富镍奥氏体不锈钢是什么不锈钢?有哪些特点?
奥氏体不锈钢的“阿喀琉斯之踵”是易发生应力腐蚀裂纹（SCC）。但当镍含量超过20% 时，抗应力腐蚀性能有很大提高（图1）。富镍奥氏体不锈钢（NiASS)，可以认为是单独的一类不锈钢。事实上，镍含量超过30% 时，抗应力腐蚀性能与双相和铁素体不锈钢相当。
图1 Copson 曲线显示了在含16%~21%铬的铁- 镍- 铬合金中，镍对应力腐蚀阈值应力强度的影响（105℃，22% NaCl 水溶液）。X 和Y 是德国高温合金，444 是一种超纯铁素体不锈钢。此图根据Speidel(1981) 重新绘制。
镍是一种昂贵的合金元素，仅在对性能必需时才使用。然而，在某些应用中，当同时需要抗应力腐蚀性能与奥氏体结构时，镍是必不可少的。例如，在高温环境中抗蠕变性极为重要，此时就需要奥氏体不锈钢。与传统的奥氏体不锈钢一样，因为其堆垛层错能较低（见图2），孪晶界是富镍奥氏体不锈钢的显著特征。表1 中列出了几种有限的富镍奥氏体不锈钢牌号。超级奥氏体不锈钢254SMO 和654SMO 专为石油和天然气行业而设计。典型的应用是海水冷却、纸浆漂白和液压及仪表管路等设备。
表1 富镍奥氏体不锈钢合金品种
图2 光学显微镜下Sanicro 28 奥氏体不锈钢的显微组织，其具有大量的孪晶界
Sanicro 25，一种22Cr-25Ni 合金，被设计用于700℃及以上的锅炉。由于其具有良好的蠕变断裂强度和耐高温腐蚀性能，是一种适用于超级加热器和再加热器的材料。实际上，Sanicro 25在600~750℃范围内，其蠕变断裂强度优于大多数奥氏体不锈钢。在极具腐蚀性的酸性环境中，Sanicro 28 通常是最好的选择。它被应用于高强度钻井开采用管道、套管及酸性气体井的内衬层，其它应用包括加热器、泵系统，以及湿法磷酸厂和超级磷酸厂的泵和容器。
多用途合金800 常用于550~1100℃环境下，这类环境要求材料具有优异的抗蠕变性能、良好的耐高温腐蚀性能以及高温强度。这类合金还应用于生产氨、甲醇和民用煤气的进出口部分，并且对于氯乙烯和乙烯生产中所使用的炉管，合金800 也是很好的选择。其它应用还包括流化燃烧床的热交换管、辐射管和热处理炉的部件，如消音管和热电偶的保护套管等。25Cr-35Ni 合金353MA 被设计用于渗碳和氮吸收存在潜在问题的环境中，适用于对合成气体进行处理的裂解炉和重整管。尽管还有其它含有更多铬的替代材料，但353MA 是最优的。原因之一是其含有Ce 元素，有助于形成非常稳定的表面氧化层。
图3 准备发运及安装的合金690 U形管，用于核电站蒸汽发生器
有意思的是，我们注意到富镍奥氏体不锈钢 254SMO 也被用于艺术品制造。由Carl Milles 设计的“上帝，众生之父，在彩虹之上”雕塑，1995 年落成于斯德哥尔摩纳克• 斯特兰德的南海岸（图4）。该雕塑约23m 高，这里每天有大量的海员路过，是一座著名的景点。周围的海水含盐，氯化物很容易引起外表腐蚀，若使用低合金钢制造彩虹，几乎瞬间就会生锈。由Avesta Sheffi eld AB 提供的高强度超级奥氏体不锈钢254SMO 非常适合这种环境。
图4 斯德哥尔摩群岛纳克• 斯特兰德的“上帝，众生之父，在彩虹之上”，由瑞典雕塑家Carl Milles 设计。这个拱形的和平纪念碑，是使用奥氏体不锈钢254SMO 的一个很好的例子
（作者 Jan-Olof Nlsson，译者 张剑桥，刊登于"不锈" 杂志第82期）
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