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第一章 不锈钢基础知识1

第一节 不锈钢的分类与特征1

一、不锈钢的分类1

(一)铁素体型1

(二)马氏体型1

(三)奥氏体型1

(四)奥氏体-铁素体型1

(五)沉淀硬化型2

二、不锈钢号编制方法3

(一)我国标准不锈钢号编制方法4

(二)美国标准不锈钢号编制方法6

(三)日本标准不锈钢号编制方法6

三、各类不锈钢的特点7

四、不锈钢的成形性10

第二节 不锈钢的化学成分、机械性能和物理性能12

一、不锈钢的化学成分12

二、不锈钢的机械性能21

三、不锈钢的物理性能23

四、不锈钢的高温性能27

(一)高温机械性能27

1.高温短时抗拉机械性能27

2.高温蠕变强度与持久强度29

(二)高温弹性模量31

五、不锈钢的低温性能33

(三)高温脆性35

(二)σ相脆性35

(一)475℃脆性35

六、不锈钢的脆性35

(四)由碳化物析出的脆性36

(五)低温脆性36

七、不锈钢的加工硬化36

第三节 合金元素对不锈钢的作用41

第四节 不锈钢的耐腐蚀性能42

一、不锈钢的耐腐蚀机理43

二、不锈钢的耐酸性、耐腐蚀性45

(一)纯金属的耐酸性45

(二)对硫酸的耐酸性45

(三)对硝酸的耐酸性49

(四)对盐酸的耐酸性50

(五)对磷酸的耐酸性52

(六)对醋酸的耐酸性57

(七)对氢氟酸的耐酸性58

(八)对甲酸的耐酸性58

(九)对有硝酸混入时的硫酸的耐酸性58

(十)对碱的耐腐蚀性62

三、加工对不锈钢耐腐蚀性的影响62

(一)冷加工的影响62

(二)热加工的影响62

(三)热处理的影响62

1.奥氏体钢63

2.铁素体钢63

3.马氏体钢64

(五)焊接的影响65

第五节 对于不同浓度、温度、酸碱度介质的选材图65

(四)表面状态的影响65

第六节 不锈钢的腐蚀及其防止措施73

一、均匀腐蚀74

二、晶间腐蚀75

(一)奥氏体型不锈钢的晶间腐蚀76

1.奥氏体型不锈钢发生晶间腐蚀的机理76

2.TTS曲线图(时间-温度-敏化)77

3.容易引起奥氏体型不锈钢产生晶间腐蚀的介质78

4.晶间腐蚀的防止措施78

(二)铁素体型不锈钢的晶间腐蚀79

2.形态80

(二)发生应力腐蚀破裂的实例统计80

3.容易发生应力腐蚀破裂的不锈钢钢种与介质的组合80

三、应力腐蚀破裂80

1.特点80

(一)应力腐蚀破裂的特点、形态80

(三)应力腐蚀破裂发生的机理82

1.电化学假说或机械化学反应假说83

2.滑移阶梯假说85

(四)由氯化物产生的应力腐蚀破裂86

1.氯化物浓度的影响86

2.温度的影响86

3.应力的影响86

7.金属组织的影响87

6.合金成分的影响87

4.冷加工度的影响87

5.pH值的影响87

8.表面处理的影响88

(五)由高温水产生的应力腐蚀破裂89

1.氯离子浓度的影响89

2.溶解氧浓度的影响89

3.pH值的影响91

4.温度的影响91

5.应力的影响91

6.气相与液相的影响91

(七)防止应力腐蚀破裂的措施93

(六)由NaOH产生的应力腐蚀破裂93

9.合金成分的影响93

8.金属组织的影响93

7.敏化处理的影响93

1.合理选择材料94

2.进行消除应力的热处理94

3.采用机械方法减缓残余拉应力或造成压应力95

4.控制介质条件和改善使用操作条件96

5.改进结构设计96

6.采用电化学防护97

四、点腐蚀97

(一)点腐蚀的机理97

2.电化学方法测定点腐蚀98

(二)点腐蚀的测定98

1.化学方法测定点腐蚀98

(三)点腐蚀的形成因素100

1.环境因素100

2.材料因素102

(四)防止点腐蚀的措施104

五、缝隙腐蚀105

(一)缝隙腐蚀的形成106

(二)缝隙腐蚀的机理106

(三)防止缝隙腐蚀的措施106

(一)不锈钢的腐蚀疲劳极限107

1.不锈钢在大气中的疲劳极限107

六、腐蚀疲劳107

2.不锈钢在各种腐蚀介质中的疲劳极限109

(二)不锈钢腐蚀疲劳破坏的特征109

(三)腐蚀疲劳的机理110

(四)不锈钢产生腐蚀疲劳的因素110

(五)腐蚀疲劳的防止措施112

七、电偶腐蚀112

(一)简单的异种金属接触腐蚀112

(二)在海水中的电偶腐蚀112

(三)带有保护膜异种金属的电偶腐蚀113

(四)同一种金属设备上的电偶腐蚀114

第七节 不锈钢的热处理115

一、奥氏体型不锈钢的热处理115

(五)电偶腐蚀的防止措施115

(一)固溶化热处理116

(二)稳定化热处理116

(三)消除应力热处理119

二、铁素体型不锈钢的热处理120

三、马氏体型不锈钢的热处理121

(一)软化处理121

(二)淬火123

(三)回火123

1.固溶化热处理124

2.时效处理即沉淀硬化热处理124

(一)oCr 17 Ni 4 Cu 4 Nb(17-4PH)钢的热处理124

四、沉淀硬化型不锈钢的热处理124

(二)oCr17 Ni 7 Al(17-7PH)钢的热处理126

1.固溶化热处理127

2.中间热处理127

3.沉淀硬化热处理128

第二章 化纤、印染设备不锈钢材料的选用130

第一节 化纤、印染的工艺流程及设备130

一、化学纤维130

(一)维纶、涤纶、锦纶和腈纶纤维的制得方法130

(二)维纶、腈纶、涤纶和锦纶的生产工艺流程及设备132

1.维纶生产的工艺流程及设备132

2.维纶凝固浴、二浴的工艺流程及设备133

3.腈纶生产的工艺流程及设备134

4.腈纶溶剂回收部分的工艺流程及设备134

5.聚酯生产的工艺流程及设备135

6.涤纶生产的工艺流程及设备141

7.锦纶6生产的工艺流程及设备143

8.锦纶66生产的工艺流程及设备144

二、印染144

(一)染色生产设备的特点147

(二)染色的工艺流程147

(三)常用染料的用料、pH值及用途147

第二节 化纤、印染不锈钢设备的腐蚀问题151

一、化纤、印染设备的腐蚀情况152

(一)维纶设备152

(二)腈纶设备153

(三)聚酯设备155

(四)涤纶与锦纶设备156

(五)印染设备156

二、防止化纤、印染不锈钢设备腐蚀应当重视的几个因素157

(一)水质对不锈钢腐蚀的影响157

(二)微量的杂质离子对不锈钢腐蚀的影响158

(三)机械加工对不锈钢腐蚀的影响159

(四)热处理对不锈钢零部件耐应力腐蚀破裂的影响160

(五)改变化纤生产工艺以改善不锈钢设备的腐蚀160

第三节 化纤、印染设备中常用的不锈钢及其合理选用161

一、化纤、印染设备中常用的不锈钢161

(一)奥氏体型不锈钢161

(二)马氏体型不锈钢164

(四)沉淀硬化型不锈钢165

(三)铁素体型不锈钢165

二、不锈钢材料的合理选用166

(一)各种合成纤维抽丝设备及染色设备不锈钢材料的选用166

1.锦纶66设备166

2.锦纶6设备166

(二)各种耐腐蚀不锈钢材料的选用166

3.涤纶设备167

4.维纶设备167

5.染色设备167

1.耐应力腐蚀破裂不锈钢材料的选用168

2.耐点腐蚀及缝隙腐蚀不锈钢材料的选用168

3.耐晶间腐蚀不锈钢材料的选用169

2.水质问题170

3.不锈钢材料的物理机械性能和加工工艺性能170

(三)不锈钢材料选用时应考虑的问题170

1.局部腐蚀问题170

4.材料的来源与价格171

(四)选用不锈钢材料的步骤172

1.首选材料172

2.材料试验172

第四节 化纤、印染设备的不锈钢新钢种172

一、耐硫酸腐蚀的新钢种172

二、耐应力腐蚀破裂的新钢种178

三、耐点腐蚀的新钢种179

四、无镍或节镍铁素体型不锈钢179

(二)超纯高铬铁素体型不锈钢(E-Brita 26-1)180

(一)超低碳、氮无镍铁素体型不锈钢180

五、铬锰氮系不锈钢183

第三章 不锈钢的焊接187

第一节 不锈钢焊接接头设计187

一、不锈钢焊接接头、结构设计的一般原则187

二、接头型式与坡口尺寸187

三、不锈钢的衬里结构设计212

四、不锈钢焊接接头和结构设计实例214

(一)减少结构变形214

(二)包复辊的轴头设计216

(三)波纹管-法兰接头型式设计217

(四)防止应力腐蚀的接头设计217

(六)不锈钢与碳钢之间的隔离板218

(五)防止沉积腐蚀和缝隙腐蚀的接头设计218

(七)工艺合理性219

第二节 不锈钢的可焊性220

一、工艺可焊性220

(一)合金元素的烧损220

(二)气孔222

(三)热裂缝224

(四)冷裂缝236

二、使用可焊性236

(一)焊接接头的晶间腐蚀236

(二)焊接接头的刀状腐蚀239

(三)焊接接头的应力腐蚀破裂241

(四)焊接接头的脆化244

第三节 不锈钢的焊接材料247

一、不锈钢焊条247

二、不锈钢焊丝252

三、焊剂254

四、气体259

第四节 不锈钢焊接工艺方法的选择263

第五节 手工电弧焊266

一、不锈钢手工电弧焊的特点266

二、不锈钢手工电弧焊对焊接电源的要求267

三、不锈钢焊条的选择267

四、坡口设计268

五、焊前清理和装配点固焊268

六、焊接规范269

七、操作技术270

第六节 非熔化级氩弧焊(钨极氩弧焊--TIG)273

一、氩弧275

二、钨极277

三、氩气保护效果与喷嘴结构设计279

四、焊枪283

五、钨极氩弧焊工艺291

六、手工钨极氩弧焊操作技术302

七、自动钨极氩弧焊操作技术305

八、钨极氩弧点焊309

九、高效率钨极氩弧焊311

(一)热丝钨极氩弧焊311

(二)多钨极氩弧焊313

十、钨极脉冲氩弧焊314

十一、高频率钨极脉冲氩弧焊321

第七节 熔化极氩弧焊(MIG)324

一、熔化极氩弧焊对不锈钢焊接的适应性324

二、熔化极氩弧焊的熔滴过渡324

三、喷射过渡的规范参数对熔滴过渡和焊缝形状的影响325

四、焊枪327

五、熔化极氩弧焊工艺329

六、脉冲熔化极氩弧焊333

第八节 等离子弧焊接347

一、等离子弧焊接的特点和基本原理347

二、“双弧”问题与喷嘴结构设计352

三、等离子弧焊枪设计356

四、工艺参数对等离子弧稳定性和焊缝成形的影响359

五、等离子弧焊接工艺363

六、气动压缩等离子弧焊接367

七、脉冲电流等离子弧焊接368

八、微束等离子弧焊接371

第九节 埋弧自动焊376

一、概述376

二、工艺参数对焊缝形状尺寸的影响377

三、焊丝和焊剂的选择377

四、坡口加工和接头装配379

五、焊接规范382

六、对接焊缝的焊接方法383

一、接触焊385

第十节 其它焊接方法385

二、钎焊390

三、堆焊394

四、摩擦焊395

五、电子束焊接396

六、激光焊接397

第十一节 不锈钢等离子切割398

一、等离子切割的特点398

二、等离子切割设备398

三、等离子切割工艺403

四、小电流(微束)等离子切割408

(一)焊接特点409

(二)焊接材料409

第十二节 马氏体型不锈钢和铁素体型不锈钢的焊接409

一、马氏体型不锈钢的焊接409

(三)焊前预热和焊后热处理410

(四)焊接工艺411

二、铁素体型不锈钢的焊接411

(一)焊接特点411

(二)焊接材料412

(三)焊接工艺412

第十三节 异种钢及复合钢的焊接413

一、异种钢及复合钢的可焊性分析413

(一)焊缝中合金元素的稀释413

(二)过渡区的脆性414

(三)碳元素的迁移415

二、异种钢及复合钢的焊接工艺415

(一)焊接接头的坡口型式415

(二)焊条选择415

(三)焊接原则及焊接顺序415

(四)其它焊接工艺要点417

第十四节 不锈钢焊接中常见缺陷的产生原因和防止方法418

一、焊缝形状的缺陷和尺寸偏差418

二、焊接裂缝419

三、气孔419

四、夹渣420

五、未焊透或未熔合420

六、咬肉421

七、烧穿422

八、焊瘤423

九、弧坑423

十、电弧擦伤423

十一、飞溅423

十二、焊缝氧化424

十三、夹钨424

十四、渣点424

十五、压坑424

第十五节 不锈钢焊接常用设备425

一、不锈钢焊接设备的选用425

(二)手工直流钨极氩弧焊机427

二、非熔化极氩弧焊设备427

(一)国产直流钨极氩弧焊机427

(三)工厂自制手工直流氩弧焊机430

(四)钨极自动氩弧焊机434

(五)直流钨极脉冲氩弧焊电源437

三、熔化极氩弧焊设备444

(一)自动、半自动熔化极氩弧焊机444

(二)熔化极脉冲氩弧焊电源444

四、等离子弧焊接设备455

(一)LH-300自动等离子弧焊机455

(二)LH-30微束等离子弧焊机456

(一)埋弧自动焊机458

五、其它焊接设备458

(二)接触点焊机459

第十六节 不锈钢焊接夹具及工艺装备459

一、不锈钢焊接夹具的特点459

二、不锈钢板料拚接夹具460

三、不锈钢简体焊接夹具462

四、常用的焊接通用机械装置及组合应用464

第四章 不锈钢设备的表面处理469

第一节 不锈钢设备的表面处理与耐腐蚀性能的关系469

一、不锈钢表面光洁度与耐腐蚀性能的关系469

二、不锈钢酸洗、钝化与耐腐蚀性能的关系470

第二节 不锈钢的抛光工艺和设备471

一、不锈钢的机械抛光471

二、不锈钢的电抛光474

三、液流抛光477

第三节 不锈钢的酸洗、钝化工艺及设备477

一、不锈钢酸洗、钝化工艺477

二、不锈钢酸洗、钝化场地、设备及工具480

第四节 不锈钢表面处理的质量检验482

一、抛光质量的检验482

二、酸洗质量的检验483

三、钝化质量的检验483

第五节 不锈钢表面处理的劳动保护484

一、表面处理场地的卫生标准484

二、粉尘及酸性气体的排除484

第一节 不锈钢材料的管理488

第五章 不锈钢设备制造的质量管理488

第二节 不锈钢焊条、焊丝、焊剂的管理489

第三节 不锈钢焊接过程中的检验490

第四节 不锈钢焊接接头的检验491

一、外观检验491

二、无损探伤491

(一)磁粉探伤491

(二)液体渗透探伤491

(三)超声波探伤494

(四)射线探伤494

三、致密性试验和强度试验498

(一)煤油试验498

(六)热水密封试验499

(五)水气联合试验499

(七)氨气试验499

(三)灌水试验499

(四)水压试验499

(二)气压试验499

(八)联苯试验500

四、晶间腐蚀倾向的检验501

五、焊缝内铁素体相的检验503

六、应力腐蚀试验503

附录506

一、常用国内外不锈钢牌号、化学成分对照表506

二、西德(DIN)不锈钢牌号、化学成分表518

三、法国(NF)(AUTAAS)不锈钢牌号、化学成分表520

四、英国(BS)不锈钢牌号、化学成分表523

五、瑞典(SIS)不锈钢牌号、化学成分表526

六、瑞典Avesta公司不锈耐热钢牌号、化学成分表527

七、苏联(ΓOCT)不锈钢牌号、化学成分表529

八、常用国内外不锈钢焊条、堆焊金属的化学成分和机械性能对照表532

九、瑞典OK焊条牌号、化学成分表534

十、日本特殊电弧焊条牌号、化学成分和机械性能表535

十一、日本神钢焊条牌号、化学成分和机械性能表536

十二、日本油脂焊条牌号、化学成分和机械性能表537

十三、法国SAFINOX焊条牌号、化学成分表538

十四、热传导度单位换算表539

十五、腐蚀速度单位换算表539

十六、各种金属合金的腐蚀失重(1毫克/平方分米/日)和腐蚀深度(毫米/年)对照表539