不锈钢选材和使用设计指南(美国)(三)

2007-08-08 11:31　来源：一大把论坛　 [评论] [大 中 小]

3.1材料选择

许多易变的因素表示腐蚀介质的特征，即化学制品和其浓度、大气状态、温度、时间，所以如果不了解介质的正确的性质，要使用材料、选择材料是困难。但是，以下可作为选择指南：

304型广泛使用的材料。在建筑中能经受一般的锈蚀，可抵抗食品加工介质浸蚀（但含有浓酸和氯化物成分的高温状态可能出现腐蚀），能抵抗有机化合物、染料和广泛的各种各样的无机化合物。304L型（低碳），耐硝酸性好，并耐用中等温度和浓度的硫酸，广泛地用作液态气体贮罐，用作低温设备（304N）、器具其它消费产品，厨房设备、医院设备、运输工具、废水处理装置。

316型比304型含有稍多的镍，并含有2%─3%的钼，耐蚀性比304型好，特别是在倾向于引起点腐蚀的氯化物介质中。316型已发展用作亚硫酸盐纸浆机，因为它耐用硫酸化合物。而且，它的用途已扩大到在加工工业中处理很多化学制品。

317型含有3%—4%的钼（在这个系列中也是所得到的较高的水平），并含有比316型较多的铬，具有更高的耐点腐蚀和裂缝腐蚀性能。

430型比304型合金含量低，用作在温和的大气中高抛光装饰用途，也可用作硝酸和食品加工设备。

410型在三种一般化用途的不锈钢中具有最低的合金含量，需要强度和耐蚀性配合的高承力部件选用，例如坚固件。410型在温和的大气中、水气中和许多缓和的化学产品介质中耐蚀。

2205型比304型和316型优越，因为他对氯化物应力腐蚀裂纹具有高的抵抗力，并具有大约两倍的强度。

表6列出AISI标准号的不锈钢在七大类腐蚀介质中有关耐腐蚀的情况。表7详细说明了各种不锈钢牌号所适用的更特殊的介质，例如酸、碱、有机物和药品。

以上对不锈钢在各种介质中可适用性的说明是根据成功使用的长期的历史作出的只作为指南。在化学成分和温度方面的小的差别（如操作时可能发生），都可能影响腐蚀率。数值有可能是相当大的。小量的氢氟酸和硫酸对在25%磷酸介质中的316型不锈钢具有重要的影响。湿度对在极浓缩的硫酸中的304和316型钢也有影响。

表6 不锈钢在各腐蚀介质中腐蚀情况

牌号	UNS牌号	缓和的气氛和清洁水	气氛		化学
牌号	UNS牌号	缓和的气氛和清洁水	工业性	海水	中性	氧化	还原
201	（S20100）	×	×	×	×	×
202	（S20200）	×	×	×	×	×
205	（S20500）	×	×	×	×	×
301	（S30100）	×	×	×	×	×
302	（S30200）	×	×	×	×	×
302B	（S30215）	×	×	×	×	×
303	（S30300）	×	×		×
303Se	（S30323）	×	×		×
304	（S30450）	×	×	×	×	×
304L	（S30403）	×	×	×	×	×
	（S30430）	×	×	×	×	×
304N	（S30451）	×	×	×	×	×
305	（S30500）	×	×	×	×	×
308	（S30800）	×	×	×	×	×
309	（S30900）	×	×	×	×	×
309S	（S30908）	×	×	×	×	×
310	（S31000）	×	×	×	×	×
310S	（S31008）	×	×	×	×	×
314	（S31400）	×	×	×	×	×
316	（S31600）	×	×	×	×	×	×
316F	（S31620）	×	×	×	×	×	×
316L	（S31603）	×	×	×	×	×	×
316N	（S31651）	×	×	×	×	×	×
317	（S31700）	×	×	×	×	×	×
317L	（S31703）	×	×	×	×	×
321	（S32100）	×	×	×	×	×
329	（S32900）	×	×	×	×	×	×
330	（N08330）	×	×	×	×	×	×
347	（S34700）	×	×	×	×	×
348	（S34800）	×	×	×	×	×
384	（S38400）	×	×	×	×	×
403	（S40300）	×			×
405	（S40500）	×			×
409	（S40900）	×			×
410	（S41000）	×			×
414	（S41400）	×			×
416	（S41600）	×
416Se	（S41623）	×
420	（S42000）	×
422	（S42200）	×
429	（S42900）	×	×		×	×
430	（S43000）	×	×		×	×
430F	（S43020）	×	×		×	×
430Se	（S43023）	×	×		×	×
431	（S43100）	×	×	×	×	×
434	（S43400）	×	×	×	×	×
436	（S43600）	×	×	×	×	×
440A	（S44002）	×			×
440B	（S44003）	×
440C	（S44004）	×
442	（S44200）	×	×		×	×
446	（S44600）	×	×	×	×	×
	（S31800）	×	×		×	×
	（S15500）	×	×	×	×	×
	（S17400）	×	×	×	×	×
	（S17700）	×	×	×	×	×

表7在各种介质中使用的不同牌号

介质

牌号

盐酸

通常不推荐使用不锈钢，除非溶液很稀，并在室温。

“混合酸”

当足够的硝酸存在时，对304和316型钢，通常没有明显的腐蚀。

硝酸

使用304L或430型钢

磷酸

对储存浓度达85%的冷磷酸和在某些设备制造过程中保存的浓度达5%磷酸，使用304型是合适的。如果氟含量不太高，316型钢更耐蚀，并且通常用作储存和制造。317型比316型钢耐蚀性稍微更好些，在浓度达85%时，316型的金属不应超过212°F（100℃），向317型的金属温度稍高些。氧化离子抑制腐蚀，可以加入其他缓蚀剂（如砷）。

硫酸

浓度超过80%在室温可以使用304型钢。硫酸含量达10%，温度达120°F（50℃），如果溶液是通风的，可以使用316型钢；如在不通气的溶液中，腐蚀就较大。温度高到150°F（65℃），浓度高达5%，可以使用317型钢。如其他材料存在时，可显著地改变腐蚀率。当有500──20000PPM小量的铜离子时，可能在中等浓度的热溶液中使用304型钢。其他的添加物可具有相反的作用。

亚硫酸

304型钢可以抗点腐蚀，特别是如果存在有一些硫酸时。在中等浓度和温度可以使用316型钢。

碱

氢氧化铵

氢氧化化钠

苛性溶液

300系列钢通常在弱碱中（如氢氧化铵）在实际上所有的浓度和温度具有良好的耐腐蚀性能。在强碱中（如氢氧化钠中）在较浓的溶液和较高的温度中，可能有些浸蚀、裂缝或腐蚀。通常纯度的苛性溶液可能含有氯化物，这会加重一种腐蚀，可能使316型像304型一样的产生点腐蚀。

有机物醋酸

在化工厂中的醋酸很少是纯的，而通常包含大量的和变化很小的组合物。304型钢用作广泛用途的设备，包括蒸馏器、便器的加热器、存放容器、热交换器、管线、阀门和泵，浓度达99%，温度达到大约120°F（50℃）。对含有100%的醋酸蒸气，304型钢也是令人满意的。而如果有小量的混浊或颜色变色，对室湿储存冰冷醋酸可能是允许的。316和317型钢具有最广泛的用途，特别是如果还存在甲酸时，或如果溶液不通气时。316型钢用作304型不能使用的深度30──99%的分馏设备，用作储存容器、泵和处理冰冷醋酸的工艺设备，这些设备如果用304型钢，会被污染。316型钢也能用作在稀薄的蒸气和高压作用下温度在120°F（50℃）以上的零件。在更严厉的腐蚀条件下，317型钢耐腐蚀性较好些。设有任何一种不锈钢在沸腾温度或在过热蒸汽温度对冰冷醋酸有足够的耐蚀性。

醛

304型钢通常是适用的

胺

通常316型比304型好

醋酸纤维素

低温用，304型钢是适用的；而高温用，需要使用316和317型钢。

柠檬酸

甲酸和洒石酸

在中等温度可使用304型钢，而在温度达到沸腾温度，在所有的浓度下，316型钢是鸸蚀的。

酯类

从腐蚀观点看，酯类与有机酸类似。

酯肪酸

温度达到大约300°F（150℃），304型能耐酯肪酸腐蚀，而温度在300─500°F（150─260℃），需要316型钢，在更高的温度，需要用317型钢。

颜料载体

如果纯正的颜色和没有污染是很重要的，可能需要使用316型钢。

介质

牌号

酞酸酐

通常使用316型钢制作反应器、分馏塔、分离器、隔板、盖板和管

脂肪酸盐

304型用作喷雾塔这样的部件，而316型钢适合作喷咀和为了减少变色产品而作的薄片烘干传动带。

合成洗涤剂

316型用作酯肪酸加速氢化作用的预热器、管、泵和反应器，以便获得硫化的高分子乙醇的盐。

妥尔油

（纸浆和造纸工业）

304型钢只限于用在妥尔油蒸馏用途。高树脂蒸汽可以用带有钼含量最低为2.75%的316L型钢处理。316型钢也可用在温度达475°F（245℃）的腐蚀性更强的高酯肪酸蒸汽中。而在更高的温度就需要317型钢。

焦油

焦油含量设备几乎所有的都是316型钢，因为煤焦油具有高的氯含量。304型钢不具有足够的耐点腐蚀性。

尿素

通常需要的是316L型钢。

药品

通常选用316型钢，制作与生产有关的所有零件，因为这种钢的特有的耐蚀性和对产品纯度有较大的保证。

使用试验是, 鉴定评价材料的最可靠的试验，ASTM G—4是进行这种试验的推荐方法，试验应包括操作时和停下来时的状态。例如，在停止下来时在一些过程中形成硫酸、亚硫酸和多连硫酸的冷凝物可能比过程本身的流体腐蚀更厉害。试验应在预先考虑的最恶劣的操作状态下进行。

一些标准参考书论述了腐蚀和腐蚀控制，包括Vhlig的腐蚀手册，Laque和Copson的金属和合金的耐腐蚀，Fontana和Greens的腐蚀工程，铁镍钼公司的耐腐蚀指南，由国家腐蚀工程师学会测量的腐蚀数据，和ASM的金属手册、腐蚀数据、规范及与不锈钢有关的推荐方法，不能避免所有介质的腐蚀。例如，不锈钢在高温还原性介质中（如50%硫酸氢氟酸）表现很差。所经受的腐蚀浸蚀是在整个金属表面上破坏保护薄膜。

不适用的不锈钢极少，并且通常被取消了。腐蚀的类型很可能与点腐蚀、裂缝腐蚀、应力腐蚀开裂和晶间腐蚀无关。

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