不锈钢的应用领域
AISI 304 在氧化性介质中的工作范围为 -196 °C 至 +800 °C,但对承力和密封零件而言,实际上限为 400–600 °C。AISI 316 可承受同样的温度,并且凭借钼还能耐氯化物、盐和酸。
在没有水分和腐蚀性介质的地方,经济的 201 和 430 就够用。下面按行业展开,并说明按介质选钢号的规则,以及会导致部件更换的错误。
行业
在需要耐腐蚀性、卫生性或高温工作的场合会选用不锈钢。行业并不多,每个行业都形成了自己的钢号和钢材品种组合。
| 行业 | 介质 | 钢号 | 钢材品种 |
|---|---|---|---|
| 食品工业与餐饮 | 水、蒸汽、牛奶、清洗、有机酸 | 304,盐水用 316L | 板材、圆管、型材 |
| 化工与石化 | 酸、碱、盐溶液、氯化物 | 316L、双相钢 2205、904L | 板材、管材、圆钢 |
| 医疗与制药 | 消毒剂、灭菌、蒸汽、清洗液 | 316L、304 | 板材、管材、圆钢、型材 |
| 建筑与幕墙 | 大气、雨水、融雪剂 | 室外用 304,室内用 201 | 板材、型材、角钢 |
| 热电能源 | 蒸汽、烟气、冷凝水、加热 | 321、310S、304 | 管材、板材 |
| 供水与供暖 | 95 °C 以下的水、热媒 | 304、316L | 圆管、型材 |
| 泳池与水乐园 | 含氯水、潮湿空气 | 316L、双相钢 2205 | 型材、板材、圆钢 |
| 造船与港口 | 海水、飞溅、盐 | 316L、双相钢 2205 | 板材、型材、圆钢 |
| 汽车与运输 | 高温、冷凝水、试剂 | 409、430、304 | 板材、管材、圆钢 |
在同一行业内部,钢号随部件而变化。食品生产中牛奶罐用 304,而盐水或盐溶液工段则已改用 316L。住宅供暖用 304 就够,但热媒中含防冻液或氯化物时就必须用 316L。因此行业只决定查找方向,而钢号由具体部件的介质和工作温度决定。
食品工业与餐饮。 主要钢号是 304:容器、工作台、水槽、管道、输送带。这里对表面的要求不亚于钢号:接触产品处用 2B、BA 或抛光,外露面板用拉丝。焊缝要清理并钝化,因为氧化皮会残留物料并成为腐蚀源。盐水、腌鱼和奶酪生产则需要 316L。
化工与石化。 这里钼起决定作用:它提高在氯化物介质中的抗点蚀能力。设备、盘管、阀门和管道用 316L,强腐蚀性氯化物管线用双相钢 2205,硫酸和磷酸用 904L。设备由板材焊接而成,换热回路由管材组装。
医疗与制药。 表面洁净度要求高于食品行业:反应釜、水槽和托盘的内表面要电解抛光,把微观凹凸降到最低。主要钢号是 316L,非关键零件和家具可用 304。工具和易损件属于另一类钢,不在目录钢材之列。
建筑与幕墙。 室外用 304,无潮湿的室内用 201 和 430 就够:幕墙板、扶手、栏杆、屋面构件。紧固件选用同一钢号或奥氏体 A4。这一点很关键:与镀锌或铝制紧固件形成电偶,会让结构本身开始腐蚀,即使板材选对了钢号。
热电能源。 高温需要稳定化钢号和抗氧化钢号:含钛的 321 和含高铬高镍的 310S。用它们制造屏板、烟道、集箱和炉用构件。在热电领域,304 用于蒸汽管道和受热温和的部位。321 中的钛会固定碳,避免铬形成碳化物,因此焊缝在长时间受热后不会失去耐蚀性。
供水与供暖。 90–95 °C 以下的水用 304 就够。管材选用圆管或异型管,用来组装集管、散热排管和锅炉管路。如果系统中有防冻液、盐类热媒或高氯化物含量的水,则需要 316L。
泳池与加氯。 在含氯水中 304 不适用:氯会引起点蚀和应力腐蚀开裂,最先受损的是焊缝和密封垫下的滞留区。扶手、踏步、爬梯和紧固件选用 316L 或双相钢 2205,焊后要对焊缝进行钝化。
造船与港口。 海水是同一种氯化物介质,只是长期存在。栏杆、甲板结构和紧固件用 316L 和双相钢制造,板材用于包板和铺板,型材用于框架和围栏。
汽车与运输。 排气系统用铁素体 409 和 430 就够,油箱、紧固件和装饰件用 304。这里重要的与其说是耐酸性,不如说是在受热和冷凝水中的性能。铁素体钢号比奥氏体便宜且不含镍,因此在没有潮湿盐分的场合,使用它们在经济上是合理的。
表面的选择与钢号一样取决于用途。容器和管道用 2B,外露部位和展柜用 BA 和抛光,幕墙和外壳用 №4 拉丝,不接触产品的结构用热轧和工业表面。光滑表面不是为了好看:产品和水分不易滞留,腐蚀源也就更少。
如何按介质选择钢号
选择归结为三个参数:介质、工作温度和是否存在氯化物。
介质。 洁净水和食品——304。盐、盐水、氯化物、酸、海洋大气——316 或 316L。干燥房间、装饰、无潮湿的室内装修——201 和 430。
温度。 AISI 304 在氧化性介质中的使用温度可达 800 °C,但这是抗氧化性的极限,而不是强度的极限。承力和密封零件以 400–600 °C 为参考。在 500 °C 以上长期承载工作时,选用稳定化钢号和抗氧化钢号:含钛的 321 和含高铬高镍的 310S。
| 钢号 | 工作温度 | 氯化物 | 典型介质 |
|---|---|---|---|
| AISI 201 | -80 至 +400 °C | 不适用 | 干燥房间、装饰、家用电器 |
| AISI 430 | -40 至 +700 °C | 不适用 | 室内装修、橱柜面板、装饰 |
| AISI 304 | -196 至 +600 °C | 有限 | 水、蒸汽、食品、供暖、大气 |
| AISI 316 | -196 至 +600 °C | 耐蚀 | 盐、氯化物、化工、海洋环境 |
| AISI 316L | -196 至 +600 °C | 耐蚀 | 焊接设备、食品与化工管线 |
| AISI 321 | -196 至 +800 °C | 有限 | 高温部件、炉窑、集箱 |
| AISI 310S | 至 +1000 °C | 有限 | 炉用构件、烟道、热电能源 |
氯化物是主要限制因素。 水中即使含少量氯,在受热时也会使 304 产生点蚀和应力腐蚀开裂。在泳池、使用盐类热媒的系统、沿海地区以及化工生产中,304 不适用——需要 316L 或双相钢。
除介质和温度外,还要考虑力学性能和连接方式。零件承载或承受振动时,要选韧性和厚度有余量的钢号:奥氏体 304 和 316 比铁素体 430 更具塑性,更能吸收冲击载荷。焊后不进行退火的焊接结构,用低碳的 304L 和 316L 制造,焊后要对焊缝清理并钝化。
如何避免按行业选错钢号。 行业只决定查找方向,钢号由采购前应当提出的三个问题决定。
- 究竟什么与金属接触,介质中是否含盐或氯化物。如果有——就用 316L 或双相钢,即使该行业的典型设计原本采用 304。
- 工作温度是多少,是否存在承载受热。400 °C 以下没有问题,500 °C 以上承载时需要用 321 或 310S。
- 部件如何制造和维护:是否有焊接、频繁清洗、机械载荷、维修。焊后不退火的焊接结构需要低碳钢号,清洗需要光滑表面,承载需要厚度余量。
这三个问题的答案不仅给出钢号,还给出表面和钢材品种:容器和幕墙用板材,回路和扶手用管材,紧固件和轴用圆钢。
不锈钢作为化合物并没有化学式:它不是化学物质,而是合金。记录的是成分:304——约 18% 铬和 8–10% 镍,316——16–18% 铬、10–14% 镍和 2–3% 钼。这也解释了其性能:铬提供钝化膜,镍提供韧性和奥氏体组织,钼提供耐氯化物能力,锰在经济型钢号中部分替代镍。
常见错误
- 在含氯水或盐水中使用 304。 点蚀从滞留区、密封垫下和焊缝处开始。更换为 316L 比重新焊接部件更便宜。
- 潮湿房间选用 201。 锰只能部分替代镍,这种钢号对潮湿大气的耐蚀性更低。室外和清洗区不适合用 201。
- 把 430 当成室外用不锈钢。 铁素体 430 在城市大气中以及与融雪剂接触时,比奥氏体钢号腐蚀得更快。
- 把抗氧化性与热强性混为一谈。 304 在氧化性介质中可承受 800 °C,但在此温度下承载会变形。承载部件要用 321 或 310S。
- 忽视焊接氧化皮。 焊后焊缝上会留下氧化皮和贫铬层,它们不会自行钝化。焊缝要清理并钝化,否则腐蚀正是从焊缝开始。
- 使用异种紧固件。 镀锌或铝制紧固件与不锈钢搭配会形成电偶,加速腐蚀。紧固件应选用同一类钢。
- 把不锈钢与碳钢放在一起存放。 普通钢颗粒会转移到表面,造成点状锈斑。必须分开存放并使用保护膜。
另一个错误是凭外观选钢号。磁性说明不了质量:奥氏体 304 和 316 退火后磁性很弱,冷变形后对磁铁的吸引力更强,而铁素体 430 始终有磁性。
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常见问题
AISI 304 的使用温度
在氧化性介质中 304 可用于 800 °C 以下,在水和蒸汽介质中可用于 400–600 °C。500 °C 以上承载时不使用该钢号:需要 321 或 310S。
AISI 316 的使用温度是多少
316 可承受与 304 相同的 600 °C,而在耐氯化物方面明显更优。600 °C 以上钼不再起作用,那里要靠抗氧化的 310S 和 321。
12Х18Н10Т 用在哪里
12Х18Н10Т 是 321 的本国对应钢号。它用于高温部件:集箱、炉用零件、换热器,以及在腐蚀性介质中焊后工作的零件。
不锈钢适合用于供暖吗
适合,90–95 °C 以下的水用 304 就够。如果系统中有防冻液、盐类热媒或高氯化物含量的水,则用 316L。对于承压的闭式供暖系统,304 足够。
201 与 304 的应用有何不同
201 适用于干燥房间、装饰和家用电器。304 适用于水、食品、蒸汽和大气。在潮湿环境中不能用 201 替代 304。
泳池需要哪种不锈钢
含氯水不适合用 304。需要 316L 或双相钢 2205,焊后必须对焊缝进行钝化。
哪种钢号适合海洋大气
316L 和双相钢 2205。在沿海地区,304 会在滞留区和污物下腐蚀,尤其是在经常接触盐的情况下。
什么是 PREN,它会影响选材吗
PREN 是抗点蚀当量指数,根据铬、钼和氮的含量计算。304 约为 18,316L 约为 24。指数越高,钢号在氯化物介质中越耐蚀。
按所需钢号下单
在不锈钢金属轧材目录中选择钢号和规格,查看价格与报价,并按所需的交货周下达委托单。交易在交易所记录,结算与交货在双方之间进行。
