含量要求较宽，便于冶炼中更多使用高碳铬铁。ASTM A312对超低碳不锈钢的C含量要求较宽。ASTM A312对含N钢的N含量要求低，这样在气体充氮后的氮化铬的加入量可较少。以上三点可大大降低冶炼成本。,77,表11 ASTM A312与GB/T14976奥氏体不锈钢管主要品种化学成份比较,78,六奥氏体不锈钢管标准ASTM A312与GB/T14976比较,2ASTM A312规定了GB/T14976没有的16个品种的化学成份：TP348、TP XM-10、TP XM-11、TP XM-19、TP XM-29、S31254、S31725、S31726、S30600、S20400、S32654、S35045、N08367、N08926、N08904。这16个钢种中有12个含N钢种，反映了以N代Ni倾向,以及超低碳、高镍、高铬、高钼、高锰、高性能的钢种，详见表5 。,79,表12 ASTM A312中GB/T14976所没有的品种,80,表13 ASTM A312中GB/T14976所没有的品种,81,六。ASTM A312与GB/T14976、12771比较 表14 3.性能要求上有差别:,82,翻边试验,ASTM A269对焊接不锈钢管要求每批取一试样做翻边试验，在ASTM A450/A450M-2004标准中具体描述了翻边试验内容：“令一段管子向外翻边，翻至与管体垂直，此时，不得开裂或显示有在产品标准中予以拒收的缺陷。对于奥氏体钢，翻边宽度均应不小于外径的15%”,83,六。ASTM A312与GB/T14976、12771比较 表15,84,耐腐蚀试验,GB/T14976要求：奥氏体型和奥氏体铁素体型双相不锈钢管应进行晶间腐蚀试验，晶间腐蚀试验方法按GB/T4334.14334.6的规定，如未明确，按GB/T4334.5“不锈钢硫酸-硫酸铜腐蚀试验方法”规定执行。晶间腐蚀试验是把不锈钢试样埋入铜屑中，在硫酸+硫酸铜+铜屑溶液中沸腾16小时，观察有无晶间腐蚀倾向。而ASTM A312/A312M只在采购方在询价书、合同及订货单中有规定时，材料需经晶间腐蚀试验合格。,85,六。ASTM A312与GB/T14976、12771比较 表16,86,六. ASTM A312与GB/T14976、12771比较 表17 4.热处理工艺有差别:,87,六.ASTM A312与GB/T14976、12771比较,奥氏体不锈钢固溶化热处理是把不锈钢加热到固溶化温度，把碳溶解在奥氏体晶格，然后快速冷却，冷却时碳来不及从奥氏体中析出，钢质比较软；如果缓慢冷却，碳化物析出来，钢就变得很硬。ASTM A312规定的热处理制度见表17，从表10可以看出，ASTM A312规定的最低固溶化温度比GB/T14976推荐的最低固溶化温度高，为的是使碳在奥氏体中充分溶解。,88,ASTM A312规定的热处理制度,ASTM A269/A269M规定了TP321（0Cr18Ni10Ti）、TP347（0Cr18Ni11Nb）、TP348（0Cr18Ni10TaNbCo）当采购方有规定时，在固熔化热处理后应进行稳定化热处理，稳定化热处理温度应低于初次固熔化热处理，此时有利于形成TiC、NbC，避免晶格铬贫化，以提高耐晶间腐蚀性能。对此，在采购坯料时应给予要求。这些要求同GB/T14976是有差别的。,89,表18 ASTM A312规定的热处理制度,90,5尺寸偏差： 从表11可以看出，ASTM A312比GB/T14976外径和壁厚的允许偏差小。 表19 ASTM A312与GB/T14976尺寸及允许偏差比较,91,六.ASTM A312与GB/T14976、12771比较,ASTM A312在订货单中规定时才做以下试验: 1.钢管成品分析(区别于熔炼分析) 2.横向拉伸试验(区别于纵向拉伸试验) 3.压扁试验 4.浸蚀试验:在一端或两端横截面上进行,证明无夹层和裂纹。 5.稳定化热处理。 6.晶间腐蚀试验。 7.焊缝损耗试验。在37%浓度的盐酸溶液中沸腾，能去除40%-60%的母材厚度，焊缝的损耗不超达母材损耗的1.25倍.,92,七.固溶,所谓奥氏体组织是指钢中铁原子和碳原子之间的排列方式；奥氏体组织是面心立方结构，在一个立方体中，铁原子占据立方体的8个角，（81/8=1）碳原子占据立方体六个面的中心（1/26=3）；,93,七. 固溶,94,七. 固溶,一般碳钢，高温时是奥氏体组织，低温时是铁素体组织。奥氏体组织排列紧凑，密度高；铁素体组织排列松散，密度低。从奥氏体变成铁素体，体积膨胀，反之体积收缩。,95,七. 固溶,原子个数之比，在奥氏体中碳原子：铁原子=3：1；而铁素体中碳原子：铁原子=1：1 。如钢在冷却时发生奥氏体向铁素体转变，就会有碳原子往晶界析出。保证奥氏体不锈钢中的镍含量，确保钢为奥氏体钢，高温低温都是奥氏体组织，不会向晶界析出碳原子。,96,七.固溶,铁素体组织是体心立方结构，铁原子占据立方体的8个角（81/8=1），碳原子占据立方体的正中心（1）。详见图4、图5 。具有体心立方的铁素体金属晶体中，有68%的体积被原子所占据；具有面心立方的奥氏体金属晶体中，有74%的体积被原子所占据。,97,七.固溶,随着温度达到10500C，原子振动加快，奥氏体晶粒体积扩大，碳原子很容易溶解入奥氏体晶粒，随着水冷而快速冷却，奥氏体晶粒快速收缩，碳原子来不及从奥氏体中离开，固溶在奥氏体晶粒中，这就是固溶。,98,七. 固溶,如果缓慢冷却，碳从奥氏体晶粒中析出，在晶界中形成碳化物，如碳化铬，阻碍金属变形，因而不锈钢变得很硬。 如果快速冷却，碳原子在奥氏体晶粒内，晶界上没有碳化物，金属变形没有阻碍，因而不锈钢变得很软，韧性很好。,99,七. 固溶,如果是碳钢和低合金钢，奥氏体化后快速冷却，碳很容易从奥氏体中析出针状碳化物，阻碍金属变形，故低合金钢和碳钢奥氏体化后快冷即淬火，金属变得很硬。 如果是碳钢和低合金钢，奥氏体化后慢速冷却，碳很容易从奥氏体中析出细粒状碳化物，金属变形阻力就小，故低合金钢和碳钢奥氏体化后慢冷即退火，金属变得很软。 这正好与不锈钢固溶后情况相反。,100,七. 固溶,固溶的关键是加热和冷却。 加热时温度和时间必须足够，确保碳充分固溶到奥氏体晶粒内。 冷却时冷却要快，确保碳来不及从奥氏体中析出。 冷却要均匀，避免钢管弯曲。 如果加热时温度和时间不够，冷却时冷却得太慢，碳形成碳化物留在晶界中，就会造成晶间腐蚀。,101,晶间腐蚀,不锈钢沿晶粒间界优先受到腐蚀，如图6、图7,晶间腐蚀主要是由于不锈钢经4508500C敏化温度，沿钢的晶界会有富铬的碳化物（Cr23C6）的析出，导致晶界铬的贫化而引起的。,102,103,晶间腐蚀,304钢中要求C0.08，碳含量减少，可以减少冷却时碳原子向晶界析出。当碳原子在晶界析出时，碳原子和铬原子结合成而成碳化铬，这样当晶界中能与氧生成氧化铬薄膜的铬含量低于13%时，促使晶界的铬含量贫化，铬含量太低，不能避免氧和铁结合氧化和腐蚀，即形成晶间腐蚀。,104,七固溶.去油,油脂分二类： 第一类为皂化类脂，动植物油都属于皂化类脂。 第二类为非皂化类脂，矿物油（机油、石蜡、凡士林等）,105,七固溶.去油,动植物油的主要成分是硬脂酸脂，它可以与烧碱作用，生成肥皂和甘油。动植物油能与碱起化学反应生成皂，称皂化油。 硬脂酸脂 + 烧碱 肥皂 + 甘油 烧碱即氢氧化钠，它是脱脂液中碱性最强、皂化作用强的主要成份。,106,七固溶.去油,矿物油如机油、石蜡、凡士林等，在碱液中可以乳化，钢管表面的油膜可以变成很多极细小的油珠，均匀地分散在碱溶液中形成乳状物。在碱液中加入肥皂、水破璃，可以提高乳化除油的效率。,107,“钢管酸洗和去油操作规程”中规定：,3.6“配碱槽：在塑料碱槽缸里先加入约半槽清水，然后加入固体烧碱（NaOH）使其浓度达1825%，然后用蒸汽加热使其达到80以上即可使用。”,108,“钢管酸洗和去油操作规程”中规定：,2.14“白化的钢管严禁使用有油或脏的吊绳，并且在冲洗完成后要更换经碱水中和过的干净吊绳，最后经80以上的热水槽清洗。”,109,“钢管酸洗和去油操作规程”中规定：,2.15 “脏且含油量较多的吊绳必须在碱槽里高温清洗和除油，出碱缸的吊绳必须经热水缸清洗后方可使用” 2.9 “缸面有浮油时必须及时人工清除，即用塑料盛皿将液面的浮油拽去。”,110,2.13 “去油钢管应在专用去油缸，即不适宜酸洗的“旧缸”里进行。” 碱处理-酸洗法：在不锈钢酸洗前，先对其进行碱处理，以破坏和疏松表面氧化皮，去除油污，然后进行酸洗。,“钢管酸洗和去油操作规程”中规定：,111,理想去油溶液,氢氧化钠(NaOH) 40-60克/升 碳酸钠(Na2CO3) 50-80克/升 磷酸钠(Na3PO4) 60-100克/升 80-900C 1小时,112,八(一)酸洗的目的：,热轧穿孔后荒管和中间热处理后在制品管,在冷加工之前,应清除掉内外表面的氧化铁皮。氧化铁皮的存在，一方面影响随后进行的润滑的质量，；另一方面，由于它的硬度高于基体金属，冷加工时会压入钢管表面而产生缺陷。,113,八(一)酸洗的目的：,造成加工变形时摩擦力增大，工具摩损加剧，钢管表面质量下降，使冷加工过程不能正常和有效地进行。因此，清除管料和在制品表面氧化铁皮是很重要的。 通过酸洗可以清除钢管表面的污垢，并可暴露钢管表面的缺陷，以便及时清除。,114,八(二)用硝酸和氢氟酸的混合酸液酸洗：,奥氏体不锈钢管，由于其氧化铁皮中所含的三氧化二铬（ Cr2O3），不溶于一般酸，酸洗比较困难。 当退火炉在产生CO的气氛中退火时，只生成难以脱除的黑色无光泽的膜。 当退火炉在剩余氧在0.4%以上时，容易生成较易脱除的茶色、无光泽的膜。 退火气氛中剩余氧量控制在3.5-4.0%时,氧化铁皮生成量最低,最容易酸洗去除.,115,八(二)用硝酸和氢氟酸的混合酸液酸洗：,（1) 用硝酸使铬和铁低价氧化物氧化成高价氧化物。 FeO Fe2O3 氧化亚铁 氧化铁 Cr2O3 CrO3 三氧化二铬 氧化铬 低价氧化物氧化成高价氧化物才能被酸溶解.,116,八(二)用硝酸和氢氟酸的混合酸液酸洗：,（2） 氢氟酸使铁、铬、镍的高价氧化物溶解。 Fe2O3 FeF 氧化铁 氟化铁 CrO3 CrF2 氧化铬 氟化铬 Ni NiF2 镍 氟化镍 氢氟酸可以溶解氧化铁，也可以溶解氧化铬和镍，如果氢氟酸含量太高或和氢氟酸接触时间太长，使氧化铬和镍溶解太多，造成过酸洗。,117,八(二)用硝酸和氢氟酸的混合酸液酸洗：,“钢管酸洗和去油操作规程”中规定： 2.8 “酸洗过程中应经常检查酸洗质量，防止过酸和欠酸，新缸和薄壁管，酸浸开始1520分钟时必须起吊或钩出液面观察一次，以估计所需酸洗时间。”,118,八(二)用硝酸和氢氟酸的混合酸液酸洗：,3.3 “配新缸是按纯重量比57%HF，1215%HNO3和其余水的配比进行计算配比。计算时应注意将酸的浓度含量折算成纯100%的浓度。比重可近似按同水一样。”,119,八(二)用硝酸和氢氟酸的混合酸液酸洗：,“钢管酸洗和去油操作规程”中规定： 3.5 “在酸洗过程中，由于随着酸洗量的增加会不断消耗酸缸中的HF和HNO3的有效成分，。此必须经常添加新酸调整溶液成分，添加的HF和HNO3的比例一般可根据经验，为1：2的量添加，即HF为1，HNO3为2。如果酸洗的钢管颜色偏暗，则可适当多加些HNO3，若酸槽冒黄烟很厉害，且酸洗后的钢管白得发亮，酸洗速度又慢，可多加些HF。”,120,八(二)用硝酸和氢氟酸的混合酸液酸洗：,工艺中规定氢氟酸和硝酸有一定比例，如果硝酸比例太低，氧化亚铁并没有氧化成氧化铁，氢氟酸不能溶化氧化铁，只能溶化氧化铬和镍，在钢管表面形成酸蚀点，成为过酸洗。,121,八(二)用硝酸和氢氟酸的混合酸液酸洗：,（三） 硝酸使铬钝化 Cr Cr2O3 硝酸能使钢基钝化，生成铬和低价氧化物的保护膜。,122,八（三） 硝酸使铬钝化,钢铁生锈是钢铁与大气中的氧作用，在表面形成了Fe2+、 Fe3+没有保护性的疏松且易剥落的富铁氧化物，也就是铁的生锈，当钢中含铬量12%后，钢的表面自动形成一种厚度非常簿（约定210-6510-6mm）的无色、透明且非常光滑的一层富铬的氧化物膜，这层钝化膜的形成防止了钢的生锈。,123,八（三） 硝酸使铬钝化,不锈钢的耐腐蚀性能是很好的，0Cr18Ni9（304）由于钢中含有18%的铬，铬是发挥耐腐蚀性能的主要元素，在使用过程中管道内壁形成一层极薄的氧化铬薄膜，该薄膜阻止金属继续氧化，故不锈钢有很强的耐腐蚀性能，不仅能承受水和空气的腐蚀，而且可以承受弱酸弱碱的腐蚀。从理论上讲在任何位置，铬的含量不能低于13%，这样才能确保不锈钢的耐腐蚀性能。,124,八（三） 硝酸使铬钝化,125,（三） 硝酸使铬钝化,图1 不锈钢表面钝化膜示意图 白化酸洗的目的,是除去酸洗后残留在钢管的黑色沉淀物,即铬及镍的氧化物,使钢管表面光亮,洁白而美观。 不锈钢经钝化后大大提高钢管的耐腐蚀性能，抛光和打磨后的钢管，由城没有钝化膜，耐腐蚀性能较差。 经酸洗和钝化的钢管,应该仔细地进行水洗和高压水(6-7大气压)冲洗,去除表面的污物以及铁的氧化物.,126,八（四）及时清除沉淀物：,酸洗过程中有很多氧化铁、氟化物沉淀在酸洗槽底部，由于氧化亚铁含量太高，硝酸来不及将其转化成氧化铁，氢氟酸来不及将其溶解，将减缓酸洗速度。 “钢管酸洗和去油操作规程”中规定： 3.1 “当酸缸使用相当长一段时间以后，加酸对酸洗速度的影响已经明显没多大作用时，说明酸液中的6价氟硅酸盐和亚铁含量过高（一般酸洗量约使用一个月以上），此时必须更换配置新酸液。”,127,八(五).原料氢氟酸,氢氟酸含量35% HF 氟硅酸含量3.0% H2SiO6 硫酸(H2SO4) 2.0%,128,八(五)原料硝酸,硝酸HNO340% 亚硝酸HNO20.2% 灼烧残渣0.02%,129,过酸洗,过酸洗的钢管，表面上有点状腐蚀，出现很深的凹坑，严重者使钢管变成废品。 过酸洗是因为酸浓度过高、酸洗时间过长、钢管一部分表面蒙上一层脏物，未蒙之处有过酸洗的可能性。,130,欠酸洗,欠酸洗是钢管经过酸洗后表面上的氧化皮没有完全除净，欠酸洗是因为酸浓度过低，酸洗时间过短、钢管表面有油污。欠酸洗的缺陷是可以补救的。,131,九.ASTM A312与ASTM A213比较,ASTM A312/A312M-2004无缝和焊接的以及重度冷加工奥氏体不锈钢公称管标准技术条件是依据ASTM A999/A999M-2004 合金及不锈钢管通用要求标准规范,而ASTM A213/A213M 无缝铁素体和奥氏体合金钢锅炉管、过热器管和热交换器管标准规范是依据ASTM A1016/1016M 铁素体合金钢和奥氏体合金钢管子通用要求，因而要求是不同的。,132,1锅炉用不锈钢管牌号,ASTM A213/213M-2004“无缝铁素体和奥氏体合金钢锅炉管、过热器管和热交换器管标准规范”对应的中国国家标准为：GB/T5310-1995“高压锅炉用无缝钢管”、GB/T132961991“锅炉、热交换器用不锈钢无缝钢管”；ASTM A213与ASTM A312、GB/T5310、GB/T13296很多品种是重合的，详见表13：表中带（ ）的品种，表明在该标准中没有该品种。ASTM A213标准规定的是锅炉用钢，也是耐热钢，规定了一些含铬镍钼高的耐热钢，如310系列、309系列、317系列、带H的高碳系列，含Ti的316系列，而这些品种在ASTM A312中是没有的。,133,1锅炉用不锈钢管牌号,为了提高高温和常温下的机械强度，很多品种提高了钢中的含碳量，为避免晶间腐蚀，增加了Ti、Nb的加入量，为避免耐热钢加热时晶粒粗大，ASTM A213规定：带H 的含碳量较高的耐热钢，晶粒尺寸号不能超过No7，晶粒尺寸按ASTM E112（GB6394）试验方法测定。,134,1锅炉用不锈钢管牌号 表20 ASTM A213与ASTM A312、GB/T13296牌号比较,135,表21 ASTM A213与ASTM A312、GB/T13296牌号比较 ASTM A213 ASTM A312 GB/T13296 GB/T5310,136,表22 ASTM A213与ASTM A269、GB/T13296牌号比较 ASTM A213 ASTM A312 GB/T13296 GB/T5310,137,锅炉用不锈钢的耐热性：,抗热态氧化性：若在钢的表面形成一层致密的保护膜，那钢材就有很好的抗氧化性。耐热钢中常用Cr、Al、Si等合金元素来提高钢材的抗氧化能力，这些合金元素可以形成致密完整的氧化膜Cr2O3、Al2O3及 SiO2等。一般在钢中加入Cr18%即可使钢在10000C11000C耐氧化；加入3%4%的Al可使钢在9000C耐氧化；加入2%3%的Si可使钢在9000C10000C耐氧化。,138,不锈钢的耐热性,0Cr18Ni9 增加碳量提高强度 1Cr18Ni9 0Cr18Ni9 增Cr、Ni提高耐热性 1Cr23Ni13、1 Cr25Ni20 0Cr18Ni9 以 Mn、N代Ni,，节约Cr、Ni 1Cr17Mn6Ni5N、1Cr17Mn6Ni5N,139,锅炉用不锈钢的耐热性,热强性：就是指在高温下长时间工作时，钢材对断裂的抗力（即持久强度）；或者在高温下长时间工作时，钢材对塑性变形的抗力（即蠕变抗力）。提高钢材的热强性有3条途径： （1）固溶强化 把Mo、W等合金元素固溶到钢材的基体中，以提高原子间结合力。,140,锅炉用不锈钢的耐热性,（2）第二相强化 强化相的熔点越高，化学成份和点阵结构越复杂，稳定性就越高。对于常用的奥氏体热强钢，主要以碳化物（MC、M6C、M23C6）作为强化相的第二相。因此，为了提高热强性，希望适当提高含碳量，并同时加入Nb、V等强碳化物形成元素。 （3）晶界强化 通过控制晶粒度（一般希望为34级晶粒度）、加入硼及稀土等微量元素等方法强化晶界，以减少高温下晶界的滑动。,141,九.ASTM A312与ASTM A213比较 表23,142,九.ASTM A312与ASTM A213比较 表24,143,九。ASTM A213与ASTM312比较 表25 性能要求上有差别:,144,六。ASTM A312与ASTM A213、GB13296比较 表26,145,九. ASTM A312与ASTM A213、GB13296比较 表27 热处理工艺有差别:,146,九. ASTM A312与ASTM A213、GB13296比较 表28 表面质量要求有差别:,147,十双相不锈钢管标准ASTM A789与GB/T14976比较,所谓双相不锈钢是在它的固溶体组织中铁素体相与奥氏体相约各占一半，将奥氏体不锈钢所具有的韧性和可焊接性与铁素体不锈钢所具有的高强度和耐氯化物应力腐蚀性能结合在一起，使双相不锈钢兼有铁素体不锈钢和奥氏体不锈钢的优点。 一般用在600C以上中性氯化物溶液中的18-8型奥氏体不锈钢容易发生应力腐蚀破坏，双相不锈钢中第二相存在，对裂纹扩展起机械屏障作用，延长裂纹的扩展期。在外加应力条件下，铁素体晶粒比奥氏体晶粒滑移困难，应力腐蚀倾向小。铁素体晶粒并对奥氏体晶粒起阴极保护作用。,148,十双相不锈钢管标准ASTM A789与GB/T14976比较,钢表面的钝化膜由于钢中存在缺陷、夹杂和溶质不均匀性，使钝化膜在这些地方较为脆弱，在特定的腐蚀性溶液中容易被破坏，破坏的部分便成为活化的阳极，周围区成为阴极区，阳极的面积非常小时，阳极的电流密度很大，活性溶解加速，遂成为许多针状小孔，成为“孔蚀”。 含钼双相不锈钢具有很好的耐孔蚀性能，较高的铬含量，钼又富集在靠近基体的钝化膜中，提高了钝化膜的稳定性。,149,十双相不锈钢管标准ASTM A789与GB/T14976比较,ASTM A789/A789M-2005b“通用无缝及焊接铁素体/奥氏体不锈钢管规格”专门建立一个标准规定双相不锈钢管的规格和要求。国外双相不锈钢管发展很快，随着精炼技术的发展，已能生产出低碳、低氧、低夹杂物的高纯双相不锈钢，故ASTM A789与GB/T