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不锈钢管抗腐蚀耐高温及强度高特性分析

来源:亚游国际ag钢业 日期:2020-05-15 14:55:01 人气:139

  随着我国经济的不断发展,生活水平的不断提高,人们对不锈钢管抗腐蚀、耐高温、强度高、表面精美等优良特性的认识逐步深入,不锈钢管产品开始被大量应用于建筑、能源、环保、石化、城市景观、交通、医疗、餐饮等各个领域。不锈钢管产品的表观消费量的快速增长,促使国内不锈钢工业迅速发展。目前,我国已经发展成为世界上最大的不锈钢管生产国和消费国。然而镍资源的匮乏,已经成为制约我国不锈钢产业高速发展的瓶颈。我国2011~2020年的钢铁产品发展纲要中明确指出,发展低镍、低成本环保型不锈钢管产品是其主要任务之一。因此,从我国国情出发,开发节镍型不锈钢已经成为重要课题。200系列不锈钢正好属于以锰、氮代镍的节镍型奥氏体不锈钢。这正好与我国资源分布相适应。因此,从节约资源、降低生产成本、综合利用优势资源等方面考虑大力推广200系列不锈钢,对我国经济高速发展具有十分重要的战略意义。


  201不锈钢作为200系列不锈钢中的一个典型品种,由于具有较好的机械性能,且能够满足于污染小或一般腐蚀的条件。适宜在中西部干旱地区或家庭消费品领域使用。随着西部经济的发展和人们生活水平的提高,201不锈钢管的应用领域仍会增加。氮作为大自然中一种丰富而且廉价的非金属合金元素加入到奥氏体不锈钢管中,不但能达到稳定奥氏体组织的目的、而且在力学性能和耐局部腐蚀性能方面有惊人的提高,另外,氮的加入还可以增加钢由于形变诱发马氏体组织形成的阻力,降低导磁系数等。因此氮合金化的作用越来越受到人们的重视。


 随着经济的发展和工业技术的进步,高放废物也随之大量增加。为了安全有效必须妥善处理高放废物,有学者提出将高危高放废物高温熔融后浇注到容器中密封然后做填埋处理。310S不锈钢管具有良好的加工性能和力学性能,是接收容器的首选材料,但310S不锈钢管在高温下仅依靠固溶强化,强度不足。为了提高310S不锈钢管高温力学性能,本研究提出在310S不锈钢管中的基础上添加铌元素来提高其高温强度的思路。为此,本文首先利用Thermo-Calc热力学软件设计了一系列含铌新型奥氏体耐热钢,对不同铌含量的奥氏体耐热钢的显微组织、力学性能以及热加工性能进行了系统研究。论文主要研究内容和结论如下:

 

 1. 利用热力学计算软件Thermo-Calc,设计了一系列不同铌含量的新型奥氏体耐热钢。在此基础上,通过真空感应炉和气体 ;そ阶⒅票噶祟旰课0、0.036%、0.12%、0 .32%和0.54%的新型奥氏体耐热钢,通过金相显微镜和扫描电镜对锻后组织观察表明热力学计算和实验结果吻合良好。


 2. 对不同铌含量新型奥氏体耐热钢进行固溶处理后,测试了不同铌含量新型奥氏体耐热钢的室温和高温力学性能。结果表明:随着Nb含量增加材料室温强度变化不大,但高温强度逐渐提高,达到了通过添加Nb元素来提高材料高温强度的目标。同时,Nb的添加会略微降低材料的室温冲击韧性。


 3. 采用Gleeble热模拟压缩实验,研究不同铌含量奥氏体耐热钢的在900~1200℃温度范围内和应变速率下的热变形特征。根据双曲正弦模型建立参数与峰值应力的关系,发现随着Z值的增加,材料的峰值应力也增加,同时材料的动态再结晶也越难发生。利用Laasraoui和jonas模型建立高温应力-应变模型,发现在相同应变速率和相同温度条件下,材料的峰值应力、稳态应力以及饱和应力随着铌含量升高而提高 ;同时铌会抑制动态再结晶,提高材料热变形激活能。结合动态材料模型和连续失稳判据,绘制了不同铌含量的奥氏体耐热钢的热加工图。


 4. 以0.32%铌材料为载体,研究了材料中铌(碳,氮)对动态再结晶抑制机制。使用ECCI观察热压缩变形试样组织,发现铌(碳,氮)析出相有效钉扎了材料在热变形中位错的运动。

 


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