奥氏体不锈钢是在使用条件下以奥氏体组织或以奥氏体组织为主的不锈钢。奥氏体不锈钢具有多种优越的性能,可用于各种不同的领域中,尤其是优异的低温韧性使之作为低温结构材料而被广泛应用在超低温工程中。目前,超低温阀大多选用奥氏体不锈钢制造。 超低温阀门是低温工程中不可缺少的流体管路控制装置。超低温阀门的功能与普通阀门基本一致,也是用于接通或切断管路介质、调节介质压力和流量。目前,超低温阀门有闸阀、截止阀、止回阀、球阀、蝶阀及节流阀等类型,主要用于气体的液化、分离、输送和贮存等设备上。使用温度可达-270℃以下。 超低温阀是在深冷的低温范围内工作的阀门。对其工作温度的划界,目前尚无统一的规定。例如俄罗斯(前苏联)把在-272～-153℃温度范围工作的阀门称为超低温阀门。日本液化石油气管理法则把工作在低于-150℃的阀门称为超低温阀门。 我国目前尚未规定超低温阀门的温度界限。在阀门行业,趋向以-100℃作为超低温阀门的工作温度上限,也就是把工作温度低于-100℃的阀门定为超低温度阀门。这是一种按阀门使用材料来进行分界的方法。即当工作温度<100℃时,阀门的主体材料选用奥氏体不锈钢。 超低温阀门的工作介质不仅温度低,而且大部分或有毒,或易燃易爆,而且渗透性强,因此决定了对阀门用材的诸多特殊要求。 (1)良好的耐低温性 超低温阀不仅要求在设定的温度下能正常工作,同时也要保证在常温下的工作性能。因此,所选材料既要满足常温力学性能,又要符合使用温度下对力学性能的要求。尤其要求材料在超低温下应具有足够的韧性以防止低应力下的脆性断裂。同时要求材料组织稳定,保证在使用过程中不会因相变而引起尺寸变化,最终导致阀门密封失效。 (2)与介质相容性 超低温阀门用材应与工作介质相容,即对介质具有足够的化学抵抗力,保证阀门在使用期限内,与介质相接触材料的化学及物理性质不会发生显著变化。同时,阀门用材还应符合低温介质防爆性的相容条件。 (3)低的热导率 由于超低温阀的工作温度很低,为降低传热,控制热漏,阀门除采用特殊结构(设置绝热装置)外,还应选用热导率相对低的材料,以减少热损失。 (4)良好的焊接性能 锻焊结构的阀体材料或对焊连接的阀门主体材料,应考虑材料的焊接性能和在使用温度下焊缝的可靠性。 针对目前铬锰系列开发市场的混乱局面，推荐了国际上许多钢厂和研究机构开发新型200系列的方向，如比勒托利亚大学研究开发出取代碳钢的高强度结构性能的铬锰系棒线材，其屈服强度达到~>400Mpa，Ni含量2％以上，含氮元素，法国阿塞洛开发的202N和204Cu，前者腐蚀性能超过304和316牌号，后者相当于304，远远大于430牌号。 目前200系列不锈钢生产流通存在的问题：首先是标准问题，认为目前除美国标准对201、202规定外，新的铬锰系列的标准还没有规范化，各国也在针对中国市场研究开发更加适合的200系列的标准；200系不锈钢的废钢管理也是一个问题，提出由于目前200系列生产的迅速扩大，高Mn高Cu的废钢管理问题，成为下一步面临的一个重要问题。 在中国国内，首先是铁素体不锈钢得到快速发展，从2004年的生产情况分析，上半年共生产铁素体不锈钢18．24万吨，占全部不锈钢产量的18．56％，比去年同期增长7％。其中铁素体不锈薄板(400系列)增长了128％。从发展前景看，无论是生产和消费铁素体不锈钢今后还会有较大的增长。 针对这些情况，业内人士认为：有限度地发展铬锰不锈钢对中国应该是一个方向，但是国内行业提倡发展的200系列并不是含镍在1％左右，含铬也很低的铬锰钢，正如国外专家分析，这种类型的钢防腐蚀性能很差，大多数领域都无法使用，大量使用这种不锈钢必然会给下游用户造成极大的危害，所以要在中国市场避免销售和使用这种类型的钢，坚决反对和打击假冒伪劣，要通过宣传和案例分析，让使用者认识这种钢，并清楚这种钢存在的问题，生产者、销售商应该对使用者负责，不能为了暂时利益损害不锈钢的形象和名誉。 关于铬锰不锈钢的标准问题，据调查，目前铬锰系列在市场上流通的标准很不规范，有段时间中国市场上甚至以某个国家和地区或某个企业的标准来流通，业内人士认为，现在发展200系列不是没有标准，而是没有按照规范的标准生产和进口以及流通。业内都知道国际上有美国标准，在国内，我们的不锈钢分会为了及时规范生产和市场行为，已经在去年年底组织生产企业参照美国标准起草了一个铬锰系不锈钢的技术规范，发到不锈钢分会的会员单位中参照使用，行业协会希望在这个规范的基础上国家有关部门能能尽快制定出行业标准或国家标准，通过标准进行把关。 对铬锰不锈钢的废钢管理，已经是当务之急，由于200系列钢没有磁性，在废钢回收时很难与304牌号分清。因此，从前期的使用开始到废钢的分类必须建立一套科学的系统管理体系解决高锰、高磷、含铜废钢的再生问题，避免在新一轮冶炼过程中由于废钢原料带来的诸多难以解决的问题。 期望国内不锈钢的生产企业和流通企业要提高对200系列不锈钢的了解和认识，提高产品的质量水平，按照标准生产和使用并规范市场行为和商业行为，加强对用户的责任心，提高企业和产品在市场中的信誉，让200系列不锈钢这个节约型的不锈钢能在中国合理发挥其应有的作用。(大方) 200系列不锈钢有如下特点： 固溶处理后的抗拉强度偏高，一般为800～1100MPa，而且无法将抗拉强度降下来；冷加工硬化率急剧上升，冷加工强化系数K>15，加工难度大，过程成本增加；具有优良的耐磨性能；弯曲成形和冷顶锻性能较差；并且传统的200系列钢，对晶间腐蚀很敏感，而且加稳定化元素也无法改变其敏感性。 从以上的特点来看，200不锈钢具有强度高，加工硬化效应明显，具良好的耐磨性，所以在使用过程中可充分利用其特点。通过几种典型的200系列不锈钢化学成分对比，我们可以看出，从含C量方面来讲：一类是C含量在0.10%以上的；另一类则C含量相对较低，这可能会影响其耐磨性能。由于钢中Mn的大量加入，使得钢中的镍含量大为降低，通常只有2～6%，这就很大程度上节约镍的添加量。但由于钢中Cr含量在14～20%，作为不锈钢自身的耐蚀不锈特点因此不会减弱，所以说200系列能够在诸多领域得以应用。200系列不锈钢有如下特点： 固溶处理后的抗拉强度偏高，一般为800～1100MPa，而且无法将抗拉强度降下来；冷加工硬化率急剧上升，冷加工强化系数K>15，加工难度大，过程成本增加；具有优良的耐磨性能；弯曲成形和冷顶锻性能较差；并且传统的200系列钢，对晶间腐蚀很敏感，而且加稳定化元素也无法改变其敏感性。 从以上的特点来看，200不锈钢具有强度高，加工硬化效应明显，具良好的耐磨性，所以在使用过程中可充分利用其特点。通过几种典型的200系列不锈钢化学成分对比，我们可以看出，从含C量方面来讲：一类是C含量在0.10%以上的；另一类则C含量相对较低，这可能会影响其耐磨性能。需熔敷特殊合金(如Co-Cr-W硬质合金)的密封面时,还应考虑材料本身堆焊(喷焊)的可行性。 经过分析,具有面心立方晶格的铜、铝合金和奥氏体不锈钢等材料,因没有低温脆性现象,故可作为超低温阀门用材。虽然铜、铝合金各有一定的优点,但因强度低,一般只用于低压及小口径阀门。而9%镍钢虽然可用于-196℃工况中,但由于工艺复杂,一般很少选用。只有奥氏体不锈钢适宜作为各种规格、不同压力等级的超低温阀门用材。