專利名稱：高強度不銹鋼的新用途的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及高強度不銹鋼結構在制造加工業(yè)的部件方面的用途，特別是在制造打算暴露于苛性鈉中的部件方面的用途。由于這些材料適用于暴露在苛性鈉中的應用場合下的各種設備，所以下文將它們稱為“結構材料”，這應理解為指的是管、板、棒及這種材料在這種環(huán)境中能想到其它任何形狀。
今天，鐵素體—奧氏體(雙相)不銹鋼在很多工業(yè)應用中被廣泛地用作結構材料。已發(fā)現(xiàn)，這種被述于瑞典專利申請9302139-2(其內(nèi)容已結合在本文中)的，并以28-35％Cr、3-10％Ni，1.0-4.0％Mo及0.2-0.6N為特征的這種雙相鋼有特別好的，而且在某些情況下、在特殊應用場合中作為結構材料的極為優(yōu)良的性能。本發(fā)明涉及這種等級的鋼在使用或制備氫氧化鈉(NaOH)和其溶液的，和要體現(xiàn)特別有益的性能的場合下作結構材料的用途。這種符合SE-9302139-2的合金還被表示為SAF 2906，它最好含29-33％Cr，3-7％Ni及1-3％Mo。
當鋼和其它金屬，如鈦暴露在NaOH中時，會產(chǎn)生很高的腐蝕速率。在含30-48％NaOH的溶液中，在100-200℃的溫度下，鉻鋼的腐蝕速率由于Cr含量增加到24％及更高而下降。鉻鋼的腐速率還因添加了氯酸鈉(NaClO3)而降低，這已被，比如，48％的NaOH和鉻鋼中至少5％的Cr含量及添加0-1％的NaClO3所證明。
當在含NaOH的溶液中使用奧氏體不銹鋼時，除高的腐蝕速度外，還存在產(chǎn)生應力腐蝕裂紋的很大風險，這種風險隨著該材料中Ni含量的升高而減小。
通過電解氯化鈉溶液，和用其它方法一同生產(chǎn)苛性鈉，因而還產(chǎn)生氯氣。當采用薄膜法時，電解后所得到的NaOH的濃度為約12％，而且它還含氯化物，在某些情況下還含氯酸鹽。通過在所謂的NaOH蒸發(fā)器中分幾步蒸發(fā)提高該溶液的濃度。在這些步驟中，加壓的條件下加熱此溶液，水蒸氣蒸發(fā)，氯化物被去除(結晶后)，NaOH的濃度達到高達47％，而且在最后的蒸發(fā)步驟中濃度更高。雖然以幾個步驟已將氯化物去除，但表明還殘留固態(tài)的(高達8％)和溶解的(高達7％)的氯化物。NaOH蒸發(fā)器中的溫度在達到最高NaOH濃度時為160-170℃。
NaOH蒸發(fā)器中腐蝕速率很高，這主要取決于溫度和流量。至于溫度，設備中的同一部件，如蒸發(fā)器管或耐磨板中的溫度變化會引起如此之高的局部腐蝕速度，以至達到不可接受的低的壽命，而與此同時，該材料的主要部分僅出現(xiàn)不明顯的腐蝕。按照正常出現(xiàn)的，比如，在NaOH蒸發(fā)器管內(nèi)的溫差，或與工藝變更相關的溫度變化，原本顯示出有優(yōu)良壽命的材料因而會顯示出高的腐蝕速率，這使得該材料的壽命大為降低。
除在蒸發(fā)器管內(nèi)之外，在循環(huán)泵的漿葉上和在空氣擴散器處都有特別高的流量。因此這些部件都有暴露于侵蝕性腐蝕作用下的危險，隨著該溶液中未溶鹽的量增加，進一步加重的這種風險，因而顯示出高的腐蝕速率。一些已被用于建造NaOH蒸發(fā)器的材料，在很多情況下，在這些被暴露的零件中都有不可接受的低壽命。
目前在建造NaOH蒸發(fā)器時占主要地位的材料是26-1(UNS S44626)，Nickel 200(UNS N02200)和Sanicro 28(UNS N08028)。但仍存在某些高腐蝕速率和侵蝕性腐蝕作用的問題，這些問題導致構件壽命縮短。大致含0.15 C(最多)，99 Ni、0.10 Cu(最多)和0.20 Mg(最多)的Nickel 200，由于其高的耐腐蝕性，所以目前是在NaOH蒸發(fā)器中的加工溶液的主選材料。已用Sanicro 28作過測驗，但因腐蝕作用，這種材料的壽命有限。
但，Nickel 200也有限制與不銹鋼，如Sanicro 28相比，它的抗侵蝕能力小。因此高的耐侵蝕性，同時在抵御NaOH蒸發(fā)中的工藝溶液方面的高的抵御能力的結合才是最優(yōu)的。
本發(fā)明的目的在于避免或緩解現(xiàn)有技術中的這些問題。
本發(fā)明另一目的在于提供用于制造加工工業(yè)中所用部件的高強度不銹結構鋼。
本發(fā)明的一個方面是，在作為用于苛性鈉環(huán)境中的化學加工部件的結構材料的應用方面提供一種改進，這種改進是該類部件中的至少一部分用主要由下列組份組成的鐵素體—奧氏體不銹鋼合金制造，這些組份是(％重量)C 最多0.05Si 最多0.8Mn 0.3-4Cr 28-35Ni 3-10Mo 1.0-4.0N 0.2-0.6Cu 最多1.0W 最多2.0S 最多0.010Ce 最多0.2及余量的Fe，常規(guī)雜質及添加劑，而其中鐵素體含量為30-70％(體積)，余量的奧氏體。
為找出在暴露于不同的苛性鈉環(huán)境中時該鐵素體—奧氏體材料的抵御能力和性能，進行了多次實驗。這實驗包括我們的新材料—我們選擇的牌號是SAF 2906，同時，包括一些其它的工業(yè)材料。我們的新材料SAF2906和其它對比材料的主要分析均列于表1中。表1，測試合金的化學分析(％重量)*按照本發(fā)明的合金
這些測試包括在不同濃度的沸NaOH中的腐蝕試驗。結果示于

圖1中。該雙相不銹鋼體現(xiàn)出優(yōu)良的抗應力腐蝕裂紋的能力。在NaOH蒸發(fā)時，達到了NaOH高達50％的環(huán)境，在該環(huán)境中，比如，雙相鋼SAF 2205、SAF 2304和SAF 2507均顯示出高腐蝕速率。Sanicro 28顯示出優(yōu)于這些等級的鋼的抗御能力。對專利申請9302139-2的新的級別鋼在不同濃度的沸NaOH中作了腐蝕試驗。它達到了很低的腐蝕速度，比迄今所知的雙相鋼更好的，也比Sanicro 28更好的抗御能力。
與此同時，對我們的新材料SAF 2906，在兩種不同濃度的NaOH/NaCl/NaClO3溶液中進行了試驗；其中一種溶液含10％NaOH和2％NaCl，另一種含50％NaOH和7％NaCl。在這兩種情況下，該溶液均含800 ppm ClO3。結果按材料的腐蝕量(mm/年)表示，并列于表2中。表2
如從該表可知，牌號為SAF 2906的新材料明顯優(yōu)于迄今所知的最佳材料Sanicro 28和Ni 200。除此之外，奧氏體—鐵素體鋼還具有公認的優(yōu)良的耐侵蝕性腐蝕能力。所得的結果表明，如所見的那樣，在被選擇用于NaOH蒸發(fā)器的材料方面，有使壽命大為增加的可能性。壽命的增長被預見到可將該材料(SAF 2906)用作管、板、棒、焊接材料和鑄件。
本發(fā)明的原理、較佳實施方案及運作模式已述于上面的說明書中。但旨在于此得到保護的本發(fā)明不限于被公開的特殊形式，因為這些形式被認為是說明性的，而不是限制性的。本技術領域中的普通技術人員可以不違背本發(fā)明的精神作出各種變化和變更。
權利要求
1.鐵素體—奧氏體不銹鋼合金的用途，該合金的主要組成為(％重量)-C最大0.05-Si 最大0.8-Mn 0.3-4-Cr 28-35-Ni 3-10-Mo 1.0-4.0-N0.2-0.6-Cu 最大1.0-W最大2.0-S最大0.010-Ce 最大0.2余量的Fe和常見雜質及添加劑，其中鐵素體含量為30-70％(體積)，該鋼被用作生產(chǎn)能滿足對在制造苛性鈉時所用的NaOH加工溶液有優(yōu)良耐侵蝕和腐蝕能力所需求的設備的材料。
2.如權利要求1的鐵素體—奧氏體鋼的用途，其特征在于，該合金含29-33％(重量)的Cr和3-7％(重量)的Ni。
3.如權利要求1或2的鐵素體—奧氏體鋼的用途，其特征在于，該合金含1-3％(重量)的Mo。
4.如權利要求1-3中任一項的鐵素體—奧氏體鋼的用途，其特征在于，該材料以管、板、棒、焊接材料或鑄件的形式被用于NaOH蒸發(fā)器。
全文摘要
本發(fā)明涉及鐵素體—奧氏體不銹鋼合金作為結構材料的用途,該材料用于加工業(yè)中的部件,該部件可預見能與苛性鈉直接接觸。
文檔編號C22C38/44GK1247905SQ99105478
公開日2000年3月22日 申請日期1999年2月23日 優(yōu)先權日1998年2月18日
發(fā)明者安娜·德爾布蘭克－鮑爾, 帕西·坎加斯, 芒努斯·尼斯特倫 申請人:桑德維克公司