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關(guān)鍵詞：雙相不銹鋼；性能；造紙工業(yè)；應(yīng)用；制漿；漂白　傳統(tǒng)傳統(tǒng)的奧氏體不銹鋼在晶間腐蝕、應(yīng)力腐蝕、點腐蝕和縫隙腐蝕等局部腐蝕方面的抗力不足，尤其是應(yīng)力腐蝕引起的斷裂，其危害性極大。雙相不銹鋼是近二十年來開發(fā)的新鋼種。通過正確控制各合金元素比例和熱處理工藝使其固溶組織中鐵素體相和奧氏體相各約占50％，從而將奧氏體不銹鋼所具有的優(yōu)良韌性和焊接性與鐵素體不銹鋼所具有的較高強(qiáng)度和耐氯化物應(yīng)力腐蝕性能結(jié)合在一起，使雙相不銹鋼兼有鐵素體不銹鋼和奧氏體不銹鋼的優(yōu)點。傳統(tǒng)目前,應(yīng)用最普遍的是SAF2205，其屈服強(qiáng)度可達(dá)普通奧氏體不銹鋼的兩倍，疲勞強(qiáng)度及抗腐蝕性能亦優(yōu)于奧氏體鋼。其熱脹系數(shù)接近于普通的碳鋼，給結(jié)構(gòu)設(shè)計帶來很多方便。這一特點使得它適合制作復(fù)合鋼板和防腐蝕襯里。因其導(dǎo)熱系數(shù)比316L約高出30％，有利于制造換熱設(shè)備；此外，SAF2205還具有較好的低溫沖擊性能。鋼中加入適量的氮不僅改善了鋼的耐點蝕和耐SCC(耐應(yīng)力腐蝕)性能，而且提高了焊接HAZ(焊接熱影響區(qū))的耐蝕和力學(xué)性能。SAF2205高Cr低Ni，故較Cr-Ni奧氏體不銹鋼的材料成本更低。傳統(tǒng)80年代后期,國外制漿造紙行業(yè)就開始用雙相不銹鋼替代奧氏體不銹鋼制造某些關(guān)鍵部位的耐腐蝕設(shè)備,目前已獲廣泛應(yīng)用[1],其中應(yīng)用最多的也是SAF2205雙相不銹鋼?！?雙雙相鋼的耐腐蝕性能1.1耐耐點蝕性能鋼的抗點蝕能力取決于鋼中鉻、鉬和氮諸元素，幾種雙相不銹鋼及奧氏體不銹鋼點蝕指數(shù)對比見表1。PREN值一般用來預(yù)測鋼在氯化物環(huán)境中的性能?？梢奡AF2205鋼在含氯環(huán)境中的耐點蝕性能優(yōu)于18－5Mo型雙相不銹鋼，更優(yōu)于316L奧氏體不銹鋼。在300mV電位下作出的CPT值與氯離子含量的關(guān)系曲線如圖1所示。從圖1中可以看出SAF2205雙相不銹鋼具有比SAF2304雙相不銹鋼和表1典幾種鋼的點蝕指數(shù)值的對比[2鋼種CrMoNPREN00Cr22Ni5Mo3NSAF220500Cr18Ni5Mo3Si2316L222218.5173.23.22.72.70.150.180.083535.428.725.9注：PREN為不銹鋼點蝕指數(shù)值，用來預(yù)測在氯化物環(huán)境中的性能。304L、316L奧氏體不銹鋼更佳的耐點蝕安全性。 1.2耐耐縫隙腐蝕性能傳統(tǒng)SAF2205鋼耐縫隙腐蝕性能與316L奧氏體不銹鋼相當(dāng)。1.3耐耐應(yīng)力腐蝕性能傳統(tǒng)在雙相不銹鋼應(yīng)力腐蝕過程中，無論是鐵素體相，還是奧氏體相，二者之中必有一個相對另外一個相在應(yīng)力腐蝕裂紋的擴(kuò)展中起到極化保護(hù)或機(jī)械屏障的阻擋作用，從而阻止了裂紋向前發(fā)展的可能。此外，兩個相的晶體形面取向差異，使擴(kuò)展中的裂紋頻繁改變方向，從而大大延長了應(yīng)力腐蝕裂紋的擴(kuò)展期。傳統(tǒng)SAF2205鋼的耐氯化物應(yīng)力腐蝕性能良好。即使在既有氯化物又有H2S圖1 在中性氯化物溶液中不同鋼種的臨界點蝕溫度（CPT）對比[2]的水溶液中，其耐應(yīng)力腐蝕性能也優(yōu)于18－Mo等其它類型不銹鋼。圖2為SAF2205與奧氏體不銹鋼在氯化物溶液中的應(yīng)力腐蝕實驗比較，前者明顯優(yōu)于后者。1.4耐耐晶間腐蝕性能傳統(tǒng)SAF2205鋼含有氮，高溫加熱后仍保留大量的奧氏體相（1250℃時γ相為30％～40％），焊接的高溫?zé)嵊绊憛^(qū)（HTHAZ）冷卻時又會沿鐵素體相晶界由鐵素體相快速轉(zhuǎn)變成奧氏體相，這種兩相結(jié)構(gòu)降低了鋼的晶間腐蝕傾向，使SAF2205鋼具有良好的耐晶間腐蝕性能。1.5耐耐均勻腐蝕性能圖2 SAF2205與奧氏體不銹鋼在氯化物溶液中的應(yīng)力腐蝕試驗[3]傳統(tǒng)在大多數(shù)介質(zhì)中SAF2205鋼的耐均勻腐蝕性能均優(yōu)于304L和316L。1.6耐耐疲勞腐蝕性能傳統(tǒng)高的力學(xué)性能與耐腐蝕性能的結(jié)合使鋼具有高的腐蝕疲勞強(qiáng)度。SAF2205在造紙漂白廢液中的腐蝕疲勞強(qiáng)度可達(dá)±265MPa?！?雙雙相鋼的焊接、冷熱加工性能傳統(tǒng)SAF2205具有良好的可焊性，適宜的焊接方法有TIG、等離子弧焊和埋弧焊。傳統(tǒng)SAF2205既可以冷彎也可熱彎。由于SAF2205的屈服強(qiáng)度較高，固變性抗力較大，但因其組織為鐵素體和奧氏體兩相組成，冷加工硬化傾向比奧氏體低。切削時，切削速度應(yīng)比切削316L低20％。當(dāng)采用高速工具鋼刀具時，切削參數(shù)可與加工316L時相同[3]?！?雙雙相鋼在我國制漿造紙行業(yè)的應(yīng)用前景分析3.1耐SAF2205在蒸煮設(shè)備上的應(yīng)用傳統(tǒng)許多年來，人們認(rèn)為不銹鋼用在硫酸鹽法蒸煮設(shè)備上是“大材小用”。然而，隨著工藝的改進(jìn)，操作條件的逐漸嚴(yán)格，硫酸鹽法蒸煮設(shè)備的腐蝕率增加了。全球范圍內(nèi)，蒸煮裝置與材料相關(guān)的事故時有發(fā)生。更有一些低碳鋼蒸煮鍋發(fā)生了爆炸事件，由此警醒我們注意蒸煮裝置的選材問題，強(qiáng)調(diào)了蒸煮裝置使用不銹鋼的必要性。傳統(tǒng)硫酸鹽法蒸煮液的主要成分是：NaOH和Na2S，還有一些來自于堿回收系統(tǒng)的Na2CO3，Na2SO4，Na2SO3和Na2S2O3，甚至還有少量的Na2Sn(多硫化鈉)。另外來自漂白車間的回用水含有NaCl，如果封閉循環(huán)用水，蒸煮液中NaCl含量會大量增加。傳統(tǒng)蒸煮設(shè)備大都是壓力容器，在160～180℃的工作溫度下，上述的鹽類對設(shè)備都有腐蝕作用。蒸煮液中含Na2Sn時對蒸煮有益，可以提高蒸煮的得率，但其含量在2g/L左右時，對設(shè)備有強(qiáng)烈的腐蝕作用。傳統(tǒng)因此，從80年代后期雙相不銹鋼SAF2205出現(xiàn)后，就逐漸地代替冷拔奧氏體不銹鋼，作為蒸煮設(shè)備的材料。雙相不銹鋼之所以受到歡迎，主要是由于它的耐腐蝕性及強(qiáng)度，從而可以減少材料的厚度，進(jìn)而降低成本。傳統(tǒng)亞硫酸鹽制漿工藝中蒸煮設(shè)備所受到的腐蝕重于硫酸鹽制漿。蒸煮液呈弱酸性，含有NaHSO3，Na2SO3，Mg(HSO3)2等鹽，pH值可低至2左右。溫度較硫酸鹽法低，但可達(dá)160℃。以前用的較多的是316和317奧氏體不銹鋼，因SAF2205對亞硫酸腐蝕的抵抗能力強(qiáng)于奧氏體不銹鋼，現(xiàn)正逐漸取代奧氏體不銹鋼[8]。3.2耐SAF2205在漂白設(shè)備上的應(yīng)用傳統(tǒng)制漿造紙廠對環(huán)境影響最大、污染最嚴(yán)重的是漂白廢液，而用于漂白階段的防腐費用也最高。據(jù)加拿大紙廠一次關(guān)于紙廠腐蝕費用的調(diào)查統(tǒng)計：用于漂白設(shè)備防腐的投資及維修費用，約占總的防腐及維修費的57.2%。一般在硫酸鹽法制漿過程中，漂白防腐費用最大，占硫酸鹽法生產(chǎn)防腐總費用的26％。傳統(tǒng)漂白設(shè)備的腐蝕介質(zhì)主要是氯化段的Cl-，H+；以及氧化劑Cl2、ClO2。傳統(tǒng)ClO2處理塔的洗滌液中Cl-比氯化段的少一半，溫度約高10℃，pH2.0～2.5。在上述條件下普通不銹鋼容器上發(fā)現(xiàn)縫隙腐蝕、點腐蝕、應(yīng)力腐蝕破壞。傳統(tǒng)不銹鋼在Cl-中的點蝕及縫隙腐蝕，是由于在酸性強(qiáng)氧化劑的Cl2，ClO2漂白液中，Cl-浸透了不銹鋼的鈍化層，從而限制了它的使用。另外，漂白時的某些條件變動，可能會增大腐蝕，例如：殘Cl2多少對腐蝕電位的影響就很大。因此，從腐蝕觀點來看，過量的漂白劑會增大洗滌器及濾液系統(tǒng)上金屬材料的腐蝕。傳統(tǒng)漂白系統(tǒng)中大量使用元素氯的結(jié)果使廢液中和制漿中都有不少有毒物質(zhì)，如有機(jī)鹵化物AOX。由于環(huán)保的要求越來越嚴(yán)格，80年代國外采取的措施是在氯化段用ClO2代替部分或全部Cl2，以滿足環(huán)保的要求。由于Cl2、ClO2易揮發(fā)，在氣相中的氧化作用比液相更為強(qiáng)烈。ClO2 在氣相的腐蝕作用，比在液相高一級。因此在氣相中對不銹鋼的腐蝕，比在pH1.2的液相中的速率大得多，甚至在氯化塔頂或洗漿機(jī)上都有嚴(yán)重腐蝕現(xiàn)象，不能用316L鋼。傳統(tǒng)許多北美漂白車間為了減少污染，增加了漿料洗滌水的循環(huán)利用，因而使一些漂白段和洗漿段處于較高溫度下操作，同時也增加了系統(tǒng)中氯化物濃度。氧氣漂白是一種新型、環(huán)保型的漂白方法。封閉循環(huán)使白液中含有一定量的氯化物，因此氧漂一開始就在有氯化物條件下進(jìn)行。在氧漂條件下，高濃氯或堿，分別或一起對奧氏體不銹鋼產(chǎn)生應(yīng)力腐蝕。許多在役的氧脫木素反應(yīng)器用SAF2205制造，運行情況良好，無腐蝕報告[6]。傳統(tǒng)統(tǒng)計數(shù)據(jù)表明：現(xiàn)代漿漂白是雙相不銹鋼制壓力容器的另一可用武之地。SAF2205的性能仍優(yōu)于SAF2304TM(00CrNiMoN)，表現(xiàn)在它的高抗點蝕和抗裂紋腐蝕性能上。SAF2205的抗點蝕和抗裂紋腐蝕性能遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過316L，可以和904L（00Cr20Ni25Mo4.5Cu）相媲美[1]。3.3耐SAF2205在其它設(shè)備上的應(yīng)用傳統(tǒng)SAF2205的另一個典型用例是用在滾筒式壓榨機(jī)上。該設(shè)備的滾筒上鉆有許多孔眼，在含有酸性氯離子和硫酸根離子的介質(zhì)作用下，孔邊處極易產(chǎn)生應(yīng)力腐蝕疲勞裂紋。而SAF2205所具有的高強(qiáng)度、抗局部腐蝕性和抗疲勞腐蝕性能剛好滿足要求，于是SAF2205雙相不銹鋼廣泛應(yīng)用于壓榨機(jī)上。傳統(tǒng)還有一些有壓或無壓設(shè)備也使用SAF2205，如：熱液儲槽、熱液回收容器和浸泡容器等?！?雙結(jié) 語傳統(tǒng)由于環(huán)保要求的日益嚴(yán)格,會給制漿造紙設(shè)備的防腐蝕提出許多新的課題，為了減少制漿造紙設(shè)備的腐蝕費用，提高設(shè)備的使用壽命，必須在強(qiáng)調(diào)消除污染和節(jié)約能源的同時重視設(shè)備防腐蝕問題。我們可以相信，SAF2205雙相鋼會在我國制漿和造紙設(shè)備中發(fā)揮它應(yīng)有的作用。　參考文獻(xiàn)[1]J Olsson,B Leffler, C Jorgensen.Pulp & Paper Canada,1999(100):4[2]吳玖.雙相不銹鋼.北京:冶金工業(yè)[1]出版社,1999:346,348[3]陸世英,張廷凱,楊長強(qiáng).不銹鋼.北京:原子能出版社,1998:380,385[4]唐子龍,宋詩哲,唐翠榮.金屬學(xué)報,1995.n8:B360,B367[5]化學(xué)工業(yè)部化工機(jī)械研究所.腐蝕與防護(hù)手冊.北京:化學(xué)工業(yè)出版社,1995[6]曹光銳,勞嘉葆.造紙工業(yè)腐蝕問題譯文集.北京:輕工業(yè)出版社,1983[7]Nordstrom J and Rung B. 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