SMO 654

SMO 654(UNS S32654)是 SMO 超级奥氏体系列中合金含量最高的牌号。它含 24% 铬、22% 镍、7.3% 钼和 0.50% 氮。其 PREN 超过 60,使其在抗点蚀、缝隙腐蚀和侵蚀性卤化物介质中的应力腐蚀开裂方面处于超级奥氏体钢与镍基合金之间的边界。

1. 化学成分

下表列出了 654 SMO 的元素成分。该牌号在耐腐蚀合金含量方面代表了商用奥氏体不锈钢的性能上限。

牌号 碳C 锰Mn 磷P 硫S 硅Si 铬Cr 镍Ni 钼Mo 氮N 其他
SMO 654 (UNS S32654) ≤ 0.020 2.00-4.00 ≤ 0.030 ≤ 0.005 ≤ 0.50 24.0–25.0 21.0–23.0 7.0–8.0 0.40–0.50 铜Cu: ≤ 0.3, 铁Fe: 余量

注:锰含量(2.0-4.0%)经特意提高,以支持相稳定性所需的高氮溶解度,并在如此极端的合金含量下保持完全奥氏体组织。

2. 机械性能

以下是 654 SMO 在固溶退火状态下的最小机械性能值。高氮含量使其强度明显高于合金含量较低的超级奥氏体钢。

牌号 状态与尺寸 标准 热处理温度:min 抗拉强度
最小,MPa
屈服强度
最小,MPa
伸长率
最小,%
硬度
654SMO - A312 1150°C ≥ 750 ≥ 430 ≥ 35 % HBW ≤ 260
HRB ≤ 96

注:654 SMO 的屈服强度比 316L 高约 85%。这使得在高压海水和酸工况承压部件中可实现显著的壁厚减薄。

3. 近似牌号

下表将 654 SMO 对照国际牌号体系。由于其极端的合金含量高于大多数地区标准牌号范围,直接等效牌号很少。

牌号 UNS 编号 GB 标准 JIS 标准 ISO 标准 DIN/EN 标准 GOST 标准
旧牌号 新牌号
654 SMO S32654 S32652 015Cr20Ni18Mo6CuN - X1CrNiMoCuN24-22-6 1.4652 -

注:由于其专有开发,654 SMO 在 GB、JIS 和 GOST 标准中的直接等效牌号有限。EN 1.4652 是公认的欧洲等效牌号。

4. 主要技术优势

  • PREN 超过 60:PREN[= %Cr + 3.3×%Mo + 16×%N]通常约为 63-64,654 SMO 在远高于 50°C 的海水中抵抗点蚀萌生。它还能承受会对 254 SMO 和 904L 造成快速侵蚀的氯化物盐水浓度,使其适用于最具侵蚀性的海水淡化和盐水浓缩工况。
  • 超高氮以提升强度和相稳定性:0.45-0.55% 的氮含量范围位居商用奥氏体牌号之首。它使屈服强度接近镍基合金水平,同时保持 40% 以上的伸长率。这使得压力容器和管道可以采用更薄的壁厚设计。
  • 抗热海水缝隙腐蚀:超高钼(7.0-8.0%)和氮的组合使 654 SMO 在 35°C 以上海水中抵抗换热器管支撑板下方和垫片界面处的缝隙腐蚀萌生,而这一条件在某些几何结构中会引发 254 SMO 的侵蚀。
  • 技术说明:654 SMO 因在高温下强度高而难以热成形。冷成形和固溶退火(通常 1150-1200°C,水淬)是标准制造路线。焊接必须使用高合金镍基填充金属(如合金 625)以保持焊缝金属的耐腐蚀性能。在 700-900°C 范围内可能形成 sigma 相;制造期间必须最小化在此温度下的停留时间。

5. 通用制造标准

ASTM A312:无缝、焊接和重冷加工奥氏体不锈钢管的标准规范。UNS S32654 列于扩展的超级奥氏体合金组中。

ASTM A213:无缝铁素体和奥氏体合金钢锅炉、过热器和换热器管的标准规范。S32654 适用于耐腐蚀工况换热器管。

ASTM A269:通用工况无缝和焊接奥氏体不锈钢管材的标准规范,适用于 S32654。

DIN EN 10216-5:承压用无缝钢管,不锈钢(等效牌号 1.4652)。

GB/T 14976:流体输送用无缝不锈钢管,在经材料替代审查接受 S32654/1.4652 处适用。

制造标准对照表:

标准 ASTM EN/DIN JIS GB/T GOST
无缝管道 A312 S32654 EN 10216-5 (1.4652) GB/T 14976*
无缝管材 A213 S32654 EN 10216-5 (1.4652) GB/T 13296*
焊接管材 A249 S32654 EN 10217-7 (1.4652)

*须经材料替代审查;S32654 的直接 GB/T 牌号有限。

6. 主要应用

  • 海水淡化盐水浓缩:在以最高盐度和温度条件运行的 MSF 和 MED 海水淡化厂中的盐水加热器管和高压盐水循环管道,此处 254 SMO 已不再适用。
  • 海上采出水处理:海上平台上的采出水处理系统,此处高氯化物浓度、溶解 H2S 和升高的温度造成超出常规超级奥氏体钢能力的腐蚀环境。
  • 氯气和二氧化氯工况:氯碱厂和二氧化氯生成系统中的工艺管道和换热器管,此处同时存在氧化性条件和高氯化物浓度。
  • 深海采矿和海底设备:用于深海应用的高压海底管汇、流线和连接器本体,此处 654 SMO 的强度和耐腐蚀性减少了对阴极保护的需求。
  • 纸浆厂蒸发器本体:硫酸盐法纸浆厂中的黑液蒸发器设备,此处侵蚀性的碱-氯化物条件和升高的温度会在合金含量较低的材料中引起应力腐蚀开裂。
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