至德钢业不锈钢管的耐热性能分析

  耐热性能是指高温下，既有抗氧化或耐气体介质腐蚀的性能即热稳定性，同时在高温时又有足够的强度即热强性。为使不锈钢管在高温下具有耐氧化和耐气体介质腐蚀的性能，必须使钢材表面不能形成疏松或易于破裂的氧化膜，例如FeO、Pe₃O₄、Fe₂O₃。为了防止氧化膜的出现，最好在钢中加入铬、铝和硅等合金元素，使钢材表面形成结构致密并与钢材表面牢固结合的氧化膜，如Cr₂O₃、Al₂O₃等合金氧化膜。这种合金氧化膜具有良好的保护作用，从而可延长钢材的使用寿命或提高使用温度。当在某种标准评定的条件下，若单独应用铬来提高钢的耐氧化性，介质温度到达800℃时，则要求铬的质量分数需达到12%;而在950℃下耐氧化时，则要求铬的质量分数为20%；当铬的质量分数达28%时，在1100℃时也能抗氧化。若单独用铝来提高不锈钢管的抗氧化性能温度为900℃时，则要求铝的质量分数达到3%．40%。单独加入硅的质量分数为20%。3%时，可使钢抗氧化性温度达到900~1100℃。若综合使用上述合金元素，就可发挥更大的抗氧化性能。在不锈钢管中，若氧化膜主要以Cr₂O₃的形式出现时，其抗氧化温度剧变的能力最为优越。

    高温强度的指标有蠕变强度和持久强度以及高温短时强度。钢材在高温下受恒定应力作用时，应力与温度共同作用的结果，可在低于屈服强度的条件下发生缓慢的塑性变形，这就叫做蠕变。蠕变的速率随温度的提高和应力的增大而增加。蠕变强度定义为材料在某一限定温度下，达到某临界蠕变速率（或某限定时间达到某临界应变量）的临界应力。例如在800℃承受25MPa应力，在15小时正好达到1%的延伸变形，则蠕变强度可表示为di 800℃/15=25MPa。持久强度是指材料在某一限定温度下，正好在某限定时间达到断裂的临界应力。例如持久强度0'600℃/105：30MPa，即表示该材料在600℃承受d为30MPa的应力，达到105小时之际正好发生断裂。如果将试样置于高温环境下，与作室温下拉伸试验相同的方式测得的强度数值，即为高温短时强度。材料在高温时降低抵抗塑性变形与断裂能力的主要原因：一是温度提高使原子间结合能力减弱，扩散增强，易发生恢复和再结晶；从金属组织上看是发生第二相聚集长大，以及亚稳定组织向稳态变化；这些均可使钢发生软化。二是温度的增高有利于产生晶界扩散变形或晶界滑动；当高于某一特定温度（等强温度）之后，晶间强度将显著减弱至低于晶内强度，从而降低整体塑性变形能力，导致晶间断裂。从不锈钢管的显微组织看，奥氏体基体比铁索体基体具有更高的热强性。这是由于奥氏体的面心立方点阵比较紧密，其中的扩散速度小，不易进行再结晶，同时也使第二相聚集速度减慢，在高温下不易软化，具有良好的热强性。

    耐热不锈钢在高温使用过程中要考虑到长期高温工作时可能产生脆化现象和高温疲劳特性。疲劳裂纹一般由表面层或者表面下某些缺陷形成的，在交变应力作用下，裂纹逐渐扩大，直至剩余的断面承受不了交变应用的作用而发生突然断裂。在较低温度下，疲劳裂纹是穿晶的，而在高温下的疲劳裂纹是沿晶间发展而导致断裂。