Thép không gỉ là viết tắt của thép chống axit, có khả năng chống lại sự ăn mòn yếu của không khí, hơi nước, nước và các môi trường ăn mòn khác; và có khả năng chống lại sự ăn mòn của các môi trường hóa học (axit, kiềm, muối và các chất hóa học khác) được gọi là thép chống axit.
Thép không gỉ là thuật ngữ chỉ thép chống ăn mòn bởi không khí, hơi nước, nước và các môi trường ăn mòn yếu khác, cũng như axit, kiềm, muối và các chất ăn mòn hóa học khác, còn được gọi là thép không gỉ kháng axit. Trên thực tế, thép chống ăn mòn bởi môi trường yếu thường được gọi là thép không gỉ, còn thép chống ăn mòn bởi môi trường hóa học được gọi là thép kháng axit. Do sự khác biệt về thành phần hóa học, loại thứ nhất không nhất thiết phải có khả năng chống ăn mòn bởi môi trường hóa học, trong khi loại thứ hai thường có khả năng chống ăn mòn tốt hơn. Khả năng chống ăn mòn của thép không gỉ phụ thuộc vào các nguyên tố hợp kim có trong thép.
Phân loại thông thường
Theo tổ chức luyện kim
Nhìn chung, theo phân loại luyện kim, thép không gỉ thông thường được chia thành ba loại: thép không gỉ austenit, thép không gỉ ferrit và thép không gỉ mactenit. Trên cơ sở phân loại luyện kim cơ bản của ba loại này, người ta sản xuất thép song pha, thép không gỉ tôi cứng bằng kết tủa và thép hợp kim cao chứa ít hơn 50% sắt để phục vụ các nhu cầu và mục đích cụ thể.
1. Thép không gỉ Austenit
Cấu trúc tinh thể lập phương tâm mặt (FCC) của pha austenit (pha CY) chủ yếu là phi từ tính, chủ yếu thông qua quá trình gia công nguội để làm tăng độ bền (và có thể dẫn đến một mức độ từ tính nhất định) của thép không gỉ. Viện Sắt thép Hoa Kỳ (AISI) sử dụng các ký hiệu số thuộc dãy 200 và 300, ví dụ như 304.
2. Thép không gỉ ferritic
Cấu trúc tinh thể lập phương tâm khối (BCC) của pha ferit (pha α) chiếm ưu thế, có từ tính, nói chung không thể làm cứng bằng xử lý nhiệt, nhưng gia công nguội có thể làm cho nó cứng hơn một chút. Viện Sắt thép Hoa Kỳ (AISI) dùng nhãn 430 và 446.
3. Thép không gỉ Martensitic
Ma trận cấu trúc là mactenxit (lập phương tâm khối hoặc lập phương), có từ tính, và có thể điều chỉnh các tính chất cơ học của thép không gỉ thông qua xử lý nhiệt. Viện Sắt thép Hoa Kỳ (AISI) đánh dấu các chỉ số 410, 420 và 440. Mactenxit có cấu trúc austenit ở nhiệt độ cao, có thể chuyển hóa thành mactenxit (tức là cứng lại) khi làm nguội đến nhiệt độ phòng với tốc độ thích hợp.
4. Thép không gỉ loại austenit-ferit (song pha)
Ma trận thép có cấu trúc hai pha austenit và ferit, trong đó hàm lượng pha ferit thường lớn hơn 15%, có tính từ tính, có thể được tăng cường độ bền bằng phương pháp gia công nguội. Thép không gỉ 329 là một loại thép không gỉ song pha điển hình. So với thép không gỉ austenit, thép song pha có độ bền cao hơn, khả năng chống ăn mòn giữa các hạt, ăn mòn do ứng suất clorua và ăn mòn rỗ được cải thiện đáng kể.
5. Thép không gỉ tôi cứng bằng kết tủa
Cấu trúc nền là austenit hoặc martenxit, và có thể được làm cứng bằng phương pháp xử lý làm cứng kết tủa để tạo thành thép không gỉ cứng. Viện Sắt thép Hoa Kỳ (AISI) sử dụng nhãn kỹ thuật số dòng 600, ví dụ như 630, tức là 17-4PH.
Nhìn chung, ngoài các hợp kim, thép không gỉ austenit có khả năng chống ăn mòn vượt trội. Trong môi trường ít ăn mòn, có thể sử dụng thép không gỉ ferrit; trong môi trường ăn mòn nhẹ, nếu vật liệu yêu cầu độ bền cao hoặc độ cứng cao, có thể sử dụng thép không gỉ mactenit và thép không gỉ tôi cứng bằng kết tủa.
Đặc điểm và công dụng
Quy trình bề mặt
Phân biệt độ dày
1. Do máy móc trong quá trình cán thép, các trục cán bị biến dạng nhẹ do nhiệt, dẫn đến độ dày tấm cán ra bị sai lệch, thường thì phần giữa dày hơn hai bên. Khi đo độ dày tấm thép, cần đo ở phần giữa của tấm.
2. Lý do cho dung sai dựa trên nhu cầu thị trường và khách hàng, thường được chia thành dung sai lớn và dung sai nhỏ.
V. Yêu cầu sản xuất và kiểm tra
1. Tấm ống
① Các mối nối ghép tấm ống để kiểm tra bằng tia X hoặc siêu âm 100%, đạt tiêu chuẩn: RT: Ⅱ UT: Ⅰ level;
② Ngoài thép không gỉ, tấm ống nối còn được xử lý nhiệt giảm ứng suất;
③ Độ lệch chiều rộng cầu lỗ trên tấm ống: theo công thức tính chiều rộng cầu lỗ: B = (S - d) - D1
Chiều rộng tối thiểu của cầu lỗ: B = 1/2 (S - d) + C;
2. Xử lý nhiệt hộp ống:
Thép cacbon, thép hợp kim thấp được hàn với vách ngăn chia phạm vi của hộp ống, cũng như các lỗ bên của hộp ống có đường kính lớn hơn 1/3 đường kính trong của hộp ống hình trụ, trong quá trình hàn cần xử lý nhiệt giảm ứng suất, bề mặt làm kín của mặt bích và vách ngăn cần được xử lý nhiệt sau đó.
3. Kiểm tra áp suất
Khi áp suất thiết kế của vỏ thấp hơn áp suất của ống, cần kiểm tra chất lượng của các mối nối ống và tấm ống của bộ trao đổi nhiệt.
① Tăng áp suất thử nghiệm trên vỏ bằng chương trình thử nghiệm thủy lực phù hợp với chương trình thử nghiệm trên đường ống, để kiểm tra xem có rò rỉ ở các mối nối đường ống hay không. (Tuy nhiên, cần đảm bảo rằng ứng suất màng sơ cấp của vỏ trong quá trình thử nghiệm thủy lực là ≤0,9ReLΦ)
② Khi phương pháp trên không phù hợp, có thể tiến hành thử nghiệm thủy tĩnh vỏ theo áp suất ban đầu sau khi đạt yêu cầu, sau đó tiến hành thử nghiệm rò rỉ amoniac hoặc rò rỉ halogen.
Loại thép không gỉ nào khó bị gỉ sét?
Có ba yếu tố chính ảnh hưởng đến quá trình gỉ sét của thép không gỉ:
1. Hàm lượng các nguyên tố hợp kim. Nói chung, thép có hàm lượng crom 10,5% sẽ khó bị gỉ. Hàm lượng crom và niken càng cao thì khả năng chống ăn mòn càng tốt, ví dụ như thép không gỉ 304 có hàm lượng niken từ 85% đến 10%, hàm lượng crom từ 18% đến 20%, nhìn chung là không bị gỉ.
2. Quy trình luyện kim của nhà sản xuất cũng ảnh hưởng đến khả năng chống ăn mòn của thép không gỉ. Công nghệ luyện kim tốt, thiết bị tiên tiến, công nghệ hiện đại, các nhà máy thép không gỉ lớn đều kiểm soát được các nguyên tố hợp kim, loại bỏ tạp chất, kiểm soát nhiệt độ làm nguội phôi, do đó chất lượng sản phẩm ổn định và đáng tin cậy, chất lượng nội tại tốt, không dễ bị gỉ. Ngược lại, một số nhà máy thép nhỏ có thiết bị lạc hậu, công nghệ lạc hậu, quy trình luyện kim kém, không thể loại bỏ tạp chất, sản phẩm sản xuất ra chắc chắn sẽ bị gỉ.
3. Môi trường bên ngoài. Môi trường khô ráo và thoáng khí sẽ không dễ bị gỉ sét, trong khi độ ẩm không khí, thời tiết mưa liên tục hoặc không khí chứa axit và kiềm sẽ dễ gây gỉ sét. Thép không gỉ vật liệu 304, nếu môi trường xung quanh quá khắc nghiệt cũng sẽ bị gỉ sét.
Làm thế nào để xử lý các vết rỉ sét trên thép không gỉ?
1. Phương pháp hóa học
Sử dụng dung dịch tẩy gỉ hoặc dung dịch xịt để hỗ trợ các bộ phận bị gỉ tái tạo lớp màng oxit crom, khôi phục khả năng chống ăn mòn. Sau khi tẩy gỉ, để loại bỏ hết các chất gây ô nhiễm và cặn axit, điều rất quan trọng là phải rửa sạch bằng nước. Sau khi mọi thứ được xử lý và đánh bóng lại bằng thiết bị đánh bóng, có thể phủ thêm lớp sáp đánh bóng. Đối với các vết gỉ nhỏ cục bộ, cũng có thể sử dụng hỗn hợp xăng và dầu theo tỷ lệ 1:1 với một miếng giẻ sạch để lau sạch các vết gỉ.
2. Phương pháp cơ học
Làm sạch bằng phun cát, làm sạch bằng các hạt thủy tinh hoặc gốm, làm sạch bằng phương pháp đục, chà và đánh bóng. Các phương pháp cơ học có khả năng loại bỏ các chất bẩn do vật liệu đã loại bỏ trước đó, vật liệu đánh bóng hoặc vật liệu bị đục gây ra. Tất cả các loại chất bẩn, đặc biệt là các hạt sắt lạ, có thể là nguồn gây ăn mòn, đặc biệt là trong môi trường ẩm ướt. Do đó, các bề mặt được làm sạch bằng phương pháp cơ học tốt nhất nên được làm sạch lại trong điều kiện khô ráo. Việc sử dụng các phương pháp cơ học chỉ làm sạch bề mặt chứ không làm thay đổi khả năng chống ăn mòn của chính vật liệu. Vì vậy, nên đánh bóng lại bề mặt bằng thiết bị đánh bóng và phủ sáp đánh bóng sau khi làm sạch bằng phương pháp cơ học.
Các loại và đặc tính thép không gỉ thường được sử dụng trong thiết bị đo lường
Thép không gỉ 1.304. Đây là một trong những loại thép không gỉ austenit có ứng dụng rộng rãi và phổ biến nhất, thích hợp để sản xuất các chi tiết đúc dập sâu và đường ống dẫn axit, thùng chứa, các bộ phận kết cấu, các loại thân dụng cụ, v.v. Nó cũng có thể được sử dụng để sản xuất các thiết bị và bộ phận không nhiễm từ, chịu nhiệt độ thấp.
2. Thép không gỉ 304L. Để giải quyết vấn đề kết tủa Cr23C6 gây ra bởi thép không gỉ 304 trong một số điều kiện nhất định, dẫn đến xu hướng ăn mòn giữa các hạt nghiêm trọng, thép không gỉ austenit cacbon cực thấp đã được phát triển. Khả năng chống ăn mòn giữa các hạt ở trạng thái nhạy cảm của nó tốt hơn đáng kể so với thép không gỉ 304. Ngoài độ bền thấp hơn một chút, các đặc tính khác tương tự như thép không gỉ 321, chủ yếu được sử dụng cho các thiết bị và linh kiện chống ăn mòn không thể xử lý dung dịch hàn, có thể được sử dụng để chế tạo các loại thân máy đo lường khác nhau.
3. Thép không gỉ 304H. Thép không gỉ 304 dạng nhánh trong, hàm lượng cacbon từ 0,04% đến 0,10%, khả năng chịu nhiệt độ cao tốt hơn thép không gỉ 304.
Thép không gỉ 4.316. Thép 10Cr18Ni12 được sản xuất dựa trên việc bổ sung molypden, giúp thép có khả năng chống ăn mòn tốt với môi trường khử và ăn mòn rỗ. Trong nước biển và các môi trường khác, khả năng chống ăn mòn tốt hơn thép không gỉ 304, chủ yếu được sử dụng làm vật liệu chống ăn mòn rỗ.
Thép không gỉ 5.316L. Thép cacbon cực thấp, có khả năng chống ăn mòn giữa các hạt nhạy cảm tốt, thích hợp cho việc chế tạo các bộ phận và thiết bị hàn có tiết diện dày, chẳng hạn như thiết bị hóa dầu trong các vật liệu chống ăn mòn.
Thép không gỉ 6.316H. Là loại thép không gỉ nhánh bên trong của thép không gỉ 316, có hàm lượng cacbon từ 0,04% đến 0,10%, khả năng chịu nhiệt độ cao tốt hơn thép không gỉ 316.
Thép không gỉ 7.317. Khả năng chống ăn mòn rỗ và chống biến dạng dẻo tốt hơn thép không gỉ 316L, được sử dụng trong sản xuất thiết bị chống ăn mòn axit hữu cơ và hóa dầu.
Thép không gỉ 8.321. Thép không gỉ austenit ổn định bằng titan, việc bổ sung titan giúp cải thiện khả năng chống ăn mòn giữa các hạt, và có tính chất cơ học tốt ở nhiệt độ cao, có thể thay thế thép không gỉ austenit cacbon cực thấp. Ngoại trừ khả năng chống ăn mòn ở nhiệt độ cao hoặc ăn mòn do hydro và các trường hợp đặc biệt khác, trong điều kiện thông thường không nên sử dụng.
Thép không gỉ 9.347. Thép không gỉ austenit ổn định bằng niobi, niobi được thêm vào để cải thiện khả năng chống ăn mòn giữa các hạt, khả năng chống ăn mòn trong môi trường axit, kiềm, muối và các môi trường ăn mòn khác tương tự như thép không gỉ 321, hiệu suất hàn tốt, có thể được sử dụng làm vật liệu chống ăn mòn và thép chịu nhiệt, chủ yếu được sử dụng trong lĩnh vực nhiệt điện, hóa dầu, chẳng hạn như sản xuất các thùng chứa, đường ống, bộ trao đổi nhiệt, trục, lò công nghiệp trong ống lò và nhiệt kế ống lò, v.v.
Thép không gỉ 10.904L. Thép không gỉ Austenit siêu hoàn chỉnh, một loại thép không gỉ Austenit siêu việt do Otto Kemp người Phần Lan phát minh, có hàm lượng niken từ 24% đến 26%, hàm lượng cacbon nhỏ hơn 0,02%, khả năng chống ăn mòn tuyệt vời, chống ăn mòn rất tốt trong các axit không oxy hóa như axit sulfuric, axit axetic, axit formic và axit phosphoric, đồng thời có khả năng chống ăn mòn khe hở và chống ăn mòn do ứng suất tốt. Nó thích hợp cho các nồng độ axit sulfuric khác nhau dưới 70℃, và có khả năng chống ăn mòn tốt với axit axetic và hỗn hợp axit formic và axit axetic ở bất kỳ nồng độ và nhiệt độ nào dưới áp suất bình thường. Tiêu chuẩn gốc ASMESB-625 xếp nó vào loại hợp kim gốc niken, còn tiêu chuẩn mới xếp nó vào loại thép không gỉ. Trung Quốc chỉ có loại thép cấp độ xấp xỉ 015Cr19Ni26Mo5Cu2, trong khi một số nhà sản xuất dụng cụ châu Âu sử dụng thép không gỉ 904L làm vật liệu chính, ví dụ như ống đo lưu lượng khối của E + H sử dụng thép không gỉ 904L, vỏ đồng hồ Rolex cũng sử dụng thép không gỉ 904L.
Thép không gỉ 11.440C. Thép không gỉ mactenxit, thép không gỉ có thể tôi cứng, thép không gỉ có độ cứng cao nhất, độ cứng HRC57. Chủ yếu được sử dụng trong sản xuất vòi phun, vòng bi, van, trục van, đế van, ống lót, thân van, v.v.
Thép không gỉ 12.17-4PH. Thép không gỉ tôi cứng bằng kết tủa mactenxit, độ cứng HRC44, có độ bền, độ cứng và khả năng chống ăn mòn cao, không được sử dụng ở nhiệt độ cao hơn 300 ℃. Nó có khả năng chống ăn mòn tốt đối với cả axit hoặc muối loãng trong không khí, và khả năng chống ăn mòn của nó tương đương với thép không gỉ 304 và thép không gỉ 430, được sử dụng trong sản xuất giàn khoan ngoài khơi, cánh tuabin, ống cuộn, đế, ống lót và thân van.
Trong ngành chế tạo thiết bị đo lường, kết hợp với các vấn đề về tính phổ biến và chi phí, thứ tự lựa chọn thép không gỉ Austenit thông thường là 304-304L-316-316L-317-321-347-904L, trong đó 317 ít được sử dụng, 321 không được khuyến nghị, 347 được sử dụng cho mục đích chống ăn mòn ở nhiệt độ cao, còn 904L chỉ là vật liệu mặc định của một số linh kiện của các nhà sản xuất riêng lẻ, do đó thiết kế thường không chủ động lựa chọn 904L.
Trong quá trình lựa chọn thiết kế thiết bị đo lường, thường sẽ có sự khác biệt giữa vật liệu thiết bị đo và vật liệu đường ống, đặc biệt là trong điều kiện nhiệt độ cao, chúng ta phải đặc biệt chú ý đến việc lựa chọn vật liệu thiết bị đo để đáp ứng nhiệt độ và áp suất thiết kế của thiết bị xử lý hoặc đường ống. Ví dụ, đối với đường ống thép crom molypden chịu nhiệt độ cao, trong khi thiết bị đo lại chọn thép không gỉ, thì rất có thể sẽ phát sinh vấn đề, cần phải tham khảo ý kiến chuyên gia về đồng hồ đo nhiệt độ và áp suất có liên quan.
Trong quá trình thiết kế và lựa chọn thiết bị đo, thường gặp phải nhiều hệ thống, dòng sản phẩm, loại thép không gỉ khác nhau; việc lựa chọn cần dựa trên môi trường xử lý cụ thể, nhiệt độ, áp suất, các bộ phận chịu tải, khả năng chống ăn mòn, chi phí và các yếu tố khác.
Thời gian đăng bài: 11 tháng 10 năm 2023
