第1章　金屬管材料及分類

管子是用于管道中輸送各種流體的零件。管子斷面通常為圓形，也有制成非圓形截面的異形管。管子常用的材料種類繁多，總的可以分為金屬材料、非金屬材料和復(fù)合材料三大類（見表1-1-1）。

1.1　金屬管的分類

金屬管是指由金屬材料加工制作而成的管子。金屬材料是人們?nèi)粘Ｉ罴肮I(yè)上應(yīng)用最廣泛的材料。它主要分為鋼﹑鐵及有色金屬等幾類，而其中的鋼又是應(yīng)用最多、最普遍的材料，鋼中主要成分是鐵元素，其余部分是人為添加的合金元素及各種雜質(zhì)。正是由于這些添加的合金元素的品種不同、數(shù)量不同，才形成了各種各樣的鋼，如普通碳鋼、不銹鋼、合金鋼等。在這些添加元素中，碳（C）起著非常重要的作用。金屬管分類方法有很多種，其中常見分類方法有以下4種。

1.1.1　按生產(chǎn)方法分類

（1）無縫管　無縫管分為熱軋管、冷軋管、冷拔管、擠壓管、頂管和鑄造管等。

（2）焊接管

①按工藝分。分為電弧焊管、電阻焊管（高頻、低頻）、氣焊管、爐焊管等。

②按焊縫分。分為直縫焊管、螺旋焊管。

1.1.2　按斷面形狀分類

（1）簡單斷面鋼管　圓形鋼管、方形鋼管、橢圓形鋼管、三角形鋼管、六角形鋼管、菱形鋼管、八角形鋼管、半圓形鋼管。

（2）復(fù)雜斷面鋼管　不等邊六角形鋼管、五瓣梅花形鋼管、雙凸形鋼管、雙凹形鋼管、瓜子形鋼管、圓錐形鋼管、波紋形鋼管、表殼鋼管等。

1.1.3　按用途分類

管道用鋼管、熱工設(shè)備用鋼管、機械工業(yè)用鋼管、石油、地質(zhì)鉆探用鋼管、容器鋼管、化學(xué)工業(yè)用鋼管、特殊用途鋼管。

1.1.4　按材質(zhì)分類（見表1-1-2）

1.2　碳鋼鋼管

用普通碳素鋼或優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼制造而成的鋼管稱為碳素鋼管，簡稱碳鋼管。常用普通碳素鋼中的Q235-A和Q235-A·F、優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼中的10鋼或20鋼來制造管道用碳鋼管。Q235-A和Q235-A·F使用溫度-20～300℃，適用公稱壓力不超過16kgf/cm 的管道。手工電焊采用結(jié)422焊條，氣焊采用H08（焊08）焊絲。10和20鋼使用溫度-40～450℃，在450℃以下的低、中壓管道中大量使用這兩種管材。手工電焊采用結(jié)422或結(jié)426、結(jié)427焊條，氣焊采用H08A（焊08高）焊絲。當(dāng)工作溫度不超過200℃時，20鋼也可用于工作壓力不超過320kgf/cm2的高壓管道。碳素鋼管的耐蝕性和耐熱性不夠高，一般用來輸送常溫或中溫弱腐蝕性介質(zhì)。在工廠中，適用碳鋼管的介質(zhì)很多，例如水蒸氣、冷熱水、煤氣、天然氣、燃料油、壓縮空氣、氧氣、氮氣、乙炔、堿液、乳化劑、制冷劑等。在碳鋼管內(nèi)部襯以耐蝕材料制成襯里鋼管，可擴大碳鋼管的使用范圍。

1.2.1　碳鋼的分類

碳鋼是以鐵為基本元素，含有少量碳，其含碳量不大于2.11％的鐵碳合金，還含有少量Si、Mn、P、S等雜質(zhì)的鐵碳合金。有時也稱為普碳鋼或碳素鋼。

碳鋼根據(jù)分類方式不同而有不同的名稱。

（1）按含碳量分

①純鐵　w（C）≤0.02％；

②低碳鋼　0.02％<w（C）≤0.25％；

③中碳鋼　0.25％<w（C）≤0.6％；

④高碳鋼　0.6％<w（C）≤2.11％；

⑤鑄鐵　w（C）>2.11％。

（2）按雜質(zhì)含量分　C、S、P、Mn、Si是碳鋼中五大元素。通常根據(jù)鋼中有害雜質(zhì)硫和磷的含量分類如下。

①普通鋼　w（S）≤0.05％，w（P）≤0.045％；

②優(yōu)質(zhì)鋼　w（S）≤0.035％，w（P）≤0.035％；

③高級優(yōu)質(zhì)鋼　w（S）≤0.025％，w（P）≤0.025％；

④特級質(zhì)量鋼　w（S）≤0.015％，w（P）≤0.025％。

（3）按用途分

①結(jié)構(gòu)鋼　用來制造各種金屬構(gòu)件和機器零件。

②工具鋼　用來制造各種工具（量具、刀刃、模具）。

（4）按鋼材脫氧程度分　根據(jù)煉鋼時脫氧程度的不同，鋼可分為沸騰鋼、鎮(zhèn)靜鋼和半鎮(zhèn)靜鋼三類。

①沸騰鋼　為脫氧不完全的鋼。澆注時鋼液在鋼錠模內(nèi)產(chǎn)生沸騰現(xiàn)象（氣體逸出），鋼錠凝固后，蜂窩氣泡分布在鋼錠中，在軋制過程中這種氣泡空腔會被黏合起來。這類鋼的特點是鋼中含硅量很低，通常鑄成不帶保溫帽的上小下大的鋼錠。優(yōu)點是鋼的收得率高，生產(chǎn)成本低，表面質(zhì)量和深沖性能好。缺點是鋼的雜質(zhì)多，成分偏析較大，所以性能不均勻。

②鎮(zhèn)靜鋼　為完全脫氧的鋼。通常鑄成上大下小帶保溫帽的錠型，澆注時鋼液鎮(zhèn)靜不沸騰。由于錠模上部有保溫帽（在鋼液凝固時作補充鋼液用），這節(jié)帽頭在軋制開坯后需切除，故鋼的收得率低，但組織致密，偏析小，質(zhì)量均勻。優(yōu)質(zhì)鋼和合金鋼一般都是鎮(zhèn)靜鋼。

③半鎮(zhèn)靜鋼　為脫氧較完全的鋼。脫氧程度介于沸騰鋼和鎮(zhèn)靜鋼之間，澆注時有沸騰現(xiàn)象，但較沸騰鋼弱。這類鋼具有沸騰鋼和鎮(zhèn)靜鋼的某些優(yōu)點，在冶煉操作上較難掌握。

1.2.2　碳素鋼管

常用無縫鋼管是用10、20、30、35、45等優(yōu)質(zhì)碳素鋼，10、20等低碳鋼制造的無縫管主要用于流體輸送管道。45、40Cr等中碳鋼制成的無縫管用來制造機械零件，如汽車、拖拉機的受力零件。一般采用無縫鋼管時，要保證其強度，并進行壓扁試驗。

①低中壓鍋爐用無縫鋼管　用于制造各種低中壓鍋爐、過熱蒸汽管、沸水管、水冷壁管及機車鍋爐用過熱蒸汽管、大煙管、小煙管和拱磚管等。用優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼熱軋或冷軋（撥）無縫鋼管，主要用10、20鋼制造，除保證化學(xué)成分和力學(xué)性能外，還要做水壓試驗和卷邊、擴口、壓扁等試驗。

②高壓鍋爐鋼管　主要用來制造高壓及以上壓力的蒸汽鍋爐管道等用的優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼、合金結(jié)構(gòu)鋼和不銹耐熱鋼無縫鋼管，這些鍋爐管經(jīng)常處于高溫和高壓下工作，管子在高溫?zé)煔夂退魵獾淖饔孟逻€會發(fā)生氧化和腐蝕，因此要求鋼管有高的持久強度、高的抗氧化性能，并具有良好的組織穩(wěn)定性，采用的優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼有20G、20MnG、25MnG；此外，對成品鋼管顯微組織、晶粒度、脫碳層也有一定要求。

③石油裂化管　石油煉廠的爐管、熱交換器管和管道用無縫管。常用優(yōu)質(zhì)碳素鋼（10、20）、合金鋼（12CrMo、15CrMo）、耐熱鋼（12Cr2Mo、15Cr5Mo）、不銹鋼（1Cr18Ni9、1Cr18Ni9Ti）制造。鋼管除保證化學(xué)成分和各種力學(xué)性能外，還要做水壓、壓扁、擴口等試驗以及表面質(zhì)量和無損檢驗。

1.3　合金鋼鋼管

合金鋼鋼管是由合金鋼經(jīng)加工而制成的管道。除鐵和碳以外，還含有為某種目的而特意加入的合金元素的鋼稱為合金鋼。合金鋼管主要用于高壓鍋爐、高溫過熱器和再熱器等高壓高溫的管道上及設(shè)備上，它是采用優(yōu)質(zhì)碳素鋼、合金結(jié)構(gòu)鋼和不銹耐熱鋼，經(jīng)熱軋（擠、擴）或冷軋（拔）而成。一般而言，合金鋼比碳鋼具有更高的強度、耐磨性和淬透性，并具有較高的耐熱性、紅硬性、耐蝕性等特殊性能。在管道工程中習(xí)慣上所說的合金鋼管是指低合金鋼管，而高合金鋼管通常歸于不銹耐酸鋼管，本書把高合金鋼管歸類在特殊用途管中介紹。

低合金鋼管一般采用低合金鋼中的珠光體耐熱鋼來制造。其主要特點是高強、耐熱，并具有一定的耐蝕性。低合金鋼是相對于碳鋼而言的，是在碳鋼的基礎(chǔ)上，為了改善鋼的一種或幾種性能，而有意向鋼中加入一種或幾種合金元素。加入的合金量超過碳鋼正常生產(chǎn)方法所具有的一般含量時，稱這種鋼為合金鋼。當(dāng)合金總量低于3.5％時稱為低合金鋼；合金含量在3.5％～10％之間時稱為中合金鋼；大于10％的稱為高合金鋼。

1.3.1　合金鋼管分類

合金鋼管是鋼管按照生產(chǎn)用料（也就是材質(zhì)）來定義的，顧名思義就是合金鋼制作而成的管子。合金鋼管的材質(zhì)大致有：16-50Mn、27SiMn、40Cr、12-42CrMo、16Mn12Cr1MoV、T91、27SiMn、30CrMo、15CrMo20G、Cr9Mo、10CrMo910、15Mo3、15CrMoV、35CrMoV、45CrMo、15CrMoG、12CrMoV、45Cr、50Cr、45CrNiMo等。主要分為Mn合金鋼管和CrMo合金鋼管兩大類。

1.3.2　Mn合金鋼管

（1）特性　Mn合金鋼管是低合金高強度結(jié)構(gòu)鋼。含碳量為0.1％～0.25％，加入主要合金元素錳、硅、釩、鈮和鈦等，合金總量小于3％。按強度分為300MPa、350MPa、400MPa和450MPa4個級別。主要有Q295、Q345、Q390、Q420、Q460。“Q”是屈服的“屈”字的漢語拼音大寫字頭，其后數(shù)字為該牌號最小屈服點（σs）值，其后的符號是按照該鋼雜質(zhì)元素（硫、磷）含量由高到低并伴隨碳、錳元素的變化而分為A、B、C、D4等。

（2）化學(xué)成分　化學(xué)成分：w（C）=0.12％～0.20％；w（Mn）=1.20％～1.60％；w（Si）=0.20％～0.55％。抗拉強度：470～660MPa。屈服強度：275～345MPa。伸長率：21％。具體值要根據(jù)鋼材的厚度或直徑而定，以上數(shù)據(jù)對應(yīng)鋼材的厚度或直徑為：16～100mm。

（3）用途　主要用于橋梁的專用鋼種為16Mnq，汽車大梁的專用鋼種為16MnL，壓力容器的專用鋼種為16MnR。

（4）工藝流程

①衛(wèi)生級鏡面管工藝流程：管坯→檢驗→剝皮→檢驗→加熱→穿孔→酸洗→修磨→潤滑風(fēng)干→焊頭→冷拔→固溶處理→酸洗→酸洗鈍化→檢驗→冷軋→去油→切頭→風(fēng)干→內(nèi)拋光→外拋光→檢驗→標(biāo)識→成品包裝。

②工業(yè)管工藝流程：管坯→檢驗→剝皮→檢驗→加熱→穿孔→酸洗→修磨→潤滑風(fēng)干→焊頭→冷拔→固溶處理→酸洗→酸洗鈍化→檢驗。

1.3.3　CrMo合金鋼管

（1）特性　富含Cr和Mo合金，屬于耐高溫、耐蝕鋼管。適用于高壓鍋爐、高溫過熱器和再熱器等高壓高溫的管道上及設(shè)備上。其鋼號含義如下。

①鋼號開頭的兩位數(shù)字表示鋼的含碳量，以平均含碳量的萬分之幾表示，如40Cr。

②鋼中主要合金元素，除個別微合金元素外，一般以百分之幾表示。當(dāng)平均合金含量小于1.5％時，鋼號中一般只標(biāo)出元素符號，而不標(biāo)明含量，但在特殊情況下易致混淆者，在元素符號后亦可標(biāo)以數(shù)字“1”，例如鋼號“12CrMoV”和“12Cr1MoV”，前者含鉻量為0.4％～0.6％，后者為0.9％～1.2％，其余成分全部相同。當(dāng)合金元素平均含量大于等于1.5％、大于等于2.5％、大于等于3.5％等時，在元素符號后面應(yīng)標(biāo)明含量，可相應(yīng)表示為2、3、4等，例如18Cr2Ni4WA。

③鋼中的釩（V）、鈦（Ti）、鋁（Al）、硼（B）、稀土（RE）等合金元素，均屬微合金元素，雖然含量很低，仍應(yīng)在鋼號中標(biāo)出。例如20MnVB鋼中，釩為0.07％～0.12％，硼為0.001％～0.005％。

④高級優(yōu)質(zhì)鋼應(yīng)在鋼號最后加“A”，以區(qū)別于一般優(yōu)質(zhì)鋼。

⑤專門用途的合金結(jié)構(gòu)鋼，鋼號冠以（或后綴）代表該鋼種用途的符號。例如鉚螺專用的30CrMnSi鋼，鋼號表示為ML30CrMnSi。

（2）材質(zhì)　16-50Mn、27SiMn、40Cr、Cr5Mo、12Cr1MoV、12Cr1MoVG、15CrMo、15CrMoG、15CrMoV、13CrMo44、T91、27SiMn、25CrMo、30CrMo、35CrMo、35CrMoV、40CrMo、45CrMo、Cr9Mo、10CrMo910、15Mo3、A335、P11、P22、P91、T91、鋼研102、ST45.8-111、A106B。

（3）制造工藝

①熱軋（擠壓無縫鋼管）：圓管坯→加熱→穿孔→三輥斜軋、連軋或擠壓→脫管→定徑（或減徑）→冷卻→矯直→水壓試驗（或無損檢測）→標(biāo)記→入庫。

②冷拔（軋）無縫鋼管：圓管坯→加熱→穿孔→打頭→退火→酸洗→涂油（鍍銅）→多道次冷拔（冷軋）→坯管→熱處理→矯直→水壓試驗（或無損檢測）→標(biāo)記→入庫。

1.4　不銹鋼鋼管

不銹鋼鋼管（stainless steel）是一種中空的長條圓筒狀鋼材，其適用于作輸送流體的管道，主要用于石油、化工、醫(yī)療、食品、輕工、機械儀表等工業(yè)輸送管道以及機械結(jié)構(gòu)部件等。不銹鋼鋼管選用材質(zhì)為耐酸和耐熱牌號的鋼坯，經(jīng)過加熱、穿孔、定徑、熱軋、切削而成。

不銹鋼是在空氣中或化學(xué)腐蝕介質(zhì)中能夠抵抗腐蝕的一種高合金鋼，具有美觀的表面和耐蝕性能，不必經(jīng)過鍍色等表面處理，而發(fā)揮不銹鋼所固有的表面性能，使用于多方面的鋼鐵的一種。具有代表性的有13鉻鋼、18鉻鎳鋼等高合金鋼。

從金相學(xué)角度分析，因為不銹鋼含有鉻而使表面形成很薄的鉻膜，這個膜隔離開氧氣，起耐蝕的作用。為了保持不銹鋼所固有的耐蝕性，鋼必須含有12％以上的鉻。

目前已知的化學(xué)元素有100多種，在工業(yè)中常用的鋼鐵材料中可以遇到的化學(xué)元素約二十多種。不銹鋼中最常用的元素有十幾種，除了組成鋼的基本元素鐵以外，對不銹鋼的性能與組織影響最大的元素有碳、鉻、鎳、錳、硅、鉬、鈦、鈮、釩、錳、氮、銅、鈷等。

1.4.1　不銹鋼的特性與用途

（1）一般特性

①表面美觀以及使用可能性多樣化；

②耐蝕性好，比普通鋼耐用；

③強度高，因而薄板使用的可能性大；

④耐高溫氧化及強度高，因此能夠抗火災(zāi)；

⑤常溫加工，即容易塑性加工；

⑥因為不必表面處理，所以使用簡便、維護簡單；

⑦清潔，光潔程度高；

⑧焊接性能好。

（2）物理性能　不銹鋼的物理性能主要用以下幾方面來表示。

①熱膨脹系數(shù)。因溫度變化而引起物質(zhì)量度元素的變化。熱膨脹系數(shù)是膨脹-溫度曲線的斜率，瞬時熱膨脹系數(shù)是特定溫度下的斜率，兩個指定的溫度之間的平均斜率是平均熱膨脹系數(shù)。熱膨脹系數(shù)可以用體積或者是長度表示，通常是用長度表示。

②密度。物質(zhì)的密度是該物質(zhì)單位體積的質(zhì)量，單位是kg/m3或lb/in3。

③彈性模量。當(dāng)施加力于單位長度棱柱的兩端能引起物體在長度上的單位變化時，單位面積上所需的力稱為彈性模量。單位為lb/in3或N/m3。

④電阻率。在單位長度立方體材料的兩對面之間測量的電阻，單位用Ω·m，μΩ·cm或（已廢的）Ω/（circular mil·ft）來表示。

⑤磁導(dǎo)率。無量綱系數(shù)，表示物質(zhì)易被磁化的程度，是磁感應(yīng)強度與磁場強度之比。

⑥熔化溫度范圍。確定合金開始凝固和凝固完成的溫度。

⑦比熱容。單位質(zhì)量的物質(zhì)溫度改變1℃（K）所需要的熱量。在英制和CGs制中二者比熱的數(shù)值相同，因為熱量的單位（Btu或cal）取決于單位質(zhì)量的水升高1℃（K）所需的熱量。國際單位制中比熱容的數(shù)值與英制或CGS制是不同的，因為能量的單位（J）是有不同定義的。比熱容的單位是Btu/（lb·℉）及J/（kg·K）。

⑧熱導(dǎo)率。物質(zhì)導(dǎo)熱的速率的量度。在單位截面積物質(zhì)上建立單位長度上的1℃的溫度梯度時，那么熱導(dǎo)率定義為單位時間傳導(dǎo)的熱量，熱導(dǎo)率的單位為Btu/（h·ft·℉）或W/（m·K）。

⑨熱擴散率。是確定物質(zhì)內(nèi)部溫度前遷速率的一種性能，是熱導(dǎo)率對比熱容和密度乘積的比值，熱擴散率的單位是Btu/（h·ft·℉）或W/（m·K）。

（3）腐蝕特性

①腐蝕的種類和定義　一種不銹鋼可在許多介質(zhì)中具有良好的耐蝕性，但在另外某種介質(zhì)中，卻可能因化學(xué)穩(wěn)定性低而發(fā)生腐蝕。所以說，一種不銹鋼不可能對所有介質(zhì)都耐蝕。在眾多的工業(yè)用途中，不銹鋼都能提供令人滿意的耐蝕性能。根據(jù)使用經(jīng)驗來看，除機械失效外，不銹鋼的腐蝕主要表現(xiàn)在局部腐蝕（亦即應(yīng)力腐蝕開裂、點腐蝕、晶間腐蝕、腐蝕疲勞以及縫隙腐蝕）。這些局部腐蝕所導(dǎo)致的失效事故幾乎占失效事故的一半以上。事實上，很多失效事故是可以通過合理選材而予以避免的。

金屬的腐蝕，按機理可分為物理腐蝕、化學(xué)腐蝕和電化學(xué)腐蝕三種。生活實際、工程實際中的金屬腐蝕，絕大多數(shù)都屬于電化學(xué)腐蝕。

a.應(yīng)力腐蝕開裂（SCC）。是指承受應(yīng)力的合金在腐蝕性環(huán)境中由于裂紋的擴展而產(chǎn)生失效的一種通用術(shù)語。應(yīng)力腐蝕開裂具有脆性斷口形貌，但它也可能發(fā)生于韌性高的材料中。發(fā)生應(yīng)力腐蝕開裂的必要條件是要有拉應(yīng)力（不論是殘余應(yīng)力還是外加應(yīng)力，或者兩者兼而有之）和特定的腐蝕介質(zhì)存在。裂紋的形成和擴展大致與拉應(yīng)力方向垂直。這個導(dǎo)致應(yīng)力腐蝕開裂的應(yīng)力值，要比沒有腐蝕介質(zhì)存在時材料斷裂所需要的應(yīng)力值小得多。在微觀上，穿過晶粒的裂紋稱為穿晶裂紋，而沿晶界擴展的裂紋稱為沿晶裂紋，當(dāng)應(yīng)力腐蝕開裂擴展至某一深度時（此處，承受載荷的材料斷面上的應(yīng)力達到它在空氣中的斷裂應(yīng)力），則材料就按機械裂紋（在韌性材料中，通常是通過顯微缺陷的聚合）而斷開。因此，由于應(yīng)力腐蝕開裂而失效的零件的斷面，將包含有應(yīng)力腐蝕開裂的特征區(qū)域以及與顯微缺陷的聚合相聯(lián)系的“韌窩”區(qū)域。

b.點腐蝕。點腐蝕是指在金屬材料表面大部分不腐蝕或腐蝕輕微，而分散發(fā)生的局部腐蝕，常見蝕點的尺寸小于1.00mm，深度往往大于表面孔徑，輕者有較淺的蝕坑，嚴(yán)重的甚至形成穿孔。

c.晶間腐蝕。晶粒間界是取向不同的晶粒間界面，因而，它們是鋼中各種溶質(zhì)元素偏析或金屬化合物（如碳化物和δ相）沉淀析出的有利區(qū)界面。因此，在某些腐蝕介質(zhì)中，晶粒間界可能先行被腐蝕。這種類型的腐蝕稱為晶間腐蝕，大多數(shù)的金屬和合金在特定的腐蝕介質(zhì)中都可能呈現(xiàn)晶間腐蝕。晶間腐蝕是一種有選擇性的腐蝕破壞，它與一般選擇性腐蝕不同之處在于，腐蝕的局部性是顯微尺度的，而宏觀上不一定是局部的。

d.縫隙腐蝕。是指在金屬構(gòu)件縫隙處發(fā)生斑點狀或潰瘍形的宏觀蝕坑，是局部腐蝕的一種形式，它可能發(fā)生于溶液停滯的縫隙之中或屏蔽的表面內(nèi)。這樣的縫隙可以在金屬與金屬或金屬與非金屬的接合處形成，例如，在與鉚釘、螺栓、墊片、閥座、松動的表面沉積物以及海生物相接觸之處形成。

e.全面腐蝕。是用來描述在整個合金表面上以比較均勻的方式發(fā)生的腐蝕現(xiàn)象的術(shù)語。當(dāng)發(fā)生全面腐蝕時，材料由于腐蝕而逐漸變薄，甚至材料腐蝕失效。不銹鋼在強酸和強堿中可能呈現(xiàn)全面腐蝕。全面腐蝕所引起的失效問題并不太令人擔(dān)心，因為，這種腐蝕通常可以通過簡單的浸泡試驗或查閱腐蝕方面的文獻資料而預(yù)測。

根據(jù)不同的使用情況對耐蝕提出不同的指標(biāo)要求，一般可分為兩大類。

不銹鋼：指在大氣及弱腐蝕介質(zhì)中耐蝕的鋼。腐蝕速率小于0.01mm/a的，認(rèn)為是“完全耐蝕”；腐蝕速率小于0.1mm/a的，認(rèn)為是“耐蝕”的。

耐蝕鋼：指在各種強烈腐蝕介質(zhì)中能耐蝕的鋼。

②各種不銹鋼的耐蝕性能

?301不銹鋼在形變時呈現(xiàn)出明顯的加工硬化現(xiàn)象，用于要求較高強度的場合。

?302不銹鋼實質(zhì)上就是含碳量更高的304不銹鋼的變種，通過冷軋可使其獲得較高的強度。

?302B是一種含硅量較高的不銹鋼，它具有較高的抗高溫氧化性能。

?303和303Se是分別含有硫和硒的易切削不銹鋼，用于要求易切削和表而光潔程度高的場合。303Se不銹鋼也用于制作需要熱鐓的機件，因為這種不銹鋼具有良好的可熱加工性。

?304是一種通用性的不銹鋼，它廣泛地用于制作要求良好綜合性能（耐蝕和成形性）的設(shè)備和機件。

?304L是含碳量較低的304不銹鋼的變種，用于需要焊接的場合。較低的含碳量使得在靠近焊縫的熱影響區(qū)中析出的碳化物減至最少，而碳化物的析出可能導(dǎo)致不銹鋼在某些環(huán)境中產(chǎn)生晶間腐蝕（焊接侵蝕）。

?304N是一種含氮的不銹鋼，加氮是為了提高鋼的強度。

?305和384不銹鋼含有較高的鎳，其加工硬化率低，適用于對冷成形性要求高的場合。

?308不銹鋼用于制作焊條。

?309、310、314及330不銹鋼的鎳、鉻含量都比較高，為的是提高鋼在高溫下的抗氧化性能和蠕變強度。而305S和310S是309和310不銹鋼的變種，所不同者只是含碳量較低，為的是使焊縫附近析出的碳化物減至最少。330不銹鋼有特別高的抗?jié)B碳能力和抗熱振性。

?316和317不銹鋼含有鋁，因而在海洋和化學(xué)工業(yè)環(huán)境中的耐點蝕能力大大優(yōu)于304不銹鋼。其中，316不銹鋼的變種有低碳不銹鋼316L、含氮的高強度不銹鋼316N以及合硫量較高的易切削不銹鋼316F。

?321、347及348是分別以鈦、鈮加鉭、鈮穩(wěn)定化的不銹鋼，適宜制作高溫下使用的焊接構(gòu)件。348是一種適用于核動力工業(yè)的不銹鋼，對鉭和鈷的含量有一定的限制。

表1-1-3所示為不銹鋼的特性與用途。

1.4.2　不銹鋼管分類介紹

不銹鋼無縫鋼管和不銹鋼焊接鋼管（有縫鋼管）基本的兩大類。

（1）按材質(zhì)分類　常用的有：201不銹鋼管，301不銹鋼管，304不銹鋼管，314L不銹鋼管，316不銹鋼管，316L不銹鋼管，430不銹鋼管，440不銹鋼管等。

①201不銹鋼管。鉻-鎳-錳奧氏體不銹鋼管。

②301不銹鋼管。301延展性好，用于成形產(chǎn)品。也可通過機械加工使其迅速硬化。焊接性好，抗磨性和疲勞強度優(yōu)于304不銹鋼。

③304不銹鋼管。全稱SUS304不銹鋼管。SUS304不銹鋼管屬于美國牌號材質(zhì)的不銹鋼管，國內(nèi)牌號相當(dāng)于0Cr19Ni9不銹鋼管，通常用0Cr18Ni9替代。不銹鋼防銹的機理是合金元素形成致密氧化膜，隔絕氧接觸，阻止繼續(xù)氧化。所以不銹鋼并不是“不銹”。304材料出現(xiàn)生銹現(xiàn)象，可能是使用環(huán)境中存在氯離子。氯離子廣泛存在，如食鹽、汗跡、海水、海風(fēng)、土壤等。不銹鋼在氯離子存在的環(huán)境中，腐蝕很快，甚至超過普通的低碳鋼。所以對不銹鋼的使用環(huán)境有要求，而且需要經(jīng)常擦拭，除去灰塵，保持清潔干燥。

④316和317不銹鋼管。316和317不銹鋼（317不銹鋼的性能見后）是含鉬不銹鋼種。317不銹鋼中的含鉬量略高于316不銹鋼。由于鋼中含有鉬，該鋼種總的性能優(yōu)于310和304不銹鋼，高溫條件下，當(dāng)硫酸的濃度低于15％和高于85％時，316不銹鋼具有廣泛的用途。316不銹鋼還具有良好的耐氯化物侵蝕的性能，所以通常用于海洋環(huán)境。

⑤430不銹鋼管。鐵素體不銹鋼，裝飾用，例如用于汽車飾品，有良好的成形性，但耐溫性和耐蝕性要差。

⑥440不銹鋼管。高強度刃具鋼，含碳量稍高，經(jīng)過適當(dāng)熱處理后可以獲得較高屈服強度，硬度可以達到58HRC，屬于最硬的不銹鋼之列。

（2）按生產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)分類

①按照312/A312M-03焊接奧氏體不銹鋼鋼管標(biāo)準(zhǔn)生產(chǎn)。材質(zhì)：304、304L、316L。適合于在高溫和一般腐蝕環(huán)境中使用的奧氏體不銹鋼無縫鋼管和直縫鋼管。用途：石化、造紙、釀酒、煤氣、蒸氣、自來水、污水處理等工程。

②按照J(rèn)IS G3459焊接奧氏體不銹鋼管標(biāo)準(zhǔn)生產(chǎn)。材質(zhì)：304、304L、316L。適合于在高溫和一般腐蝕環(huán)境中使用的奧氏體不銹鋼無縫鋼管和直縫鋼管。用途：石化、造紙、釀酒、煤氣、蒸氣、自來水、污水處理等工程。

③按照ASTM A554焊接奧氏體不銹鋼標(biāo)準(zhǔn)生產(chǎn)。材質(zhì)：304、304L、316L。適用于各種機械制造中。

④按照DIN 17457焊接奧氏體不銹鋼管標(biāo)準(zhǔn)生產(chǎn)。材質(zhì)：304、304L、316L。適合于在高溫和一般腐蝕環(huán)境中使用的奧氏體不銹鋼無縫鋼管和直縫鋼管。用途：石化、造紙、釀酒、煤氣、蒸氣、自來水、污水處理等工程。

⑤按照A249/A249M-02標(biāo)準(zhǔn)生產(chǎn)。材質(zhì)：304、304L、316L。用途：鍋爐、過熱器、熱交換器及冷凝管。

1.4.3　不銹鋼管力學(xué)性能（見表1-1-4）

1.5　有色金屬管

在工業(yè)應(yīng)用中，把金屬分為黑色和有色兩種，黑色金屬有鐵及其合金（各種牌號的鋼和生鐵）。所有其他金屬，如銅、鋁、鉛等都屬于有色金屬。有色金屬也包括貴金屬，如鉑、金和銀。這些金屬，或以純態(tài)使用，或用以作為各種合金的組成部分。

多數(shù)工業(yè)用的有色金屬，就其基本性能來說，可分為三類：難熔的重金屬——銅和鎳；中熔度的輕金屬——鋁和鎂；易熔的重金屬——鋅、鉛和錫。

工藝管道中常用的銅管、鋁管、鋁合金管和鉛管等稱為有色金屬管。有色金屬管分為無縫和用板材卷焊的兩大類。銅管分紫銅管和黃銅管兩種。制造紫銅管所用的材料牌號有T2、T3、T4和TVP等，含銅量較高（99.7％以上）；黃銅管所用的材料牌號有H62、H68等，都是鋅和銅的合金，如H62黃銅管，其材料成分：銅為60.5％～63.5％，鋅為39.6％，其他雜質(zhì)含量小于0.5％。

常用無縫銅管的規(guī)格：外徑12～250mm，壁厚1.5～5mm；銅板卷焊管的規(guī)格：外徑155～505mm，供貨方式有單根的和成盤的兩種。

鋁管是化學(xué)工業(yè)常用的管道，按其制造材質(zhì)分工業(yè)鈍鋁L2、L6和防銹鋁合金管LF2、LF6。常用鋁管的規(guī)格：無縫鋁管的外徑為18～120mm，壁厚1.5～5mm；鋁板卷焊鋁管的外徑為159～1020mm，壁厚6～8mm。鋁管輸送的介質(zhì)操作溫度在200℃以下，當(dāng)溫度高于160℃時，不宜在壓力下使用。

鉛管分為純鉛管和合金鉛管兩種，純鉛管也稱軟鉛管，這種管材常用Pb2、Pb3等純鉛制造；合金鉛管也稱硬鉛管，是鉛和銻的合金。鉛管的規(guī)格通常是內(nèi)徑乘以壁厚來表示，常用規(guī)格：15～200mm。直徑為100mm的鉛管需用鉛板卷制。鉛管在化工、醫(yī)藥等工業(yè)中使用較多，適用于輸送硫酸、二氧化硫、氫氟酸等。鉛管的最高使用溫度為200℃，當(dāng)溫度高于140℃時，不宜在壓力下使用。鉛管的機械強度不高，但很重。

除以上幾種有色金屬管材外，還有鈦、鋁鎂、鋁錳等合金管材。

有色金屬管的標(biāo)準(zhǔn)為：銅管（GB 1527—87）、黃銅管（GB 1528—87）、鋁管和鋁合金管（GB 4437—84）。

1.5.1　有色金屬材料特性

有色金屬及其合金牌號表示方法見表1-1-5。

（1）鎳及其合金　是化學(xué)、石油、有色金屬冶煉、高溫、高壓、高濃度或混有不純物等各種苛刻腐蝕環(huán)境下比較理想的金屬材料。

由于鎳的標(biāo)準(zhǔn)電位大于鐵，可獲得耐蝕性優(yōu)異的鎳基耐蝕合金。鎳力學(xué)性能良好，尤其塑、韌性優(yōu)良，能適應(yīng)多種腐蝕環(huán)境。多用于食品加工設(shè)備、化學(xué)品裝運容器、電氣與電子部件、處理苛性堿設(shè)備、耐海水腐蝕設(shè)備和換熱器，如海船中的閥門、泵、軸、夾具和緊固件，也常用于制作接觸濃CaCl2溶液的冷凍機零件以及化學(xué)加工設(shè)備、石油煉制設(shè)備，特別是發(fā)電廠給水加熱器的管子等。

（2）鈦及其合金　鈦為白色輕金屬，相對密度4.5，熔點高，熱膨脹系數(shù)小，導(dǎo)熱性差，強度低，塑性好。鈦具有優(yōu)良的耐蝕性和耐熱性，其抗氧化能力優(yōu)于大多數(shù)奧氏體不銹鋼，而在較高溫度下鈦材仍能保持較高的強度。

鈦有許多優(yōu)異的性能，其資源豐富，儲量僅次于鋁、鐵和鎂，成為四大元素之一。鈦合金不僅在飛機、導(dǎo)彈、航天和艦船等方面廣泛應(yīng)用，而且也正向民用領(lǐng)域推廣。

鈦在高溫下化學(xué)活性極高，非常容易和氧、氮和碳等元素形成穩(wěn)定的化合物，所以在大氣中工作的鈦及其合金僅在540℃以下具有良好的耐熱性；鈦具有較好的低溫性能，可做低溫材料。常溫下鈦具有極好的耐蝕性能，在大氣、海水、硝酸和堿溶液等介質(zhì)中十分穩(wěn)定，但在任何濃度的氫氟酸中均能迅速溶解。

鈦合金中的鈦鋁、鈦錫、鈦鋯等合金，其常溫強度并不高，但它的高溫強度和抗蠕變性能好。鈦合金中的鈦鐵、鈦錳、鈦銅、鈦鎢、鈦硅、鈦鎳等合金，具有良好的塑性，低溫時有良好的韌性，并有良好的耐海水腐蝕及耐熱鹽腐蝕能力，所以適用于制造在400℃以下長期工作的零件、要求一定高溫強度的發(fā)動機零件以及在低溫下使用的火箭導(dǎo)彈的液氫燃料箱部件等。

（3）鎂及其合金　它們的主要特性是密度小、化學(xué)活性強、強度低。純鎂強度低，不能用于結(jié)構(gòu)材料，實際應(yīng)用的主要是鎂合金。

鎂合金是以鎂為基體材料，添加少量合金元素Al、Mn、Zn、Zr和Be等以提高鎂合金的強度，其中鋁和鋅是主要的合金元素。錳可提高合金的耐蝕性，鋯可細(xì)化鑄造合金的晶粒和提高抗熱裂傾向，稀土金屬除有類似鋯的作用外，還可改善合金的鑄造性能、焊接性能、耐熱性能和消除應(yīng)力腐蝕傾向。

鎂合金的優(yōu)良性能是相對密度小，因而其強度雖然不高，但是它的比強度和比剛度卻可以與合金結(jié)構(gòu)鋼相媲美，故鎂合金是航空工業(yè)的重要結(jié)構(gòu)材料，它能承受較大的沖擊、振動載荷，并有良好的機械加工性能和拋光性能。其缺點是耐蝕性較差、缺口敏感性大及熔鑄工藝復(fù)雜。

1.5.2　常見有色金屬管特性及主要用途

（1）鋁管及鋁合金管　鋁是一種活潑的金屬，但鈍化性很強，表面易生成一層具有保護性的氧化膜，故有較高的化學(xué)穩(wěn)定性，是一種良好的耐蝕材料。鋁的純度越高，其化學(xué)耐蝕性越強。為了改變鋁的性能，常在鋁中加入其他元素，如銅、鎂、錳、鋅等，就構(gòu)成了鋁合金。鋁合金大大提高了鋁的強度和硬度。

在低溫狀態(tài)下（0～-196℃），鋁的強度和力學(xué)性能仍然良好，所以可用于液化裝置、深冷設(shè)備和低溫管道。

鋁制設(shè)備及管道不易污染產(chǎn)品，因此，鋁管廣泛應(yīng)用于食品工業(yè)中。

鋁管是由鋁及鋁合金經(jīng)過拉制和擠壓而成的管材，使用最高溫度為150℃，公稱壓力不超過0.588MPa。常用12、13、14、15牌號的工業(yè)鋁制造，加工方法為拉制或擠壓成形。鋁及鋁合金管有較好的耐蝕性能，常用于輸送濃硝酸、脂肪酸、丙酮、苯類等液體，也可用于輸送硫化氫、二氧化碳等氣體，但不能用于輸送堿和含氯離子的化合物。薄壁管由冷拉或冷壓制成，供應(yīng)長度為1～6m；厚壁管由擠壓制成，最小供應(yīng)長度為300mm。鋁及鋁合金管規(guī)格（外徑）有11mm、14mm、18mm、25mm、32mm、38mm、45mm、60mm、75mm、90mm、110mm、120mm、185mm等幾種，壁厚0.5～32.5mm。鋁合金管由鋁鎂、鋁錳體系組成。其特點是耐蝕性、拋旋光性高，塑性和強度高。純鋁管焊接性好，鋁合金管焊接稍難，多采用氬弧焊接。鋁管規(guī)格用“外徑×壁厚”表示。

（2）銅管　常用銅管有純銅管和黃銅管（銅合金等），純銅管主要由12、13、T4、TUP（脫氧銅）制造，黃銅管主要由H62、H68、HPb59-1等牌號的黃銅制造。銅及銅合金管可用于制氧、制冷、空調(diào)、高純水設(shè)備、制藥等管道，也可用于現(xiàn)代高檔次建筑的給水、熱水供應(yīng)管道等。拉制銅管、擠制銅管的規(guī)格見GB 1527—1987《拉制銅管》、GB 1528—1987《擠制銅管》、拉制黃銅管、擠制黃銅管的規(guī)格見GB 1529—1987《拉制黃銅管規(guī)格》、GB 1530—1987《擠制黃銅管》，拉制無縫銅水管和銅氣管見國家標(biāo)準(zhǔn)GB/T 18033—2000。根據(jù)制造方式分，銅管有拉制銅管和擠制銅管，一般中、低壓采用拉制銅管。此外根據(jù)材料不同銅管可分為純銅管、黃銅管和青銅管。因為銅的導(dǎo)熱性能好，純銅管和黃銅管多用于熱交換設(shè)備中。青銅管主要用于制造耐磨、耐蝕和高強度的管件或彈簧管。銅管連接可采用焊接、脹接、法蘭連接和螺紋連接等。焊接應(yīng)嚴(yán)格按照焊接工藝要求進行，否則極易產(chǎn)生氣泡和裂紋。因為有良好的延展性，銅管也常采用脹接和法蘭翻邊連接。厚壁銅管可采用螺紋連接。銅管規(guī)格用“外徑×壁厚”表示。

（3）鉛管　鉛是一種銀灰色金屬，硬度小、密度大、熔點低、可塑性好、電阻率大、易揮發(fā)，具有良好的焊接性和耐蝕性，阻止各種射線的能力很強。鉛的強度較低，在鉛中加入適量的銻，不但能增加鉛的硬度，而且還能提高鉛的強度。但如果加入的銻過多，又會使鉛變脆，而且也會削弱鉛的耐蝕性和焊接性。鉛有毒，不能用于食品工業(yè)的管道與設(shè)備，也不能用作輸送生活飲用水的管材。由于鉛的強度和熔點較低，而且隨著溫度的升高，強度降低極為顯著，因此，鉛制的設(shè)備及管道工作溫度不能超過200℃，溫度高于140℃時，不宜在壓力下使用。鉛的硬度較低，不耐磨，因此鉛管不宜輸送有固體顆粒、懸浮液體的介質(zhì)。鉛管主要用來輸送硫酸、鹽酸、砷酸、磷酸等酸，但不能用來輸送硝酸、有機酸和堿類溶液。純鉛管的規(guī)格見國家標(biāo)準(zhǔn)GB 1472—1988，鉛銻合金管見國家標(biāo)準(zhǔn)GB 1472—1988。鉛管分純鉛管（軟鉛管）和鉛合金管（硬鉛管）兩種。鉛管內(nèi)徑為16～20mm，壁厚3～10mm，主要用來輸送140℃以下的酸液。鉛管規(guī)格用“內(nèi)徑×外徑”表示。

1.5.3　有色金屬管安裝使用技術(shù)要求

（1）安裝要求　除應(yīng)符合鋼管管路敷設(shè)的技術(shù)要求中有關(guān)的規(guī)定外，還應(yīng)符合下列要求。

①在露天或腐蝕性氣體中敷設(shè)時，應(yīng)采用聚氯乙烯包覆保護的管材。

②由于鋁受振動硬化快，因此，在振動場合，不宜采用鋁質(zhì)管。

③焊接飛濺物易滲入鋁，因此，鋁管的敷設(shè)工作，必須在其敷設(shè)環(huán)境內(nèi)的焊接工作結(jié)束后進行。

④由于鋁與其他金屬接觸時，電解腐蝕較為劇烈，因此，在敷設(shè)鋁管時，應(yīng)在管子與其支架間加墊木塊或聚氯乙烯墊片，其管件也應(yīng)采用鋁質(zhì)管件。

（2）有色金屬管的彎制要求　有色金屬管除可采用現(xiàn)場彎制外，對于非測量管路且管路尺寸大于14mm時，也可采用90°或135°標(biāo)準(zhǔn)成品彎頭。有色金屬管（特別是鋁管和有包覆層保護的銅管），必須用冷煨方法彎制。有包覆層保護的管子彎制時，應(yīng)加以特別保護，以免其包覆層受到損傷。有色金屬管的彎制，外徑在14mm及以下的管子，可用定尺寸的手扳煨管器彎制；外徑大于14mm時，常用液壓或電動煨管機彎制。

（3）切割斷管要求　有色金屬管采用切管刀切割較為適宜。包覆層保護的管子切割后，根據(jù)其連接需用長度，還要削去管端一部分包覆層。管子切斷后，應(yīng)保證切割斷面與管子軸線垂直，并除去切口毛刺和棱角。介于有色金屬管的物理性能和特點，切割時應(yīng)特別注意防止被夾具損傷和變形。

（4）有色金屬管路的連接要求　有色金屬管路的連接方式，主要是根據(jù)其材質(zhì)和尺寸確定。鋁管管路宜采用螺紋連接或焊接。銅管管路，當(dāng)外徑小于22mm時，宜采用卡套式或擴口式連接，外徑大于或等于22mm時，則應(yīng)采用螺紋連接或焊接。采用螺紋連接或焊接的有色金屬管路，在其與設(shè)備連接和管路分支處或較長管路的適當(dāng)位置，必須加裝便于拆卸的活接頭或法蘭。有色金屬管路的焊接材料，一般根據(jù)焊件材質(zhì)來選擇，鋁管用鋁焊條，采用氬弧焊焊接；銅管，可用銅焊條加銅焊粉劑，用氧-乙炔焊或氬弧焊均可，但氬弧焊的質(zhì)量更為可靠。管路施焊前，必須除去有色金屬焊件焊口附近10mm范圍內(nèi)的氧化層、雜渣或其他污染物，以確保焊接質(zhì)量。

（5）有色金屬管的固定要求　有色金屬管路，當(dāng)其為聚氯乙烯包覆管材時，固定管卡應(yīng)采用塑料材質(zhì)。支架間距，水平敷設(shè)時，一般為0.5～0.7m，垂直敷設(shè)時，為0.7～1m。有色金屬管路支架、管卡的形式及支架的制作、安裝，詳見鋼管的固定。當(dāng)有色金屬管尺寸較小或為管纜時，其支架應(yīng)采用沖孔托盤。

（6）管路拌熱、絕熱保溫的技術(shù)要求

①自控儀表設(shè)備和管路伴熱、絕熱保溫的方式及其使用材料應(yīng)符合設(shè)計規(guī)定。

②使用了冷凝器的蒸汽介質(zhì)測量管路，需對其冷凝器至儀表的管路段采用伴熱保溫方式。

③伴熱，主要有蒸汽伴熱和電伴熱兩種方式。一般采用蒸汽伴熱，當(dāng)無蒸汽源時，則采用電伴熱。

④蒸汽伴熱管路，采用單回路供汽和回水，不應(yīng)串聯(lián)。重伴熱管應(yīng)與被伴熱管路緊密接觸，輕伴熱管與測量管路間應(yīng)留有一定的間距；伴熱管路的集液處應(yīng)安裝排液裝置，設(shè)備和隔離容器等處的伴熱管路需要安裝便于拆卸的活接頭。

1.6　特殊用途管

特殊用途（性能）鋼是指前面章節(jié)之外的不銹鋼、耐熱鋼、耐磨鋼等具有特殊物理、化學(xué)和力學(xué)性能的鋼。其中耐熱鋼和耐磨鋼又稱為高合金鋼。

1.6.1　特殊用途不銹鋼

（1）不銹鋼的分類及特點　按室溫組織分為：馬氏體不銹鋼、鐵素體不銹鋼、奧氏體不銹鋼等。

①馬氏體不銹鋼。含較高的Cr、較高的C，其中Cr含量在12％～18％，C含量在0.1％～0.45％；具有較高的強度、硬度、耐磨性等性能。應(yīng)用于要求力學(xué)性能要求較高，耐蝕性能一般的零件，如彈簧、軸、水壓機閥、汽輪機葉片、軸承、刃具等。

常用的馬氏體不銹鋼有：1Cr13、2Cr13、3Cr13、4Cr13、9Cr18。其中1Cr13、2Cr13等鋼在力學(xué)性能上與調(diào)質(zhì)鋼相似，主要用于制作在腐蝕介質(zhì)中受沖擊載荷的汽輪機葉片、鍋爐管附件、水壓機閥等。而3Cr13、4Cr13等鋼常用于弱腐蝕條件下工作且要求高硬度的醫(yī)療器械、彈簧、刃具、熱油泵軸等。

②鐵素體不銹鋼。含Cr較高（12％～32％），含C較低（<0.15％）。耐蝕、抗高溫氧化能力優(yōu)于馬氏體不銹鋼，常用的鋼號有：1Cr17、1Cr25、1Cr28、0Cr17Ti、1Cr25Ti。適用于強度要求不高、耐蝕性較高的場合，如硝酸、氮肥工業(yè)設(shè)備、容器、管道和食品工廠設(shè)備等。

③奧氏體不銹鋼。Cr和Ni的含量分別為17％～19％、8％～11％。此種不銹鋼具有良好的韌性、塑性、焊接性、耐蝕性能。

耐熱鋼是指具有良好的高溫抗氧化性和高溫強度的鋼。

（2）不銹鋼的使用條件

①奧氏體不銹鋼在加熱并冷卻的過程中，經(jīng)過540～900℃溫度區(qū)間時，應(yīng)考慮防止產(chǎn)生晶間腐蝕傾向。當(dāng)有氧化性較強的腐蝕介質(zhì)存在時，應(yīng)選用穩(wěn)定型（含穩(wěn)定化元素Ti和Nb）或超低碳型［w（C）<0.03％］奧氏體不銹鋼。

②不銹鋼在接觸濕的氯化物時，有應(yīng)力腐蝕開裂和點蝕的可能。應(yīng)避免接觸濕的氯化物，或者控制介質(zhì)中的氯離子濃度不超過25×10-6。

③奧氏體不銹鋼應(yīng)避免與鉛、鋅或其化合物在其熔點溫度以上接觸，以防止晶間腐蝕破壞的發(fā)生。

1.6.2　耐熱鋼

（1）耐熱鋼的分類及用途　耐熱鋼是指具有良好的高溫抗氧化性和高溫強度的鋼。根據(jù)成分、性能和用途耐熱鋼分為抗氧化鋼和熱強鋼。

①抗氧化鋼。抗氧化鋼是在Cr鋼、Ni鋼、CrMnN鋼基礎(chǔ)上添加Si、Al、稀土元素等形成的鋼。

主要有3Cr18Mn12SiN、2Cr20MN9Ni2Si2N、3Cr18Ni25Si2等。常用于工作溫度達1000℃的零件，如加熱爐受熱零件、鍋爐吊鉤等。

②熱強鋼

a.馬氏體型耐熱鋼。該形式的鋼主要含Cr、Mo、Si等元素。Cr13+W、Mo（強化基體的合金元素）；Cr13+V、Ti、Nb（強碳化物形成元素）。其主要型號有：4Cr9Si2、4Cr10SiMo、1Cr13、1Cr11MoV。馬氏體型耐熱鋼常用于承受較大載荷的汽輪機葉片、增壓器葉片等。

b.奧氏體型耐熱鋼。高溫耐蝕性能、抗氧化性能比馬氏體型耐熱鋼好。還具有良好的塑性變形性能和焊接性能，但切削加工性能不好。主要有1Cr18Ni9Ti、4Cr14Ni14W2Mo等鋼，常用作內(nèi)燃機排氣閥、燃?xì)廨啓C輪盤和葉片等。

c.珠光體型耐熱鋼。含碳量較低，合金元素總量低于3％～5％，如12CRMoV、15CrMo等鋼，常用于高、中壓蒸汽鍋爐的鍋爐管、過濾器等。

在選用此類耐熱鋼時，可根據(jù)工作溫度進行選材，具體原則如下。

?當(dāng)使用溫度小于300℃，選普通結(jié)構(gòu)鋼；

?當(dāng)使用溫度300～600℃，選馬氏體型耐熱鋼；

?當(dāng)使用溫度600～800℃，選奧氏體型耐熱鋼；

?當(dāng)使用溫度800～1000℃，選鎳基合金；

?當(dāng)使用溫度在1000℃以上，選用鉬基合金和金屬陶瓷。

（2）耐熱鋼性能特點　金屬材料的耐熱性包含高溫抗氧化性和高溫強度；金屬的高溫抗氧化性是指鋼在高溫條件下對氧化作用的抗力，是鋼能否持久地工作在高溫下的重要保證條件。

鋼表面與高溫空氣、燃燒廢氣等氧化氣氛接觸后會發(fā)生氧化腐蝕，腐蝕產(chǎn)物（氧化膜）的組成與溫度有關(guān)，在570℃以下生成致密的Fe2O3+Fe3O4薄膜，抗氧化性較好。高于570℃鋼表面生成的氧化膜由表及里為FeO、Fe2O3、Fe3O4，金屬原子和氧原子易通過FeO層擴散，加速氧化。提高鋼抗氧化的主要途徑是合金化，鋼中加入Cr、Si、Al等合金元素，使鋼在高溫與氧接觸時優(yōu)先形成致密的高熔點的氧化膜Cr2O3、SiO2、Al2O3等，從而阻止氧化的繼續(xù)進行。

金屬的高溫強度是指金屬材料在高溫下對機械載荷作用的抗力，即高溫下金屬材料抵抗塑性變形和破壞的能力。當(dāng)工作溫度高于再結(jié)晶溫度，金屬在外力作用下產(chǎn)生塑變和加工硬化，同時還發(fā)生動態(tài)再結(jié)晶和軟化的過程，故工件就難以滿足高溫下力學(xué)性能的要求。

金屬在高溫下的力學(xué)性能與溫度、時間、組織變化等因素有關(guān)。金屬在高溫下會發(fā)生“蠕變”現(xiàn)象。金屬對蠕變的抗力越大，其高溫強度也越高。

金屬材料在高溫下晶界強度低于晶內(nèi)，故加入合金元素W、Mo、V、Ti、Nb等提高再結(jié)晶溫度，形成穩(wěn)定的特殊碳化物，能有效提高鋼的高溫強度。

1.6.3　耐磨鋼

（1）性能特點　耐磨鋼的化學(xué)成分主要有C和Mn，其質(zhì)量分?jǐn)?shù)分別為1.0％～1.3％、11.0％～14.0％。

該種鋼在沖擊載荷作用下發(fā)生加工硬化的是高錳鋼，主要應(yīng)用于使用過程中經(jīng)受強烈沖擊和嚴(yán)重磨損的零件。這種鋼機加工比較困難，基本上都是鑄造成形的，常見的主要有：ZGMn13。

（2）用途　高錳鋼廣泛應(yīng)用于既要求耐磨又要求耐沖擊的一些零件，如鐵路道岔、挖掘機鏟斗、拖拉機和坦克的履帶板、碎石機的顎板、襯板等。