现代铁素体不锈钢定义

Cr质量分数为10%～30%的铁铬合金被称为铁素体不锈钢。这种传统不锈钢由于韧性有限、脆性转变温度较高和加工性能较差等因素，很少在工业上应用。相关人员通过现代冶炼技术，进一步降低间隙元素含量和添加其他合金元素，提高韧性，并提高耐腐蚀性能，从而开发出超铁素体不锈钢或高性能铁素体不锈钢，即现代铁素体不锈钢。由于省镍或无镍，既可得到低于奥氏体不锈钢的价格，又能得到优异的抗应力腐蚀开裂（SCC）性能与抗点蚀性能。这样，现代铁素体不锈钢在某些方面（尤其用于换热器管子）可以代替奥氏体不锈钢，甚至可以代替钛材使用，因此具有较大的经济意义。

  考虑到镍资源紧缺与镍价格上涨等因素，如何少用镍甚至不用镍，是国内工业发展中亟待解决的问题。用现代铁素体不锈钢部分代替奥氏体不锈钢，是解决这个问题的最好途径。

现代铁素体不锈钢在石化行业中的应用展望

  在石化行业较有推广前景的现代铁素体不锈钢有多个钢种。

  第一种，00Cr18Ti钢。

  00Cr18Ti铁素体不锈钢，即美国UNSS43035或439、日本SUS430LX、中国S11863或022Cr18Ti。该钢种是一种用钛稳定化的超低碳铁素体不锈钢，它的化学成分设计去除了对晶蚀的敏感性，并且不会在焊接热影响区生成马氏体。严格控制其化学成分，可得到优良的塑性、可焊性和耐蚀性，比早年的0Cr17Ti和Cr17Ti性能得到明显的改进。特别是它具有较高的抗氯化物SCC与抗连多硫酸SCC性能，而且其抗一般点蚀与缝蚀性能接近304L。因此，该钢种可部分代替304L钢，用于各种冷凝器、给水加热器和润滑系统冷却器中作换热管。

  该钢种焊接、卷边、扩管等加工方式与304钢类似。但该钢种的缺陷是塑性脆性转变温度较高（通常为0℃），而且长时间处于260℃～650℃可能会变脆，但加热至815℃并快速冷却处理可以恢复韧性。展望该钢种可应用于腐蚀性不强的化工介质中，如输送稀硝酸、硝铵、化纤（维纶、聚酯、丙烯腈和乙二醇等）的常压与低压管线，以及储存槽。

    第二种，0000Cr26Mo钢。

  0000Cr26Mo钢为高纯铁素体不锈钢，即美国E-Bite26-1钢或UNSS44627、日本XM27、中国S12791或008Cr27Mo。该钢种采用真空感应加上电子束熔炼或电渣重熔联合精炼，控制间隙元素C和N质量分数不超过0.02%，使塑性得到改善，脆性转变温度降低到－60℃。该钢种因含有较高的Cr和Mo，在许多环境中具有优异的耐蚀性，特别在氯化物、有机酸、氧化性酸与热浓碱液中耐均匀腐蚀性能尤佳。

  该钢种在高纯钢焊后不产生精简腐蚀，抗点蚀与缝蚀，特别在氯化物、连多硫酸、硫化氢和强碱中也不产生SCC，因此高纯Cr26Mo钢可用于蒸发器列管，比纯镍管更便宜，且寿命长得多。展望该钢种可用于醋酸、精对苯二甲酸（PTA）和聚乙烯醇（PVA）的生产装置中，作为冷却器解决含杂醋酸腐蚀问题，以取代316L、317L、904L等奥氏体不锈钢。该钢种也可用于处理某些氧化性盐溶液的蒸发器和次氯酸的漂白设备。但由于该钢种采用双真空熔炼生产，成本太高，难以推广。

  第三种，00Cr27Mo4Ni3NbT钢。

  00Cr27Mo4Ni3NbT钢，即美国Ply?鄄mouth公司的SEA-CuRE（也称海优）钢或UNSS44660及瑞典Naby公司的Monit钢或UNSS44635，日本与中国无相应钢号。该钢种用Ti与Nb作为稳定化元素并通过AOD精炼达到超低碳含量，具有高强度、延性佳、加工硬化率低等特性。由于添加了镍，它的塑性脆性转变温度达－84℃，比不含镍的同类铁素体钢低，其特性使它同时具有较高的设计许用应力与优良的加工性能。该钢种在氧化性酸与有机酸（醋酸、甲酸、草酸）中耐蚀性良好，尤其在氯化物（如海水）环境中抗点缝隙腐蚀和抗SCC性能较好。该钢种可用于电厂冷凝器与给水加热器，以及海水淡化热交换器等。美国燃气协会已批准SEA-CuRE钢用于燃气冷凝设备。

  此外，该钢种在石化工业有广阔的应用前景，如用于炼化厂的常减压、催化裂化、脱硫和酸性水汽提等装置的冷却器、冷凝器，以及醋酸、PTA和PVA等生产装置的冷却器、冷凝器，可代替316L、2205和904L等。

  第四种，0Cr13Al钢。

  0Cr13Al铁素体不锈钢即美国UNSS40500或405钢、日本SUS405、中国S11348或06Cr13Al。0Cr13Al钢的C质量分数在0.08%以下，并加入质量分数约0.2%的Al，在全温度范围会稳定铁素体组织。该钢种的塑性、韧性、冷成型性、可焊性比其他含铬高的铁素体钢好，而且该钢种与碳钢膨胀系数相近，易于制造复合钢板。因此国内石化系统炼化装置已普遍采用0Cr13Al钢。SH/T3096-2001《加工高硫原油重要装置主要设备设计选材导则》已规定选用0Cr13Al用作常减压装置初馏塔、常压塔、减压塔与汽提塔壳体与塔盘，催化裂化装置分馏塔、吸收塔、解吸塔壳体，加氢裂化装置脱硫化氢气体塔、脱乙烷塔壳体。

  第五种，低铬不锈钢。

  由于铬质量分数为18%～30%的铁素体不锈钢成本较高，开发应用低铬不锈钢符合资源节约的需要。美国、日本和中国已开发0Cr11～12或加Mo、Ti、Nb元素，这些钢可用作汽车排气、净化处理装置与消声器等。此外，美国已将1Cr5Mo（T5）、1Cr7Mo、1Cr9Mo（T9）列入UNS编号，分别为S50100、S50300和S50400，名义上已把这些CrMo钢看作不锈钢。这些低铬钢由于含碳量稍高（质量分数为0.10%～0.15%），Cr含量又较低，不是铁素体钢，而是马氏体钢。这些钢由于表面形成较稳定的尖晶石型化合物FeCr2O4保护膜，具有较好的高温化学稳定性能和防氧化、防硫化性能，可广泛用于炼油厂常减压、催化裂化、延迟焦化、加氢裂化等装置的炉管、换热器、反应器和管道。

  现代铁素体不锈钢通过大大降低间隙元素碳、氮含量，并添加钛、铌促进稳定化，同时加钼、镍等合金元素，提高耐腐蚀性，改善脆性，改进加工性能，最终不仅价格低于奥氏体不锈钢，又获得抗SCC性能。现代铁素体不锈钢未来有希望在石化设备上（尤其在换热器传热管方面）代替316L等奥氏体不锈钢，甚至代替钛材。