AL-6XN超級奧氏體不銹鋼綜合知識

1、al-6xn制造的煉油廠蒸餾塔目 錄前言1技術(shù)文件6應(yīng)用8耐蝕性能12物理性能24力學性能25熱處理28成型30焊接31參考文獻-36al-6xn合金（uns n08367） al-6xn合金是最耐蝕的鐵基奧氏體不銹鋼，該合金為低碳，高純凈度，含氮的“超級奧氏體”不銹鋼。al-6xn合金雖被設(shè)計為抗海水腐蝕的耐蝕材料，但大量的實際應(yīng)用證明，該合金可用于各種腐蝕環(huán)境中，al-6xn合金可以容易地從倉庫中獲得各種規(guī)格的產(chǎn)品，包括在工廠制造時需進行多道焊的厚板。高強度和高耐蝕性使al-6xn合金較雙相不銹鋼更易被選中，而較低的價格也使al-6xn更多地替代了昂貴的鎳基耐蝕合金。在某些應(yīng)用中，具有低成

2、本壽命周期的al-6xn合金替代了那些不能滿足最小壽命周期的316型不銹鋼。 高ni、mo的元素含量使al-6xn合金提高了對氯化物應(yīng)力腐蝕的耐蝕性能，cu含量維持在低水平提高了合金的抗海水腐蝕能力。al-6xn合金的高合金含量使它在氧化性氯化物溶液中的抗縫隙腐蝕，點腐蝕能力達到鈦和鎳基合金的水平。al-6xn的應(yīng)用范圍 化工容器和管道 海洋油、氣平臺的裝置系統(tǒng) 與海水或原油接觸的冷凝器，換熱器和管道系統(tǒng) 紙漿漂白過程中的壓濾機，貯罐和壓輥 熱電廠、鋼廠、石化企業(yè)的煙氣脫硫設(shè)備（fgd） 原油蒸餾塔及填料 脫鹽設(shè)備和泵 核電廠伺服水管道系統(tǒng) 暴露在海洋環(huán)境中的變壓器箱殼 制藥設(shè)備（為了藥品的純

3、凈） 食品生產(chǎn)設(shè)備al-6xn合金的優(yōu)勢 耐蝕性能 al-6xn合金在酸性和堿性環(huán)境中均具有優(yōu)良的耐蝕性能，al-6xn設(shè)備不僅有相當長的使用壽命，同時還能避免設(shè)備內(nèi)的工藝產(chǎn)物免受各種金屬離子污染。 性能成本效益 al-6xn合金在性能價格比上較鈦及鎳基耐蝕合金具有很大優(yōu)勢，al-6xn價格與鈦相當，但其綜合耐蝕性能高于鈦，而力學性能，如抗拉強度，屈強比，抗磨蝕，抗沖刷腐蝕，抗震動性能則遠高于鈦。與鎳基耐蝕合金相比，al-6xn在某些應(yīng)用環(huán)境中常具有與鎳基合金相當?shù)哪臀g性，但其價格則大大低于鎳基合金。此外，al-6xn合金還常被用來替換那些耐蝕性雖較好，但使用壽命短，維修費用高的的非金屬材料。

4、 化學成份al-6xn合金的典型化學成份和標準化學成份列于表1表1：化學成份（wt%）化學元素典型的al-6xn合金典型的al-6xn plustm合金uns n08367c0.020.020.03mn0.400.302.00p0.0200.0200.040s0.0010.0010.030si0.400.351.0cr20.521.820.00/22.00ni24.025.323.50/25.50mo6.26.76.00/7.00n0.220.240.18/0.25cu0.20.20.75fe余量余量余量pren47.550.045.2/52.6 加工性能 al-6xn合金有好的韌性和延展性，

5、在車間和現(xiàn)場均易加工制造，al-6xn合金的成型性能和焊接性能較那些高合金的鐵素體不銹鋼，雙相不銹鋼要好得多。 焊后態(tài)性能 al-6xn合金的低碳、高氮組成使其能將焊接過程中產(chǎn)生的碳化物和二次析出相降到最低。采用恰當?shù)母咂ヅ浜附硬牧虾附拥腶l-6xn合金設(shè)備以焊后態(tài)服役，但這些設(shè)備焊后應(yīng)進行恰當?shù)那逑?。al-6xn合金可以在現(xiàn)場用類似于其他奧氏體不銹鋼的焊接程序焊接。 產(chǎn)品的規(guī)格范圍 al-6xn合金具有寬廣的產(chǎn)品形式，例如：板、薄板、棒、帶、厚板和鍛件等；同時還有各種零部件產(chǎn)品如泵、閥、管件、緊固件及各種鑄件產(chǎn)品。 al-6xn合金中的cr、ni、mo含量明顯高于304l，316l和317l

6、不銹鋼。al-6xn合金已被命名為usn n08367，并被納入al-6xn合金制造的檔板壓濾機asme和astm標準規(guī)范中。由于al-6xn合金的合金元素已大于50%，故其技術(shù)文件被納入astm標準的“b”篇中。由于同樣的理由，在uns系統(tǒng)中也被納于“n”系統(tǒng)中，但為了與國際標準相一致，astm最近改變了它對鋼和鎳合金的命名，在新的命名中，al-6xn分類在鋼中，同時被列入astm標準的a-240中，并入其他“a”類規(guī)范中。 al-6xn合金為“l(fā)”級不銹鋼，在焊后態(tài)對晶間腐蝕具有高耐蝕性。 當用戶對al-6xn合金有更高的要求時，可以生產(chǎn)更高等級的al-6xn合金。allegheny lu

7、dlum公司通過長期的產(chǎn)品性能試驗和深入地冶金學研究，生產(chǎn)了一種提高型al-6xn合金，這種新的al-6xn合金被命名為al-6xn plus合金。這兩種合金的化學成份均符合uns n08367的要求，但al-6xn plus合金含有更高的合金元素（cr、mo、n），因而具有更高的耐蝕性。這也反映在表1中的點蝕當量值上（pren=1.0%cr+3.3%mo+30%n）。 al-6xn plus合金是根據(jù)用戶合同訂購的，不能從庫存材料中提供。 聲明：所出示的數(shù)據(jù)僅作為比較，在設(shè)計中所采用的數(shù)據(jù)應(yīng)以現(xiàn)行的標準規(guī)范為準。 典型數(shù)據(jù)是參考值，不能用作技術(shù)文件中的最大值或最小值，也不能用作最終的設(shè)計數(shù)據(jù)

8、，材料的具體數(shù)據(jù)也可能與上述數(shù)據(jù)不相同。 表2：在10%fecl3溶液中的臨界縫隙腐蝕溫度（ccct）合金f31627-3825合金27-3317362904l59152205合金6820e-brite7021g合金8630625合金10038al-6xn11043al-29-4c12753276合金13055 耐蝕性和強度的提高 allegheny ludlum公司開發(fā)al-6xn合金的目的是生產(chǎn)一種能夠擁有所有規(guī)格品種的，同時能在大氣溫度下，在靜止海水中對腐蝕免疫的奧氏體不銹鋼。al-6xn合金按照astm g48b標準試驗方法進行縫隙腐蝕試驗，其臨界縫隙腐蝕溫度（ccct）為43，顯示了

9、優(yōu)良的抗縫隙腐蝕能力（見表2）。al-6xn合金具有較高的強度能夠明顯降低容器的壁厚。 al-6xn合金的室溫抗拉強度和許用應(yīng)力均高于316l，904l等不銹鋼和銅一鎳基合金（見表3） al-6xn合金的高強度部分是由于n原子的間隙強化而造成。較高的強度與良好的耐蝕性能的結(jié)合使al-6xn合金在化學工業(yè)與電力工業(yè)中得到廣泛地應(yīng)用。 合金的研制開發(fā) 18cr-8ni奧氏體不銹鋼的成功地應(yīng)用于干凈水及溫和的工業(yè)腐蝕環(huán)境中已超過五十年，為了滿足更加苛刻的工業(yè)環(huán)境的要求，奧氏體不銹鋼通過改變基本化學成份，不斷提高奧氏全不銹鋼家族的耐蝕性能，焊接性能和強度。 mo被添加以提高在氯化物環(huán)境中的耐蝕性。 c

10、被降低已避免焊接過程的敏化。 n被添加以補償“l(fā)”級強度的降低，同時提高抗點蝕能力和增加相穩(wěn)定性。 cr被增加以提高抗點蝕和縫隙腐蝕能力。 ni被增加以穩(wěn)定奧氏組織，同時提高合金在還原性酸中的抗均勻腐蝕能力。表3：板厚小于4.8mm的平軋板及管狀產(chǎn)品的抗拉強度合金室溫最小抗拉強度mpa200下最高許用應(yīng)力mpa最高許用溫度c90/10cu-ni27565.5315316l48397.9454904l490115.137128合金508130.331520合金552142.03582205合金620177.2315g合金620144.8538254smo648164.8399nitromic50

11、690195.8649276合金690171.6677al-6xn690180.6427 二十世紀五十年代，304型不銹鋼冷凝管被用來替銅基合金管，因為銅基合金管在含氨的環(huán)境中發(fā)生了應(yīng)力腐蝕開裂，在蒸氣的沖擊下發(fā)生了浸蝕，在酸性河水中發(fā)生了點腐蝕。大部份304不銹鋼管被用于干凈的工業(yè)水中，超過15萬公里的304不銹鋼管至今仍在服役。316型不銹鋼增加了mo，并提高了ni含量，被用于腐蝕性更大的環(huán)境中，316型不銹鋼在某些情況下，例如在靜止海水中，更有利于防止點腐蝕。但是304和316不銹鋼與銅基合金一樣，不能抵抗銨的應(yīng)力腐蝕和蒸氣的沖擊浸蝕。 不銹鋼被增加更多的cr和mo以抵抗咸水或海水等含高

12、ci濃度的環(huán)境。 allegheny ludlum公司努力的成果之一是在二十世紀七十年代初期開發(fā)了al-6x合金。該合金含有20%cr，24%ni，6%mo。較高的ni含量使該合金在固溶處理后保持全奧氏體組織。1973年，al-6x合金首次被軋成薄壁管并成功地用于海水冷凝器中。這些最初使用的冷凝裝置在使用了30年后仍在很好地運行。有超過1萬公里的al-6x薄壁管用于冷凝器，其中大分部份均涉及到含氯化物的冷卻水。 由于冶金學的原因，al-6x的產(chǎn)品型式和尺寸被限制。由于合金的高cr，mo成份，使得材料在較慢通過1150-540溫度范圍時對二次相（相）的析出敏感。厚于4.75mm的板和帶在冷卻過程

13、中不能阻止二次相的析出，因而使耐蝕性能及韌性受到損害。因此，al-6x的產(chǎn)品厚度被限制低于2.5mm。 n能有效減緩二次相的析出，改變二次焊工正在為petersburg發(fā)電廠煙道的下半墻面和底面焊接al-6xn襯里相的形態(tài)與分布，同時，n還提高了cr和mo的有效性，增強了合金的抗點腐蝕，縫隙腐蝕和應(yīng)力腐蝕的能力。 al-6xn合金開發(fā)成功的重要性大大超過al-6x合金。al-6xn除含有0.18-0.25%的n外，兩種合金的基本化學成份是相同的。在新的應(yīng)用中，al-6xn大大擴展了其應(yīng)用范圍，現(xiàn)已有超過1萬公里的al-6xn冷凝管正在運行。這些冷凝管在咸水和海水中已運行了18年，在海水和咸水中

14、，點腐蝕是致命的。在這種環(huán)境中，al-6xn替代了銅管，并優(yōu)先于鈦管被選用。常規(guī)的fecl3腐蝕試驗已被認為是高鉬不銹鋼相存在的敏感指示。al-6x合金和al-6xn合金熱處理試樣在24，6%fecl3溶液中的等腐蝕線示于圖1。與無氮的al-6x合金相比，al-6xn合金的c曲線顯示相的析出時間將比al-6x合金延緩2個數(shù)量級，敏化溫度的范圍也減少了200。圖1顯示出al-6xn有相當好的抗縫隙腐蝕的能力。圖1熱處理試樣的時間溫度腐蝕曲線 冶金穩(wěn)定性 al-6xn在510以下是穩(wěn)定的。當長時間暴露在650-980時，相可能在晶界析出。相降低了耐蝕性能，這可能與al-6xn的金屬間相的存在有關(guān)3

15、0。相在影響al-6xn合金力學性能之前早已損害了合金的耐蝕性能。31 圖2顯示了n對6%mo合金在800保溫十分鐘后空冷對相析出的影響。 僅含0.05%n的6mo合金在晶界析出沉淀。而n含量為0.18%時，晶界則不顯示沉淀，在厚板焊縫熱影響區(qū)也觀察到這種隨著n含量增加，晶界析出相被抑制的現(xiàn)象。在材料的中心線附近，可能還存在有相。 這種“中心線相”對合金的力學性能和耐蝕性能不會有明顯影響。al-6xn合金的高ni構(gòu)成也將減緩蝕相的生成。圖2 n對相沉淀的影響 產(chǎn)品形式 allegheny ludlum生產(chǎn)平軋板產(chǎn)品：板、帶、薄板。allegheny technologies集團的另一個工廠al

16、lvac生產(chǎn)長材產(chǎn)品，如鋼坯、棒、線材，其他產(chǎn)品可以方便地從美國國內(nèi)或歐洲的制造商中獲得，包括焊管，管，鍛件，鑄件，管件和法蘭。大部份軋制產(chǎn)品可以從庫存中獲得。 鑄件 al-6xn的鑄件被命名為cn-3mn（uns j94651）。cn-3mn鑄件與al-6xn鍛軋件成份稍有不同。增加si和mn元素的含量以增加鑄件的流動性和鑄造性能。s和p被限制以減少鑄件焊接裝配時的開裂。所有cn-3mn鑄件必須進行固溶熱處理隨后迅速冷卻。al-6xn合金制造的u型管換熱器技術(shù)文件 al-6xn合金所有產(chǎn)品所對應(yīng)的asme和astm技術(shù)文件列于表4。al-6xn產(chǎn)品的asme最大許用應(yīng)力列于表5、表6。表4

17、al-6xn（unsn 08367）合金產(chǎn)品的astm及asme技術(shù)文件產(chǎn)品asmeastm板、薄板、帶sa-240，sb-688a-240，b-688棒和型材a479園棒、棒和線材sb-691b691緊固件a194焊管sa358，sa409sa-813，sa-814a358，a409a813，a814無縫管和焊管（pipe）sa312a312無縫管和焊管（tube）sb829a269，a270b829焊管sa249，sa688a249，a688無縫管sb676 sb690b676，b690用于再鍛的鋼坯和棒b472管道法蘭，管件，閥sb462a182，b462鎳合金鍛軋件焊接管件sb366b

18、366鎳合金鍛件sb564b564用焊材焊接的焊管sb804b804鑄件（cn-3mn）sa351a351，a743，a744粉末金屬產(chǎn)品b834 al-6xn鍛，軋件產(chǎn)品以n08367的名稱列于asme鍋爐和壓力容器規(guī)范中第章d部。 al-6xn的鑄件產(chǎn)品列于j94651，cn-3mn。 asme第卷（核工業(yè)）和第卷（非火壓力容器）規(guī)定al-6xn的最高適用溫度為427。al-6xn合金已被列于外壓曲線nfn-12圖中，在asm規(guī)范中，al-6xn以uns n08367的命名納入壓力管道b31.1章，電力管道和工藝管道b31.3章中。 注意：表6中的許用應(yīng)力高于表5中的許用應(yīng)力，在指定的溫度

19、下，表6中的應(yīng)力值超過屈服強度的67.5%，但未超過屈服強度的90%，根據(jù)asme規(guī)范，al-6xn是可以在這些應(yīng)力值下應(yīng)用的，但可能引起尺寸變化。對于某些裝置，例如法蘭，氣體噴咀等，不推薦采用較高的應(yīng)力，因為在這些地方輕微的變形就可能引起泄漏或操作失常。 根據(jù)nace mr0175的規(guī)定，al-6xn以固溶態(tài)或冷加工態(tài)與含h2s的原油和天然氣接觸時，其洛氏硬度應(yīng)低于rc35。 norsok標準m-dp-001，rev.1（1994年10月）已批準al-6xn用于挪威海洋平臺設(shè)施中。 美國食品和藥品管理局（fda）及國家衛(wèi)生基金（nsf）已批準al-6xn合金用于食品工業(yè)。表5 al-6xn合

20、金在asme規(guī)范中的最大許用應(yīng)力：尺寸穩(wěn)定 在拉伸狀態(tài)下最大允許的設(shè)計應(yīng)力(mpa) 在所指定的條件下尺寸穩(wěn)定金屬使用溫度不超過3/16英寸薄板、帶、無縫、ys 310ts 7173/16-3/4英寸厚板、棒、鍛件ys 310ts 655焊管壁厚3/16英寸ys 310ts 717焊管壁厚3/16英寸ys 310ts 65538197187167159931811811531531491641641391392041511511291292601411411201203161341341141143431311311111113711281281091093991261261071074271

21、24124105105表6 al-6xn合金在asme規(guī)范中的最大許用應(yīng)力：尺寸不穩(wěn)定 在拉伸狀態(tài)下最大許用應(yīng)力（mpa） 在所給定的條件下尺寸不穩(wěn)定金屬使用溫度不超過3/16英寸薄板、帶、無縫、ys 310ts 7173/6-3/4英寸厚板、棒、鍛件ys 310ts 655焊管壁厚3/16英寸ys 310ts 717焊管壁厚3/16英寸ys 310ts 6553819718716715993197187167159149186177158150204178170152144260172164147139316169161143136343167159143135371166158141134

22、399165157141134427164156139132注：ys：最小屈服強度 ts：最小抗拉強度 所有產(chǎn)品在2時或4d的標準條件下拉伸時，均具有不低于30%的延伸率，所列數(shù)據(jù)僅為比較值，所有在設(shè)計中應(yīng)用的數(shù)據(jù)均應(yīng)參照現(xiàn)行規(guī)范、標準數(shù)據(jù)采用。 表中所列數(shù)據(jù)摘自2001年asme標準中公布的數(shù)據(jù)，在設(shè)計中采用的數(shù)據(jù)應(yīng)參照現(xiàn)行規(guī)范、標準中的數(shù)據(jù)。用于海上平臺的帶焊縫冷成形彎頭al-6xn合金制造的蒸餾塔塔內(nèi)件應(yīng) 用化學工程紙漿和造紙海洋和海岸大氣污染控制電力系統(tǒng)其他應(yīng)用生物界食品工業(yè)居民住宅取暖爐應(yīng) 用 在本章中描述al-6xn的應(yīng)用僅是該耐蝕合金在各種腐蝕環(huán)境中的一些典型應(yīng)用例子。本章不可能

23、列舉al-6xn所有應(yīng)用的范例，尤其是該合金是一種仍在開發(fā)其應(yīng)用范圍的材料。下述范例的列舉希望可以作為目前正在應(yīng)用al-6xn或?qū)韺⒁捎胊l-6xn合金的一種指導或借鑒。 化學工程 aisi300和400系列不銹鋼在化學工程工業(yè)中的適用性由于下述原因已產(chǎn)生了很大變化： 操作溫度和壓力的提高 腐蝕性工藝介質(zhì)在密閉循環(huán)系統(tǒng)中對設(shè)備的腐蝕 對產(chǎn)品純度及對廢棄物排放的嚴格限制 對設(shè)備長周期安全運行的要求以及對設(shè)備最小維修量的要求 計劃外停車所造成的成本增加 來自世界范圍內(nèi)的產(chǎn)品競爭 高效和長周期安全可靠的生產(chǎn)需要更為昂貴的耐蝕材料，al-6xn合金填補了316型不銹鋼和鎳基的625，276合金之間

24、的空白。它使得設(shè)計系統(tǒng)具有最好的成本與性能的組合。 在317，904l不銹鋼不適用的腐蝕環(huán)境中，高ni的276合金由于太貴不易被接受時，al-6xn合金是一種較好的選擇。在很多腐蝕環(huán)境中，al-6xn合金的耐蝕性能優(yōu)于904l，20號合金以及825合金。強度，耐蝕性能，成本以及產(chǎn)品種類齊全使得al-6xn在很多應(yīng)用中優(yōu)先于更貴的g合金，625合金，276合金以及鈦被選用，當316，317型銹鋼設(shè)備發(fā)生點腐蝕，縫隙腐蝕以及應(yīng)力腐蝕時，選用al-6xn合金是一種具有本質(zhì)意義上的材料升級。 紙漿和造紙 紙漿的酸化和造紙過程的漂白是一種腐蝕性很強的工藝過程，不銹鋼在這種環(huán)境中發(fā)生嚴重的點腐蝕和縫隙腐蝕

25、。氯和二氧化氯漂白劑是一種強氧化劑，對不銹鋼有很強的腐蝕性10-12。很多工廠的循環(huán)系統(tǒng)中使用海水和污染水。在漂白裝置上進行的試驗表明，溫度對含mo不銹鋼的影響較小。n的合金化進一步提高了含mo奧氏體不銹鋼中mo的能力3.10。在紙漿廠的漂白裝置中43，在具有中等氯化物腐蝕的環(huán)境中，al-6xn放置一年后未發(fā)生點腐蝕和縫隙腐蝕。 在大部份紙漿漂白工廠中使用的316l或317l不銹鋼含2.0-3.5%mo，在某些情況下使用含mo4.5%的904l或317lx。合金成份更高的al-6xn對亞硫酸根（s2o3=）有更好的耐蝕性能，同時還提高了對氯化物，硫化物及酸性溶液的點腐蝕和應(yīng)力腐蝕的耐蝕性。 可

26、以預計，當洗滌水循環(huán)使用或操作溫度提高時，將對用317l制造的紙漿漂白裝置及管道產(chǎn)生更嚴重的腐蝕問題，高mo（6%mo）的al-6xn是替代317l的首選材料。 海洋工程 al-6xn在很多惡劣的海洋環(huán)境中顯示出良好的耐蝕性能，如在海水管道系統(tǒng)，工藝管理系統(tǒng)，換熱設(shè)備，飛濺區(qū)及支撐結(jié)構(gòu)中均有很好的表現(xiàn)。實踐經(jīng)驗及大量的現(xiàn)場試驗表明，al-6xn在海水中，在高溫，超長周期的進行過氯化的靜止海水中均具有優(yōu)良的抗縫隙腐蝕能力44。al-6xn可以廣泛地應(yīng)用于海洋鉆井平臺中，同時也適用于脫鹽系統(tǒng)。例如，挪威兩座海上鉆井平臺分別使用了475噸和600噸al-6xn合金。 空氣污染控制 試驗室試驗，現(xiàn)場試

27、驗以及實際使用經(jīng)驗表明，al-6xn在酸性，氧化性溶液中具有優(yōu)良的耐蝕性能。這種環(huán)境經(jīng)常產(chǎn)生在爐氣脫硫系統(tǒng)中。當與冷凝酸或清洗液相接觸時，（這些清洗溶液清潔爐氣及其他廢氣），al-6xn較常規(guī)不銹鋼或某些鎳基合金的耐蝕性更好。周期壽命費用分析表明，在吸收容器和噴淋系統(tǒng)中，采用al-6xn將比采用317不銹鋼或276合金更有利。煙氣再熱器的作用是增加被清洗后煙氣的浮力以減少煙氣因冷到露點溫度以下時冷凝液對煙囪的腐蝕。選擇al-6xn制造煙氣再熱器是因為該合金可以承受蒸氣側(cè)氯化物的點腐蝕，應(yīng)力腐蝕，同時可以承愛煙氣側(cè)含有潮濕酸性硫化物煙氣的腐蝕，同時還可承受氣流的沖蝕。 動力工程 電廠需要使用大量

28、的處理過或未處理水。由于各種氣體，礦物質(zhì)，雜質(zhì)的濃縮，循環(huán)水的腐蝕性相當強。在咸水和污染水中的氯化物和硫化物可以使300系列不銹鋼由于局部腐蝕而迅速損壞。氣流產(chǎn)生的渦流加速了金屬的損壞。al-6xn合金對氯化物，應(yīng)力腐蝕，氣蝕均有較好的耐蝕性，因此，可以被選作制造冷凝管，伺服水管道，除氣加熱器，濕氣分離再熱器，給水再熱器，以及爐氣再熱器的材料。 微生物腐蝕（mic）和伺服水管道，冷凝器的生物污染也可能是很嚴重的，它們可能會影響裝置的操作。這些設(shè)備由于是備用或處于閑置，處在靜止狀態(tài)，對腐蝕很敏感，這些系統(tǒng)包括： 伺服水管道 貯罐 防火設(shè)備 浸入或熱淬取裝置 熱電廠根據(jù)下述四個基本原因，通過選用對

29、局部腐蝕耐蝕性更好的材料來控制mic腐蝕： 1、沒有設(shè)計簡便的例行清洗，沒有水處理及預警系統(tǒng)的常規(guī)水管路系統(tǒng)。 2、環(huán)境污染的限制降低了在控制微生物腐蝕或微生物污染水處理方面的效果。 3、水處理或電化學保護可以大大增加某些金屬的腐蝕，例如al-6xn耐氯化物處理，但這種處理可以造成銅基金屬的加速腐蝕。 4、用水泥復蓋的碳鋼管在焊接接頭處金屬裸露是很典型的情況，水泥復層很容易開裂，而ci可以在完整的復層下腐蝕鋼，最終造成鋼管的腐蝕與剝落。 在核電廠的伺服水系統(tǒng)中，所用的各種材料如帶水泥復層的碳鋼管，304，316及銅基合金均會遭受到微生物腐蝕。挪威海上平臺應(yīng)用了超過600噸的al-6xn 根據(jù)在

30、各種裝置上進行的試驗結(jié)果，al-6xn被選擇替代上述各種材料。36-39al-6xn合金能控制住微生物腐蝕，在這些裝置上，al-6xn合金的使用壽命可達30-40年。 其他方面的應(yīng)用 盡管al-6xn最初是為用海水作為冷卻劑的電站冷凝器開發(fā)的產(chǎn)品，但由于該產(chǎn)品有很好的耐蝕性能，焊接性能，成型性能以及較高的強度，因此，在各工業(yè)部門進行了廣泛的宣傳，以下是其他方面的應(yīng)用實例： 空間站 美國二號空間站是一個建立在亞利桑那州沙漠地區(qū)的試驗用空間站，它是一個半控制環(huán)境的試驗站，1991-1993年間，有8個人在試驗站中居住了兩年，而另一些人在1993-1994年中居住在這個空間試驗站中。這個空間站具有5

31、百萬立方英寸的封閉空間，包括一個養(yǎng)著魚的海灘。這個空間站使用了超過6萬平方英寸的al-6xn薄板。二號空間站的設(shè)計壽命是100年，選擇al-6xn合金的理由是：好的焊接性能，對海水高耐蝕性以及低的熱膨脹系數(shù)。 食品工業(yè) 食鹽（nacl）是一種常用調(diào)料，幾乎存在于所有的食品加工過程中，其他腐蝕性氯化物，如次氯酸鈉，存在于直到外太空的清洗液中。al-6xn合金被應(yīng)用到冷和熱的食品加工環(huán)境中，從食品加工的最后步驟所用的蒸氣到冷卻，冷凍循環(huán)時所用的鹽水中，al-6xn成功地替代了很多食品設(shè)備中因應(yīng)力腐蝕，點腐蝕，縫隙腐蝕而破壞的304，316型不銹鋼。這些食品加工系統(tǒng)包括：啤灑廠的管道，肉類烹調(diào)器，谷

32、物烹調(diào)器，兒童食品罐和各種谷物、糖漿煉制設(shè)備。根據(jù)美國食品藥物管理局的意見，al-6xn合金作為與食品接觸的耐蝕材料不必附加其他的規(guī)定。 高效住宅爐 住宅用加熱爐有效利用燃料的方法是將爐氣在排出之前進行二次熱交換。開發(fā)高效住宅爐的關(guān)鍵是尋找一種恰當?shù)慕饘俨牧?，用這種材料制造的換熱器能承受酸性（碳酸、硝酸、硫酸、鹽酸、氫氟酸)并含有ci、f的冷凝液的腐蝕。al-6xn合金由于對點腐蝕，應(yīng)力腐蝕，均勻腐蝕有很好的耐蝕性，且具有優(yōu)良的冷成型性能，被選擇制造高效住宅爐的部件。用于歐洲煤礦的咸水濃縮器耐 蝕 性 能點腐蝕縫隙腐蝕臨界縫隙腐蝕溫度（ccct）天然海水異種金屬的縫隙腐蝕（dmc）ph值的影響

33、電偶序晶間腐蝕（igc）均勻腐蝕堿和堿鹽腐蝕應(yīng)力腐蝕開裂（scc）微生物腐蝕（mic）浸蝕耐蝕性能 重大的設(shè)計決策是以試驗室加速試驗和現(xiàn)場試驗數(shù)據(jù)為依據(jù)的。預測在實際服役中的腐蝕行為必須懂得合金的冶金特性和環(huán)境兩方面的因素，這兩方面的因素將影響合金的服役行為。在實際過程中，誘發(fā)腐蝕的因素必須被查明，并在加速試驗中進行控制，以作為實際性能的可靠指標。不銹鋼的大部分破壞是因為應(yīng)力腐蝕，點腐蝕，縫隙腐蝕而造成的。在不含有氯化物或其他鹵族離子的酸和堿中，不銹鋼也可發(fā)生均勻腐蝕和晶間腐蝕。從各種試驗室和現(xiàn)場試驗得到數(shù)據(jù)現(xiàn)已復蓋了可能的化工過程溶液。 點腐蝕 不銹鋼最重要的性能之一是在含氯化物的水（如海水

34、中）或爐氣冷凝水中對點腐蝕和縫隙腐蝕耐蝕，奧氏體不銹鋼的耐點腐蝕性能可以通過合金成份用點蝕當量衡量： pern=%cr+3.3%mo+30%n 表7為各種合金的點蝕當量及常規(guī)的點腐蝕和縫隙腐蝕指數(shù)。根據(jù)表7中各種指數(shù)的排序表明al-6xn具有相當好的抗點腐蝕及縫隙腐蝕的能力。 另一種類似的不銹鋼抗點腐蝕能力的排序是“點蝕電位”。在標準的氯化物溶液中使用電化學儀器測得點蝕電位。點蝕電位表明合金對局部腐蝕的相對敏感性。電位較正的合金較少產(chǎn)生點腐蝕。表7、點蝕和縫隙腐蝕指數(shù)合金成份（wt%）cr mo npren1ccct2cpt3cpt430418.0 / 0.0619.8-2.5/31616.5

35、 2.1 0.0524.9-2.515/31718.5 3.1 0.0630.51.71925904l20.5 4.5 0.0536.9204045al-6xn20.5 6.2 0.2247.64380781、pren=cr+3.3mo+30n2、按照astm g48 b進行試驗3、按照astm g48 a進行試驗4、按照astm g150進行試驗圖3 在3.5%naci溶液中的點蝕電位 圖3 表明，al-6xn對氯化物的抗點蝕能力較300系列不銹鋼及904l高，試驗數(shù)據(jù)是按照astm g61以1.2v/時掃描速度進行陽極極化獲得的。 首先觀察到點腐蝕時的溶液溫度被稱為臨界點蝕溫度（cpt）。

36、cpt是另一種測定不銹鋼耐點腐蝕性能的指標。圖4和圖5分別為在10%feci36h2o和在4%naci+1%fe2(so4)3+0.01mhci中測得的cpt值。注意：圖4中焊接試樣和非焊接試樣的cpt顯著不同，這與焊縫金屬的偏析及熱影響區(qū)相析出有關(guān)。 縫隙腐蝕 在兩種金屬間的沉淀物下，墊圈下以及接頭處產(chǎn)生的縫隙腐蝕的危險遠大于敞開表面的點腐蝕。由于這個原因，縫隙腐蝕試驗通常比點腐蝕試驗更為苛刻，同時，結(jié)論和解釋也更為復雜。下面列舉了來自不同試驗溶液和不同縫隙形狀的試驗結(jié)果。n和mo的共同作用提高了合金在酸性氧化性，含氯化物溶液中的抗縫隙腐蝕能力。圖6顯示了這種有效性，在astm g 48b溶

37、液中，隨著n含量的增加，合金的失重減少。圖4在feci3溶液中的臨界點蝕溫度圖5在氯化物和硫化物的酸性混和溶液中的臨界點蝕溫度圖6在50feci3溶液中合金的抗縫隙腐蝕能力北海海上現(xiàn)場處理和壓縮用冷凍裝置 臨界縫隙腐蝕溫度（ccct） 在feci3溶液中，首先觀察到的縫隙腐蝕溫度稱為臨界縫隙腐蝕溫度（ccct），ccct常被用來比較各種合金的抗縫隙腐蝕能力，這種排序與在大氣溫度下的天然海水中排序一致。 奧氏體，鐵素體不銹鋼，鎳基合金在feci3溶液中的臨界縫隙腐蝕溫度列于表2。al-6xn固溶態(tài)的ccct值為43，較表2中所有奧氏體不銹鋼及某些鎳基合金更高。 對于不同的試驗操作，試驗結(jié)果可能有

38、會有很大的不同。因此，比較不同來源的數(shù)據(jù)時，應(yīng)了解所給定的試驗操作程序。表2中的數(shù)據(jù)是根據(jù)astm/g-48b程序進行的。 天然海水 圖7為al-6xn和316l在固定的縫隙腐蝕裝置中，用海水浸泡60天后的試樣形貌。裝置的扭轉(zhuǎn)功為8.5nm（6.35t-1b）。316l產(chǎn)生了嚴重的縫隙腐蝕，但al-6xn未產(chǎn)生縫隙腐蝕。圖7試樣在海水中當浸泡60天后的表面形貌 異種金屬的縫隙腐蝕（dmc） 金屬對金屬的縫隙腐蝕試驗在某些情況下可能比astm/g-48b試驗更能代表實際服役行為。在金屬對金屬的縫隙腐蝕試驗中，一種金屬活化腐蝕，而另一種則相對有較好的耐蝕性17.，34。某些合金在不同金屬縫隙腐蝕試

39、驗中的某些性能與在固定縫隙腐蝕試驗中的性能不相同。例如，al-6xn在dmc試驗中比超級鐵素體不銹鋼al29-4c顯示了更好的耐蝕性能(見圖8)，但在金屬非金屬縫隙腐蝕試驗中，結(jié)果則正好相反(表2)。 ph值的影響 對于一個給定的合金和環(huán)境，如果增加溶液的酸性，則可能該合金的腐蝕率從某一臨界值以下戲劇性地增大。這些臨界腐蝕率，參照基本ph值，指示出合金對均勻腐蝕和縫隙腐蝕的相對耐蝕性能。圖9顯示了在室溫下，被酸化的3.5%naci溶液中某些奧氏體不銹鋼和鐵素體不銹鋼的腐蝕率，在本研究中al-6xn耐蝕性能較好，在溶液酸度降到ph=0.3時，仍未出現(xiàn)腐蝕率的大幅升高。圖8不同合金的異種金屬縫隙試

40、驗結(jié)果圖9 ph對合金在naci溶液中耐蝕性的影響 電偶序 當al-6xn合金與其他金屬構(gòu)件相連時，應(yīng)注意出現(xiàn)電偶腐蝕。 預測一個電偶對的相互作用如圖10所示。在給定的環(huán)境中比較電偶的相互作用比比較自腐蝕電位的高低要復雜得多。不同材料的極化阻力及相對面積的大小是相當重要的。在海水中，al-6xn比一般的不銹鋼有更高的腐蝕電位。此外，不銹鋼合金的鈍化電位也明顯高于那些活化腐蝕金屬的電位。 實際環(huán)境條件及不同幾何形狀的部件是估計電偶腐蝕的最好試驗。用al-6xn換熱管與不同材料的管板接觸進行了這種試驗18，19。根據(jù)這次試驗研究結(jié)果，al-6xn與其他金屬及耐海水腐蝕的合金組成的電偶對未出現(xiàn)任何速

41、腐蝕的情況。但是，當al-6xn合金與下列合金在靜止海水中接觸時，可能會發(fā)生下列腐蝕情況： 銅合金的電偶腐蝕 鋅銅合金的脫鋅 碳鋼的電偶腐蝕 ，6%mo合金和鎳基合金與任何比例的鈦接觸時的相容性 生物膜的存在可能會增大電偶對的作用。 晶間腐蝕（igc） 不銹鋼的晶間腐蝕（igc）通常是由于敏化造成碳化鉻在晶界沉淀使晶界貧鉻而產(chǎn)生。由于al-6xn合金碳含量低于0.03%，碳化物不易沉淀，但可產(chǎn)生金屬間相（相）沉淀而造成敏化，這些金屬間相可用金相法或通過腐蝕試驗測定。圖10在海水中電偶序 huey試驗（65%硝酸試驗，astm a262-c）是常規(guī)的，用于評價奧氏體不銹鋼抗晶間腐蝕的試驗方法。但

42、huey試驗不適用于含mo不銹鋼。因為熱濃硝酸對含mo不銹鋼的腐蝕嚴重，即使這些不銹鋼中并沒有出現(xiàn)有意義的碳化鉻沉淀20。同樣，標準草酸試驗（astm/a262-a）也不適于al-6xn及其他高mo不銹鋼。因此，與不含mo的不銹鋼相比，腐蝕率并不代表晶界沉淀相的存在。下列試驗可評價al-6xn的抗晶間腐蝕能力。 a262-d a262-e a262-f 沸騰50%硫酸 cr-28a g28-b astm/g28-a，a262-e，a262-f最適用于al-6xn，這些試驗的代表數(shù)據(jù)見表9。同時，應(yīng)注意到，feci3試驗對有害的晶界沉淀相的存在是一種敏感的指示劑。 均勻腐蝕 與局部腐蝕相比，均勻

43、腐蝕是較好預測的。均勻腐蝕率通常是用暴露在腐蝕介質(zhì)中的整個金屬表面的失重來表示，如mils/y（mpy），mm/y等，以下是選擇耐蝕合金的常規(guī)標準。腐蝕率等級應(yīng)用5mpy優(yōu)良很好520mpy滿意好2050mpy可用一般50mpy不可用用于海上鉆具的al-6xn軟管 表8 為根據(jù)astmg-31進行試驗后所得結(jié)果，七種不同的酸、堿溶液用來比較各種合金的耐蝕性能，但不是模擬實際工業(yè)環(huán)境。測定了雙試樣五周期（每周期48小時）的平均腐蝕率，根據(jù)上表所列的耐蝕等級標準，al-6xn合金在醋酸，甲酸，磷酸中有優(yōu)良的耐蝕性能，在草酸和氫氧化鈉中有好的耐蝕性能，在亞硫酸鈉中可用，在沸騰的10%硫酸中不可用。在

44、表8中，al-6xn可與904l，276合金的耐蝕性相比，較316l、317l的耐蝕性高得多，在某些試驗中，al-6xn較某些合金的腐蝕率小一個數(shù)量級。上述合金在astm a262標準溶液中的試驗結(jié)果列于表9。 在奧氏體不銹鋼中增加ni，mo可以提高其在還原性酸和氧化性酸如h2so4，h3po4，hci，hcooh中的耐蝕性，cr在h2so4，h3po4和hci中提高耐蝕性的作用較小。 由于高ni，mo，al-6xn在濃度15%，溫度不超過沸點的稀硫酸中，或在濃度85%的低溫濃硫酸中，具有較好的耐蝕性。在硫酸中如含有fe、cu和cr離子時，如在酸洗液中和電鍍液中，該合金的實際腐蝕率將會降低。

45、圖11為al-6xn和其他合金在純硫酸中的等腐蝕圖，al-6xn明顯較316不銹鋼耐蝕，同時也較904l耐蝕性好。al-6xn與大多數(shù)用于硫酸的合金如20號合金，825合金的耐蝕性相當。 圖12表明，al-6xn在含ci的硫酸中亦有較好的耐蝕性。 純磷酸對不銹鋼的腐蝕性小于硫酸，但當 表8 各種合金在沸騰試驗溶液中的耐蝕性astm g31腐蝕率（mm/y）316l317l904lal-6xn276合金20%醋酸0.0030.010.020.0030.0145%甲酸0.600.470.200.060.0710%草酸1.231.140.690.1190.2820%磷酸0.020.020.010.0

46、060.00910%亞硫酸納1.821.420.230.120.06750%氫氧化鈉1.920.830.240.290.4510%氨基磺酸3.162.390.230.240.06710%硫酸16.157.582.531.830.35表9各種合金在沸騰溶液中的耐蝕性astm a262腐蝕率（mm/y）316l317l904lal-6xn276合金a262-b0.6560.5230.3570.3906.66a262-c0.5620.4960.3870.66622.86a262-e通過通過通過通過通過a262-f2.692.512.331.887.00用al-6xn合金制造的風扇圖11 合金在純硫酸

47、中的等腐蝕線工藝氣流中含有鹵族離子時，需要耐蝕性能更好的al-6xn合金。圖13為al-6xn在純磷酸中的等腐蝕圖。圖12 al-6xn在含ci的硫酸中的等腐蝕線圖13 al-6xn合金在純磷酸中的等腐蝕線 al-6xn可耐濃渡高于45%的磷酸腐蝕，在這里經(jīng)常使用的是20號合金和825合金。在濃磷酸中，al-6xn是一種經(jīng)濟的，可替代更貴的高鎳合金的材料。 奧氏體不銹鋼在稀鹽酸中僅在低溫時才能保持鈍態(tài)，。316l和904l不銹鋼因均勻腐蝕和局部腐蝕不能在鹽酸中使用。圖14表明，在稀鹽酸中，隨著溫度的升高，al-6xn較904l的腐蝕率上升更快。al-6xn僅可在低溫稀鹽酸中使用。這里還有點腐蝕

48、的可能，同時還應(yīng)避免縫隙腐蝕。圖14 合金在純、稀鹽酸中的等腐蝕線 圖15為合金元素對cr，ni，mo，fe合金陽極極化行為影響的示意圖（在酸性溶液中）。n降低了鈍化電流密度ip，提高了初始鈍化電位epp，同時擴大了鈍化電位的范圍。當n含量增加時，臨界腐蝕電流密度朝負電位方向和較低電流密度方向移動。圖15在酸性氯化物溶液中，合金元素對crnimofe合金陽極極化行為影響的示意圖。 堿和堿式鹽溶液 不銹鋼和鎳基合金在含有雜質(zhì)的強酸和強堿中的行為是不相同的，在堿溶液中，氧化性離子no3，cr2o72，mno4，fe+3，cu+2等均對鎳和鎳 基合金有壞的影響，在純氫氧化納溶液中，鉻比ni對耐蝕性的

49、影響更大21。表8中列出了al-6xn在50%naoh和10%na2so3中的試驗數(shù)據(jù)。圖16為al-6xn在熱的含氯化物和硫化物的堿溶液中的腐蝕行為24。圖16各種合金在模擬的堿蒸發(fā)器溶液中的等腐蝕線 應(yīng)力腐蝕開裂（scc） 用于化學工業(yè)（cpi）中的不銹鋼雖然在均勻腐蝕方面具有一些經(jīng)驗，但不銹鋼的實際破壞主要是局部腐蝕造成的。局部腐蝕中最嚴重的破壞是應(yīng)力腐蝕開裂。在某些情況下，增加ni，mo含量可以提高合金抗應(yīng)力腐蝕的能力。圖17為ni，mo含量對奧氏體不銹鋼在含ci環(huán)境中應(yīng)力腐蝕開裂的影響。22根據(jù)圖17，al-6xn合金處于copson曲線上方。圖17還顯示出mo含量在2%以上時，將能降低常用奧氏體不銹鋼對應(yīng)力腐蝕開裂的敏感性。23al-6xn合金在naci溶液中的應(yīng)力腐蝕試驗結(jié)果見表10。表10 al-6xn在naci溶液中的帶壓試驗試驗溶液（wt%）試驗溫度試驗時間小時試驗結(jié)果0.002%ci2881010未開裂0.02%ci2885106個中3個開裂0.02%ci2601008未開裂0.2%ci2041011未開裂0.2%ci2325046個中2個開裂0.2%ci2605046個中