不锈钢基础培训讲义

1培训讲义一．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，当含碳量上限小于等于0.03%时（超低碳）以”00”表示含碳量；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；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1：表1美国不锈钢管牌号UNS体系SAE体系AISI体系组别UNS体系SAE体系AISI体系S1××××63×沉淀硬化不锈钢S1740017-4PH630S2××××302××2××铬锰镍奥氏体不锈钢S2020030202202S3××××303××3××铬镍奥氏体不锈钢S3040030304304S4××××514××4××高铬马氏体和低碳高铬铁素体钢S4030051403403S5××××515××5××低铬马氏体钢S5010051501501举例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）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。25．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。详见表2表2英国不锈钢管牌号合金系列组别类型牌号举例30117%Cr-7Ni%301S21--表示17%Cr-7Ni%的奥氏体不锈钢30218%Cr-9%Ni-0.15%C(最大)302S25--表示18%Cr-9%Ni,≦0.12%C的奥氏体不锈钢30418%Cr-10%Ni-0.09%C(最大)304S12--表示18%Cr-10%Ni,≦0.03%C的奥氏体不锈钢30518%Cr-12%Ni-0.10%C(最大)305S19--表示18%Cr-12%Ni-≦0.10%C奥氏体不锈钢30923%Cr-15%Ni309S24--表示23%Cr-15%Ni的奥氏体耐热钢31023%Cr-20%Ni310S24--表示23%Cr-20%Ni的奥氏体耐热钢31617%Cr-12Ni%--2½%Mo316S16-表示17%Cr-12Ni%--2½%Mo-≦0.07%C奥氏体不锈钢31718%Cr-12Ni%--3½%Mo317S12-表示18%Cr-12Ni%--3½%Mo,≦0.03%C的奥氏体不锈钢32118%Cr-9%Ni-Ti-0.12%C(最大)321S20-表示18%Cr-9%Ni-Ti-≦0.12%C奥氏体不锈钢34718%Cr-9%Ni-Nb-0.09%C(最大)347S17-表示18%Cr-9%Ni-Nb-≦0.08%C奥氏体不锈钢34921%Cr-4%Ni--N349S52-表示21%Cr-4%Ni--含N奥氏体不锈钢41012%Cr-0.15%C(最大)410S21-表示12%Cr-0.09~0.15%C的马氏体不锈钢42012%Cr-012~0.4%C420S45-表示12%Cr-0.28~0.36%C的马氏体不锈钢43017%Cr430S15-表示17%Cr的铁素体不锈钢二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波检验、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”。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=106Pa，1Pa=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，不锈钢无缝钢管规定为抗拉强度的40%，其数值接近钢管规定非比例伸长应力σp0.2/Mpa，不锈钢焊接钢管规定为规定非比例伸长应力σp0.2/Mpa的50%，单位为兆帕（MPa）；详见表3。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Ｐ＝２×６×520×0.4／２１９＝１１．３９７MPa允许使用压力：3Ｐ１＝Ｐ／１．５＝７．５９８MPa焊管Ｐ＝２×６×205×0.5／２１９=5.62MPa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漏。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。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）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。超声波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2.5MZ~10MZ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。表3主要钢种的力学性能牌号AISIJISσb/Mpa40%σb/Mpaσp0.2/Mpaδ5%0Cr18Ni9TP304SUS304TP5202082053500Cr19Ni10TP304LSUS304LTP480192175350Cr17Ni12Mo2TP316SUS316TP5202082053500Cr17Ni14Mo2TP316LSUS316LTP4801921753500Cr18Ni10NTP304LNSUS304LNTP5502202454000Cr17Ni13Mo2NTP316LNSUS316LNTP550220245400Cr19Ni13Mo3TP317SUS317TP5202082053500Cr19Ni13Mo3TP317LSUS317LTP480192175350Cr18Ni10TiTP321SUS321TP52020820535图1超声波检验人工缺陷对比试样图2穿过线圈式涡流探伤技术简图上是矩形槽口，下是V形槽口左是次级线圈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%，4槽的长度不小于50毫米，槽的宽度不大于槽的深度。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。三．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ASMEB36.10M-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。ASTMA530/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”；ASTMA450/A450M—2004“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”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：ASTMA269/A269M-2004普通无缝和焊接奥氏体不锈钢管规格；ASTMA268/A268M-2005a普通无缝和焊接铁素体和马氏体不锈钢管规格；ASTMA789/A789M-2005b普通无缝和焊接铁素体/奥氏体不锈钢管规格；ASTMA632-2004普通无缝和焊接奥氏体不锈钢管（小直径）规格；第三层次：美国各种特殊要求不锈钢管依据以下标准：ASTMA312/A312M--2006“无缝焊接冷加工奥氏体不锈钢管规格”；ASTMA213/A213M—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”；ASTMA249/A249M—2004“焊接的奥氏体钢锅炉、过热器、热交换器和冷凝器管规格”ASTMA250/A250M—2005“锅炉和过热器用电阻焊铁素体合金钢管规格”ASTMA270—2003“卫生用奥氏体不锈钢无缝和焊接钢管”ASTMA335/A335M—2006“高温用无缝铁素体合金钢管规格”ASTMA358/A358M—2005“高温设备与通用设备用电熔焊奥氏体铬镍不锈钢管规格”ASTMA376/A376M—2006“高温中心站用无缝奥氏体钢管规格”ASTMA409/A409M—2005“腐蚀或高温下使用的大直径奥氏体焊接钢管规格”ASTMA688/A688M—2004“给水加热器用奥氏体不锈钢焊接管规格”ASTMA814/A814M—2005“冷加工焊接奥氏体不锈钢管规格”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。四．不锈钢耐腐蚀原理：1．不锈钢为什么不生锈？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2×10-6~5×10-6mm）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