專利名稱：高耐腐蝕性尿素級奧氏體型不銹鋼的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及的是一種耐腐蝕的尿素級奧氏體型不銹鋼材料。
以尿素生產設備為典型代表，由于處于高溫、高壓且有強烈腐蝕介質的條件下工作，普通不銹鋼材料無法滿足要求，因而須采用對耐腐蝕性有更加苛刻要求的尿素級奧氏體型不銹鋼，如通常所稱316L(OOCr17Ni14Mo2)型不銹鋼材料。其耐蝕性檢驗采用的是“休氏試驗法”(Huey法)，即在非敏化狀態(tài)下在濃度為65%的硝酸溶液中連續(xù)煮沸48小時，五個周期的鋼材表面平均腐蝕厚度應≤3.3μm/周期。
由對此奧氏體型不銹鋼的特殊性能要求不難理解，提高其耐腐蝕性是極為重量的指標，也是許學者不斷研究和探索的問題。為提高耐腐蝕性，目前有通過控制雜質元素成分和固溶處理等方法提高其耐晶間腐蝕性能，但措施工藝往往十分復雜，且代價昂貴，而實標效果并不十分理想。例如，將尿素級316L型鋼中的碳含量從0.03%降低至0.01%以下需高額的步驟費;若將磷含量從0.035%降低到0.015%以下，不僅費用昂貴，而且在以廢鋼為主要原料的冶煉工藝中很難在大生產中實現(xiàn)。而更主要的是，即使采取了上述的成分控制措施，實踐證實也很難使鋼在“休氏試驗法”中的腐蝕率從2.5降到1.5(μm/周期)以下。
在尿素級316L型不銹鋼的各種化學元素成分中，無論是中國國家標準GB1220-92(OOCr17Ni14Mo2)，還是美國ASTM，以及德國、荷蘭、瑞典等國家的相應標準，對硼均無明確的含量控制要求。而對于硼對該不銹鋼材料的耐腐蝕性影響的研究卻一直在進行。例如，《太鋼科技》1987(1)65-70的研究報道表明，鋼中殘留0.002%的鈣和0.0022%的硼對晶間腐蝕、點蝕及硝酸腐蝕可起有利的作用。MA810735-1097在報道硼含量對不銹鋼腐蝕性影響時認為，含硼奧氏體不銹鋼比相同成分的無硼鋼具有更高的耐腐蝕性能。這些相關文獻提出對硼的含量控制的有利范圍多在0.002～1.5%間不等。相反，在日本專利昭58-25460所公開的一種二次加工性和耐蝕性良好的高強度奧氏體不銹鋼材料中，提出將硼含量降至0.001%以下，并要求配合以增加鈮(Nb)含量的措施，可以明顯提高耐蝕性。但是，在《特鋼通訊》1987(1)67-75刊載DONALD PECKNER的撰文中卻提出，少量硼能改善熱加工性，提高延伸性，且在含量小于0.007%時對耐蝕性有利，超過則有害，而鈮則超過一定濃度對耐蝕性不利，且認為以非金屬第二相存在的鈮、硼(析出)對耐蝕性都是不利的。
針對上述情況，本發(fā)明的目的在于在深入研究和試驗的基礎上提供一種通過改變硼含量而達到具有更高耐腐蝕性能的尿素級奧氏體型不銹鋼材料。
由上述情況可知，除硼元素外，改變其它化學元素的含量既耗資昂貴，又難以保證實際耐蝕性能的提高，而硼在此類不銹鋼材料中一般不是作為添加成分被引入，而是隨所用原料被帶入的，因此實現(xiàn)其含量控制難度相對較小，費用消耗也較低。關于硼在奧氏體不銹鋼中的影響機理，經眾多學者數(shù)十年的努力探索，目前雖仍尚未有詳細明確和統(tǒng)一的結論，但經本發(fā)明研究者的深入研究和試驗已清楚表明，由于在室溫下硼在奧氏體型不銹鋼中的溶解度極其微量，所以硼的含量高，在晶內和晶界上的析出物就越多，對耐腐蝕性的不利影響也越大。一系列的試驗結果也充分支持和證實了這一點。例如，以尿素級316L(OOCr17Ni14Mo2)不銹鋼中的硼含量為0.001%(重量)時，休氏檢驗結果的平均腐蝕厚度為1.129μm/周期;硼為0.0006%時，平均腐蝕為0.9646μm/周期;硼為0.00046%時，平均腐蝕更降為0.7488μm/周期。反之，當硼含量增至0.0036%時，平均腐蝕厚度則相應增加為3.521μm/周期?？梢婋S著硼含量的降低，在休氏試驗法中鋼的耐65%硝酸腐蝕性能可以成倍提高，而鋼的室溫機械性能沒有發(fā)現(xiàn)受到明顯影響。
鑒于此，本發(fā)明提供的尿素級奧氏體型不銹鋼中的化學元素成分的含量(在鋼中的重量%)為碳≤0.03，硅≤1.00，錳≤2.00，磷≤0.035，硫≤0.030，鎳12～15，鉻16～18，鉬2～3，硼0～0.001。其中的硼尤以控制在0～0.0007%(重量)范圍內為好。由此可以看出，在本發(fā)明的不銹鋼材料中，除硼以外的其它化學元素成分的含量一般講是符中國國家標準和美國ASTM等外國同類尿素級奧氏體型不銹鋼標準的常規(guī)范圍的，其在鋼中的作用及影響因素也已有文獻報道，唯有硼的含量明確應為0～0.001%，并且最好控制在0～0.007%范圍內。表1所示的是本發(fā)明奧氏體不銹鋼的若干實例，其中可以明顯看出“休氏檢驗”的耐腐蝕性能隨著鋼中硼含量的減少在顯著提高。以目前試驗的檢測手段而言，對鋼中的硼，尤其是少到幾十甚至幾個ppm的微量硼的含量作準確分析有一定難度，其中儀器本身的系統(tǒng)誤差水平都為±0.0002%，達到甚至已超過了硼在鋼中的實際含量濃度水平。因此對本發(fā)明不銹鋼中與檢測儀器系統(tǒng)誤差處于同一數(shù)量級水平，甚至同一絕對值水平的實際硼含量的檢測結果，其儀器誤差已達到不容忽視的程度。如表1中例4的硼含量0.00046%的檢測值，可以推測其實際含量可以是遠小于此值的微忽其微，甚至達到目前已不易或無法檢測到的程度了。除表1所列的若干具代表性的實驗數(shù)據外，由大量的實驗結果分析已表明，在本發(fā)明不銹鋼中，當硼含量降至0.001%以下時，“休氏”檢驗的5個周期的平均腐蝕厚度可降到1.5μm/周期以下;當硼含量降至0.0007%以下時，腐蝕厚度可降低到1.0μm/周期以下。這是目前采用前述其它方法都難以實現(xiàn)的。由表1同時還可以明顯看出的是，本發(fā)明不銹鋼在使耐腐蝕性能成倍提高達上述水平時，除僅僅采取降低硼含量的措施外，其它化學成分的含量及有關的處理方法均無特別改變，因而對常規(guī)的正常生產幾無影響，不存在明顯增加費用消耗和技術難度的問題，這也正是本發(fā)明所具有的極大優(yōu)越性和價值所在。

權利要求
1.一種高耐腐蝕性的尿素級奧氏體型不銹鋼，其特征在于鋼中的化學元素的含量(在不銹鋼中的重量%)為碳 ≤0.03 鎳 12～15硅 ≤1.00 鉻 16～18錳 ≤2.00 鉬 2～3磷 ≤0.035 硼 0～0.001硫 ≤0.030。
2.如權利要求1所述的不銹鋼，其特征在于所說的硼元素在不銹鋼中的含量為0～0.0007%(重量)。
全文摘要
本發(fā)明涉及的是一種尿素級奧氏體型不銹鋼，在保持常規(guī)的碳、硅、錳、磷、硫、鎳、鉻、鉬等元素含量范圍的前提下，將硼降至≤0.001％甚至≤0.0007％，可獲得優(yōu)異的抗腐蝕性能。
文檔編號C22C38/54GK1110331SQ9411303
公開日1995年10月18日 申請日期1994年12月20日 優(yōu)先權日1994年12月20日
發(fā)明者宮一衡, 季祥民, 孫維禮, 陳斌 申請人:長城特殊鋼公司第四鋼廠