超級不銹鋼是指性能(特別是耐蝕性)優(yōu)于原有的同類不銹鋼的統(tǒng)稱,主要包括高鉻量、高鉬量(PREN值≥35)的超級鐵素體不銹鋼和高鉻、高鉬、高氮量(PREN值≥40)的超級奧氏體不銹鋼與PREN值≥40的雙相不銹鋼。這三大類超級不銹鋼的共同特點是除耐全面腐蝕外,耐點蝕、耐縫隙腐蝕等局部腐蝕的性能優(yōu)異。 與陸地油氣開采相比,海洋環(huán)境洋流變化劇烈、海水溫度和壓力隨深度變化大、海底巖層結(jié)構(gòu)與陸地井迥異。海洋油氣中 H2S,CO2和 Cl-等的含量普遍較高,海底微生物種類復(fù)雜,化學(xué)腐蝕和微生物腐蝕能力都很強。因此,海洋油氣開采平臺用特殊鋼材料如不銹鋼、耐蝕合金等普遍要求高耐蝕、高強高韌和高耐磨等性能特點。國外先進的海洋油氣資源鉆采、加工、輸運等環(huán)節(jié)均應(yīng)用了大量的超級不銹鋼和耐蝕合金材料。所謂的“超級”不銹鋼材料,與傳統(tǒng)不銹鋼材料相比,一般是指高 Ni /Cr/Mo、高純凈度、采用 N 合金化或變形工藝強韌化的一類高性能不銹鋼材料,如超級奧氏體、超級鐵素體、超級雙相不銹鋼以及鎳基或鐵鎳基耐蝕合金等。 與海洋平臺用微合金化結(jié)構(gòu)鋼材料不同,海洋平臺用特殊鋼材料普遍都是高合金體系的 Ni-Cr 或 Cr-Ni-Mo基不銹鋼、超級不銹鋼或耐蝕合金材料,一般都具有高耐點蝕當量、高純凈度以及 N 合金化等特點。使用這些高合金材料制備的海洋平臺典型件如儲運、工藝管道、脫鹽、換熱器、油井管、鉆探和樁腿等,為滿足其特殊的服役工況條件,普遍具備高強度、高耐蝕性或兼而有之。通常而言,耐蝕性和強度是海洋平臺用特殊鋼材料的兩個關(guān)鍵性能指標。目前國外海洋平臺用先進特殊鋼鋼種主要包括超級奧氏體不銹鋼、超級鐵素體不銹鋼、高強度奧氏體無磁不銹鋼、鎳基和鐵鎳基耐蝕合金等,這幾類特殊鋼材料因其合金成分體系設(shè)計不同而性能各有所長。 (1) 高 Mo 含量的 Cr-Ni-Mo 超級奧氏體不銹鋼。對于超級奧氏體不銹鋼而言,普遍具有較高的 Cr 和 Ni 含量、一定的 Mo 含量( 6% ~ 7% ) ,具有在較高溫度優(yōu)異的耐局部腐蝕和均勻腐蝕的能力,其耐點蝕當量 PREN 值( Cr 3. 3Mo 16N) 一般都達到 30 以上,部分材料甚至高達 50 以上,這確保了此類材料優(yōu)異的耐蝕性能; 同時合理的 N 合金化使其兼具了較高的強度和塑韌性。 (2) 鎳基或鐵鎳基耐蝕合金。對于鎳基或鐵鎳基耐蝕合金來說,其 Cr,Ni 和 Mo 元素含量更高,在熱帶水域和離子介質(zhì)復(fù)雜的條件下比超級奧氏體不銹鋼具有更為突出的耐局部腐蝕及耐應(yīng)力腐蝕性能。可廣泛應(yīng)用于油氣媒介、油水分離或其他更為苛刻的化工工藝管道、泵閥和離心機等工況條件。 (3) 高氮奧氏體不銹鋼。極高的 N 元素含量大幅度提升了材料的強度指標,使其具有高溫條件下顯著優(yōu)異的強度性能,由于采用了 Mn-N 代 Ni 成為奧氏體穩(wěn)定元素,使其在性能優(yōu)異的同時具有較低的生產(chǎn)成本。由于近年來其合金體系的不斷優(yōu)化,以及一定的 Mo 元素加入,使其也具備了優(yōu)良的耐局部腐蝕性能,Cr 含量的不斷提升以及 C 元素的進一步降低,改善了材料的耐晶間腐蝕性能。 欲了解相關(guān)信息,請參閱: 帶你全面了解超級不銹鋼(1)--種類及牌號 帶你全面了解超級不銹鋼(2)--物理冶金學(xué)之'鐵-鉻-鎳體系中各相間的關(guān)系” 帶你全面了解超級不銹鋼(3)--物理冶金學(xué)之 '二次相” 帶你全面了解超級不銹鋼(4)--三類超級不銹鋼的物理冶金學(xué)特點 帶你全面了解超級不銹鋼(5)--力學(xué)性能 |
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