不銹鋼材料最早由英國科學家布雷爾利在1913年研制成功,因此,布雷爾利也被譽為“不銹鋼之父”。不(bu)銹鋼不但具有抵抗大氣氧化的能力,同時也具有耐酸類、堿類介質腐蝕的性能,因此,被廣泛應用于軍事、航天、化工、醫療、建筑、食品機械等領域。經過100多年的發展,不銹鋼種類越來越多。不銹鋼類型按照結構組織來分,包括馬氏體不銹鋼、鐵素體型不銹鋼、奧氏體不銹鋼、奧氏體-鐵素體雙相不銹鋼、沉淀硬化不銹鋼和含碳量低于50%的高合金鋼。根據化學成分,不銹鋼又可分為Cr系、Cr-Ni系、Cr-Mn-Ni系、耐熱鉻合金鋼及析出硬化系。目前,我國不銹鋼材料主要以Cr-Ni系(300系)、Cr系(400系)、Cr-Mn-Ni系(200系)為主,也是應用最廣泛的三個系列,其主要化學成分、結構組織、主要牌號如表1-1所示。
近(jin)年來,我(wo)國不(bu)銹(xiu)(xiu)鋼產(chan)(chan)(chan)量(liang)和消耗量(liang)逐年提(ti)高,已成(cheng)為不(bu)銹(xiu)(xiu)鋼產(chan)(chan)(chan)量(liang)和消耗量(liang)大國。根據(ju)國際不(bu)銹(xiu)(xiu)鋼論壇發布的(de)(de)數(shu)據(ju),2019年我(wo)國不(bu)銹(xiu)(xiu)鋼產(chan)(chan)(chan)量(liang)達(da)到(dao)2940萬(wan)噸,占(zhan)全球年產(chan)(chan)(chan)量(liang)的(de)(de)56.3%;而(er)在2005年,我(wo)國產(chan)(chan)(chan)量(liang)只占(zhan)全球產(chan)(chan)(chan)量(liang)的(de)(de)13%.根據(ju)中華人民共和國工業(ye)和信息化(hua)部的(de)(de)統計數(shu)據(ju),2011-2018年我(wo)國不(bu)銹(xiu)(xiu)鋼產(chan)(chan)(chan)量(liang)的(de)(de)變化(hua)情(qing)況(kuang)如圖1-1所示,圖1-2給出了2011-2018年我(wo)國不(bu)銹(xiu)(xiu)鋼表觀消費量(liang)情(qing)況(kuang)。
圖1-3是2019年我國不銹鋼行業產量結構。從圖1-3可以看出,在4個系列中,300系的奧氏體不銹鋼產量最大,占了不銹鋼總產量的45.90%,其中牌號304系列的產品最為常見。304是美國的表示方法,對應國內的牌號是06Cr19Ni10,數字代碼為S30408不銹鋼。
奧氏體(ti)不銹鋼之所以被廣泛應用,除了其良好的耐腐蝕性,還具有良好的耐熱性、耐高低溫性以及焊接性能等,尤其在石油、化工、核電、蒸汽發電、食品加工等行業中應用最為廣泛。美國杜邦化工調查發現,1968-1971年壓力容器及設備90%以上是不銹鋼制成的。然而,不銹鋼的耐腐蝕不是絕對的,例如鹵素離子是奧氏體不銹鋼的“天敵”,在一定條件下,低氯離子含量的環境也容易引起局部腐蝕。文獻收集的400件腐蝕案例中,不銹鋼材料的腐蝕案例占到總數的五分之二還要多,國內壓力設備失效案例中,應力腐(fu)蝕失效在不銹鋼材料各種腐蝕失效模式中所占比例超過了50%,其次是點蝕、縫(feng)隙腐蝕以及晶間腐蝕。各腐蝕類型及所占比例如圖1-4所示。