更新时间：2024-09-21 13:49
超级不锈钢是一种特种不锈钢，其化学成分不同于普通的304不锈钢，包含较高的镍、铬和钼。相较于304不锈钢，超级不锈钢具备更好的耐高温和耐腐蚀性能，且不易被替代。在不锈钢的分类中，超级不锈钢的金相组织呈现稳定的奥氏体状态。
超级奥氏体不锈钢的概念是随着超级铁素体不锈钢及超级双相不锈钢一同提出的。典型代表为含6%钼和7%钼的超级奥氏体不锈钢。这些钢种是为了应对石化、化工、造纸和海上系统的严苛工况而研发的。奥氏体不锈钢管中知名的牌号有18-8（日常18-10 或 19-9）型的304不锈钢（中国为00Cr19Ni10)和18-12-2的316（0Cr17Ni12Mo2)。为解决奥氏体不锈钢焊后因铬碳化物析出导致的铬贫化问题，早期添加了碳化物稳定化元素钛和铌。20世纪60年代后期，AOD和VOD等炉外精炼工艺技术的出现，使钢中碳量降至≤0.03%，消除了奥氏体不锈钢敏化态（焊后）晶间腐蚀的敏感性，提升了钢中的纯净度，同时也解决了钢的固溶态晶间腐蚀的敏感性。因此，自20世纪80年代起，开发的新奥氏体不锈钢基本均为超低碳型。为了适应现代工业发展中耐苛刻介质全面腐蚀的需求，人们在304、316等不锈钢的基础上增加了铬、镍、钼含量，引入铜、硅元素或减少了杂质元素的残余量，发展了多种高合金新牌号，如含约4.5%Mo的317LM（00Cr18Ni16Mo5)和904L不锈钢（00Cr20Ni25Mo4.5Cu）以及尿素级、硝酸级、核级、食品级等类型的奥氏体不锈钢。据统计，1962年至1997年间，全面腐蚀和晶间腐蚀的发生频率大幅下降，而应力腐蚀、点腐蚀、间隙腐蚀以及腐蚀疲劳等局部腐蚀在腐蚀破坏中占比仍然较高。其中点蚀和缝隙腐蚀仍占20%以上，应力腐蚀和腐蚀疲劳仍占10%以上。研究表明，提高奥氏体不锈钢中的镍含量能够显著提升钢的耐应力腐蚀性能，而提高铬、钼含量则能显著增强钢的耐点蚀和耐缝隙腐蚀性能。因此，人们开始重视耐点蚀、耐缝隙腐蚀性能优异的高合金奥氏体不锈钢的研发。1970年起，氮作为重要合金元素在不锈钢中的广泛应用，推动了不锈钢的发展进入新阶段，氮在奥氏体不锈钢中的应用也为超级奥氏体不锈钢的诞生奠定了基础。超级奥氏体不锈钢的发展源于多个方面，如在已有AL-6X（00Cr21Ni24Mo6)基础上加入氮，形成了AL-6XN（00Cr21Ni24Mo6N)，或将钼含量提高至约6%并在904L不锈钢基础上加入氮。
超级奥氏体不锈钢是高镍高钼并且含有铜、氮的奥氏体不锈钢，其熔炼难度较大，容易产生偏析和开裂等问题，因此是不锈钢中生产工艺要求最高、难度最大的品种，体现了钢厂工艺技术水平。尽管如此，超级奥氏体不锈钢具有良好的冷、热加工性能。热锻时最高加热温度可达1,180°C，最低停锻温度不低于900°C；热成型可在1,000–1,150°C进行；热处理工艺为1,100–1,150°C，加热后快速冷却；虽然可采用通用的焊接工艺进行焊接，但最佳的焊接方法是手工电弧焊和钨极氩弧焊。904L、254SMO等超级奥氏体不锈钢具有较强的抗点蚀、缝隙腐蚀、氯离子应力腐蚀和抗晶间腐蚀能力，尤其是对硫酸根离子、氯离子等酸根离子具有出色的耐腐蚀性，能够在极端恶劣的工作环境中使用，因此超级奥氏体不锈钢的应用范围不断扩大。
超级奥氏体不锈钢的特性与其独特的化学组成有关。由于其高镍、高钼的特性，使得其在耐腐蚀性方面表现出色。此外，超级奥氏体不锈钢还具有良好的冷、热加工性能，适用于各种复杂的加工过程。
超级不锈钢作为一种高合金材料，其制造工艺较为复杂，通常依赖于传统工艺，如灌注、锻造、压延等。
超级不锈钢在海洋领域的应用涵盖了海洋构造物、海水淡化、海水养殖、海水热交换等方面。
在环境保护领域，超级不锈钢可用于火力发电的烟气脱硫装置、废水处理等领域。
在能源领域，超级不锈钢可用于原子能发电、煤炭综合利用、海潮发电等项目。
在石油化工领域，超级不锈钢常用于炼油、化学化工设备等。
在食品行业，超级不锈钢可用于制盐、酱油酿造等环节。
超级马氏体不锈钢的基体金属显微组织以回火马氏体为主。这种低碳回火马氏体组织具有高强度和韧性。根据不同牌号和热处理条件，可能含有10%-40%的细小弥散状残留奥氏体。对于含铬16%的超级马氏体不锈钢，显微组织中可能存在少量δ铁素体。为了获得理想的细晶粒回火马氏体，钢板在交付前通常会经过淬火加回火处理。
超级马氏体不锈钢不仅具有良好的耐腐蚀性、可焊接性，还具有高强度和低温韧性。其典型的机械性能表现为延伸率超过12%。
超级马氏体不锈钢的焊接性能得到了显著改善，可通过常规焊接工艺实现，如气体保护金属极电弧焊（GMAW或SMAW）、气体保护钨电弧焊（GTAW）、埋弧焊（SAW）和励磁线圈电弧焊（FAW）。环缝焊接可使用GTSW、GMAW和SAW，直缝焊多使用SAW。激光焊和电子束焊也是可行的选择。激光焊在生产直缝焊管时是一种经济有效的焊接方法，因其冷却速度快，能在焊缝中形成全马氏体显微组织，从而获得良好的韧性和耐蚀性。
超级马氏体不锈钢由于含碳量低，有效提高了基体金属中含铬量的比例，因而具有良好的耐腐蚀性。在弱酸性腐蚀环境中，超级马氏体不锈钢有取代其他耐蚀合金的趋势。然而，在高温和二氧化碳存在的腐蚀条件下，会出现一般腐蚀和局部腐蚀。当二氧化碳和硫化氢共存时，应考虑室温下的应力腐蚀裂纹和高温下的局部腐蚀和一般腐蚀。为此，开发了不同牌号的超级马氏体不锈钢，以适应不同的腐蚀条件。这种超13Cr不锈钢已在北海地区的Gullfaks油田和Asgard油田成功应用。
超级马氏体不锈钢的应用范围扩展到了泵、压缩机、阀门及其他机加工领域。海洋用管的开发满足了海上石油天然气公司的需求，成为海洋用钢的新选择。荷兰NAM石油天然气公司在格罗宁根的天然气田进行了现代化改造，其中包括30个球罐的大修和所有输送管道的更换，均采用了超级马氏体13Cr不锈钢。阿曼的液态天然气工程也采用了超级马氏体不锈钢。此外，超级马氏体不锈钢在水力发电、采矿设备、化工设备、食品工业、交通运输及高温纸浆生产设备等领域也有广阔的应用前景。
超级马氏体不锈钢的成功应用，使其逐渐取代了双相不锈钢和超双相不锈钢的部分市场。一方面，同等重量下，超级马氏体不锈钢的耐腐蚀性与双相不锈钢相当，但价格较后者便宜约30%。另一方面，超级马氏体不锈钢的强度高于双相不锈钢，因此在制作零部件时，如三通、弯头、输送管和支管，可以减薄壁厚，降低成本10%-15%。综合来看，超级马氏体不锈钢相对于双相不锈钢的整体成本降低了35%-40%，这一显著的成本优势使其在竞争激烈的工业领域，如石油天然气工业中更具竞争力。
超级奥氏体不锈钢的概念伴随着超级铁素体不锈钢及超级双相不锈钢的提出而出现。代表性钢种包括含6%钼和7%钼的超级奥氏体不锈钢。这些钢种是为应对石化、化工、造纸和海上系统的苛刻工况而开发的。奥氏体不锈钢管中知名的牌号有18-8（日常18-10 或 19-9）型的304不锈钢（中国为00Cr19Ni10)和18-12-2的316（0Cr17Ni12Mo2)。为解决奥氏体不锈钢焊后因铬碳化物析出导致的铬贫化问题，早期添加了碳化物稳定化元素钛和铌。20世纪60年代后期，AOD和VOD等炉外精炼工艺技术的出现，使钢中碳量降至≤0.03%，消除了奥氏体不锈钢敏化态（焊后）晶间腐蚀的敏感性，提升了钢中的纯净度，同时也解决了钢的固溶态晶间腐蚀的敏感性。因此，自20世纪80年代起，开发的新奥氏体不锈钢基本均为超低碳型。为了适应现代工业发展中耐苛刻介质全面腐蚀的需求，人们在304、316等不锈钢的基础上增加了铬、镍、钼含量，引入铜、硅元素或减少了杂质元素的残余量，发展了多种高合金新牌号，如含约4.5%Mo的317LM（00Cr18Ni16Mo5)和904L不锈钢（00Cr20Ni25Mo4.5Cu）以及尿素级、硝酸级、核级、食品级等类型的奥氏体不锈钢。据统计，1962年至1997年间，全面腐蚀和晶间腐蚀的发生频率大幅下降，而应力腐蚀、点腐蚀、间隙腐蚀以及腐蚀疲劳等局部腐蚀在腐蚀破坏中占比仍然较高。其中点蚀和缝隙腐蚀仍占20%以上，应力腐蚀和腐蚀疲劳仍占10%以上。研究表明，提高奥氏体不锈钢中的镍含量能够显著提升钢的耐应力腐蚀性能，而提高铬、钼含量则能显著增强钢的耐点蚀和耐缝隙腐蚀性能。因此，人们开始重视耐点蚀、耐缝隙腐蚀性能优异的高合金奥氏体不锈钢的研发。1970年起，氮作为重要合金元素在不锈钢中的广泛应用，推动了不锈钢的发展进入新阶段，氮在奥氏体不锈钢中的应用也为超级奥氏体不锈钢的诞生奠定了基础。超级奥氏体不锈钢的发展源于多个方面，如在已有AL-6X（00Cr21Ni24Mo6)基础上加入氮，形成了AL-6XN（00Cr21Ni24Mo6N)，或将钼含量提高至约6%并在904L不锈钢基础上加入氮。
超级奥氏体不锈钢是高镍高钼并且含有铜、氮的奥氏体不锈钢，其熔炼难度较大，容易产生偏析和开裂等问题，因此是不锈钢中生产工艺要求最高、难度最大的品种，体现了钢厂工艺技术水平。尽管如此，超级奥氏体不锈钢具有良好的冷、热加工性能。热锻时最高加热温度可达1,180°C，最低停锻温度不低于900°C；热成型可在1,000–1,150°C进行；热处理工艺为1,100–1,150°C，加热后快速冷却；虽然可采用通用的焊接工艺进行焊接，但最佳的焊接方法是手工电弧焊和钨极氩弧焊。904L、254SMO等超级奥氏体不锈钢具有较强的抗点蚀、缝隙腐蚀、氯离子应力腐蚀和抗晶间腐蚀能力，尤其是对硫酸根离子、氯离子等酸根离子具有出色的耐腐蚀性，能够在极端恶劣的工作环境中使用，因此超级奥氏体不锈钢的应用范围不断扩大。
超级奥氏体不锈钢的应用领域广泛，包括石油、石化设备，如石化设备中的波纹管；纸浆、造纸漂白设备，如纸浆蒸煮器、漂白设备；发电厂烟气脱硫装置，如吸收塔的塔体、烟道、挡板、内部构件、喷淋系统等；海上系统或海水处理，如电厂中用海水冷却的薄壁冷凝管道、海水淡化处理设备；盐工业，如制盐或除盐设备；热交换器，尤其是在有氯离子工作的热交换器。
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