铁素体低温钢和奥氏体低温钢简介
通常情况下我们将适于在0℃以下应用的合金钢称作低温钢。能在-196℃以下使用的,称为深冷钢或超低温钢。低温钢具有如下主要性能:
①韧性-脆性转变温度低于使用温度;
②满足设计要求的强度;
③在使用温度下组织结构稳定;
④良好的焊接性和加工成型性。
低温钢按晶体点阵类型一般可分为体心立方的铁素体低温钢和面心立方的奥氏体低温钢两大类。
1,铁素体低温钢
2,奥氏体低温钢
具有较高的低温韧性,一般没有韧性-脆性转变温度。
铁素体低温钢一般存在明显的韧性-脆性转变温度,按成分分为三类:
① 低碳锰钢(C0.05~0.28%,Mn0.6~2%)。使Mn/C≈10,降低氧、氮、硫、磷等有害杂质,有的还加入少量铝、铌、钛、钒等元素以细化晶粒。这类钢低使用温度为-60℃左右。
② 低合金钢。主要有低镍钢(Ni2~4%)、锰镍钼钢(Mn0.6~1.5%,Ni0.2~1.0%,Mo0.4~0.6%,C≤0.25%)、镍铬钼钢 (Ni0.7~3.0%,Cr0.4~2.0%,Mo0.2~0.6%,C≤0.25%)。这些钢种的强度高于低碳钢,低使用温度可达-110℃左右。
③ 中(高)合金钢。主要有 6%Ni钢、9%Ni钢、36%Ni钢,其中9%Ni钢是应用较广的深冷用钢。这类高镍钢的使用温度可低-196℃。
18-8型铬镍不锈耐酸钢是常用的奥氏体低温钢。这种钢低温韧性、耐蚀性和工艺性均较好,已不同程度地应用于各种深冷(-150~-269℃)技术中。
低温钢的使用范围
低温甲醇洗和石油气深冷分离设备中,绝大部分的低使用温度为-110℃,个别设备中达-150℃,可分别采用低合金钢、3~6%镍钢。
LNG低温常压储存罐中,低工作温度达-196℃,一般采用9%镍钢。
工作温度为-253℃的液氢生产、贮运设备,工作温度为-269℃的液氦设备,均应采用组织结构稳定的奥氏体低温钢。
目前中国钢厂相对应可生产:低温压力容器用钢板:16MnDR(-40)、09MnNiDR(-70)、3.5Ni(-110)、SA516Gr.55/60/65/50等等。
ASME规范中常用低温钢板牌号 |
牌号 | 备注 |
SA516Gr.55/60/65/50 SA537Cl.1/Cl.2 、 SA612、SA662Gr.A/B/C 、SA724Gr.A/B | 细晶粒钢及低温高强度钢 |
SA203Gr.A/B/D/E/F SA353 SA553 Type Ⅰ / Ⅱ、 SA645 | 镍系低温钢 |
一些具有较高低温韧性的铁镍基和镍基高温合金如A-286、Inconel718、InconelX-750 等也常用于需要高强度的低温设备上。
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