根據船舶不銹鋼管材的選用標準,分析了常用不銹鋼管的化學成分,討論了不銹鋼管在建造中涉及的管材公差、焊接、鈍化處理、突肩對接焊法蘭及配管要求等問題,評估了船用不銹鋼管的應用情況。不銹鋼一般是普通不銹鋼和耐酸鋼的總稱。普通不銹鋼是指耐大氣、蒸汽和水等弱介質腐蝕的鋼,而耐酸鋼則是指耐酸、堿、鹽等化學浸蝕性介質腐蝕的鋼。不銹鋼是指在大氣和一般介質中具有很高耐腐蝕性的鋼材,最主要的性能就是耐腐蝕性。不銹鋼按主要化學成分分類,基本上可分為鉻不銹鋼和鉻鎳不銹鋼兩大系統;按組織結構分為馬氏體、奧氏體、鐵素體和雙相不銹鋼等。由于具有良好的加工性能、力學性能、耐腐蝕性能以及焊接性能等,奧氏體不銹鋼管是不銹鋼管中最重要的鋼類。但因其具有冷加工硬化和局部腐蝕非常敏感的特點,因而也限制了其使用范圍。鋼材的化學成分及金屬相位的微觀結構決定其機械特性、耐腐蝕性及可焊接性等。不銹鋼管選用最多的是奧氏體不銹鋼。隨著化學品船的不斷開發,不銹鋼管在船舶工程項目中的應用不斷擴大。船用不銹鋼管常用的鋼種有304、304L、316、316L和317L不銹鋼。
不銹鋼的耐腐蝕性主要是因為其有一層稱為鈍化膜的氧化膜。鈍化膜的鈍性取決于母材的化學冶金成分,例如鉬(Mo)的含量對鈍化膜的鈍性就有很重要的意義。腐蝕現象通常都是由于維護或使用不當而引起的,例如在管道或艙內存有積滯的海水,這種海水因其氯化物的含量高而成為最有腐蝕性的溶液;管子的焊縫清潔不完全,這種不完全會在焊縫的根部兩側產生高溫氧化物;在不銹鋼貨艙內用海水進行壓載,這種壓載會造成嚴重的表面點蝕。
在化學品船上常見的腐蝕現象有:
點蝕: 點蝕是由于鈍化膜的局部破壞引起的腐蝕,通常因材質表面存在細小外部顆粒如焊渣、灰塵等引發的,它會導致金屬產生孔洞。
裂隙腐蝕: 裂隙腐蝕是由于在結構中存在著間隙如焊接接頭的根部、墊片及螺栓下端、螺紋接頭內部等處,這些處所有滯流溶液時很快就會形成局部腐蝕。
應力腐蝕: 應力腐蝕發生在經常受到較強拉伸應力作用并且處于特殊腐蝕介質中的材料上,在不銹鋼中增加鎳的含量可以減少應力腐蝕裂紋的出現。
晶問腐蝕:晶間腐蝕是某些不銹鋼當被加熱到550℃~850℃時,會產生碳化鉻的沉積及晶體界面鄰近區域鉻的突然減少(即鉻減少到小于12%),這部分區域的耐腐蝕性就會大大減弱,這是一種沿晶界發生的嚴重腐蝕。
電蝕:電蝕是電溶液中使不銹鋼與另一種合金接觸會產生電位差而發生的腐蝕。
目前船舶不銹鋼管選用主要依據船舶人級和建造規范,德國Gl船級社、法國BV船級社、美國ABC船級社等的人級和建造規范都對不銹鋼管的制造工藝、檢驗等作了詳細規定。管材選用要考慮海洋環境腐蝕及其影響因素。另外石油和石化行業管道標準也為船用不銹鋼管選材評估提供了新的思路和依據。