化学元素对钢管的影响

我们知道钢管和钢板的力学性能取决于两个方面:一是热处理类型;另一个也是最重要的因素是化学元素对这些钢材料的影响。

钢管和钢板中常见的化学元素

钢中常见的化学元素有C、Mn、S、P、Si、V、Al、Cr、Mo、Ni、b。考虑到添加的类型元素和性能百分比的不同，钢管和钢板会表现出不同的性能。

如对于含酸管道、Nace材质的管道及管件，其具有严格的C、CEq、P、S、元素含量控制。

特别对于含硫管道，硫(S)含量最高为0.002，而普通管道S含量最高为0.015。这是一个很大的区别。

我们之所以需要将S控制在非常低的百分比，是因为S可以推动HIC发生;S元素含量越高，越容易产生HIC，硫是一种极其有害的元素。

每种化学元素对钢的影响

1.碳(C)对钢的影响

碳(C)对钢材料的影响是什么?

碳是钢铁材料中发现的最重要的元素。钢材料的机械强度与含碳量直接相关。

随着碳元素含量的增加，屈服点和抗拉强度增加，但塑性和冲击强度降低。

当含碳量超过0.23%时，钢的焊接性能会变差。

所以在低合金钢结构中，为了获得更好的焊接性能，含碳量通常小于0.2%。

同时，高含碳量也降低了钢的耐空气腐蚀性能，高碳钢在野外容易冲。

此外，碳会增加钢的冷脆性和时效敏感性。

2.磷(P)对钢的影响

磷对钢的影响在不同浓度的情况下，对钢管和钢板产生不同的影响。

一般来说，磷是钢中的有害元素，它会增加钢的冷脆性。使焊接、待定性能变差，塑性降低。

因此，钢材中磷的含量通常小于0.045%，在优质钢材中则较低。

在较高的钢级中，P含量为0.03 ~ 0.05，在低合金高强钢中，P含量超过0.10，不仅提高了钢的强度，而且提高了耐腐蚀性能。但不良的部分是即使通过P增加强度，它也变得脆性，延展性和韧性会降低。

3.硫(S)在钢管中的作用

钢中硫的影响。

众所周知，硫是一种有害的元素。它增加了热脆性，降低了延展性和韧性，在锻造和轧制中产生裂纹。

其次，硫对焊接性能不利，降低耐腐蚀性能。所以通常要求含硫量小于0.055%。

对于优质钢，要求S小于0.04%。添加0.08-0.2%的硫可以改善切削性能，常被称为易切削钢。

因此，即使S是有害元素，如果含量低于0.05%，一般应用都可以接受。

钢中的半金属和金属元素

4.硅(Si)对钢的影响

硅(Si)在钢中的作用。

在炼钢过程中，硅用作还原剂和脱氧剂，镇静钢中通常含有0.15 ~ 0.30%的硅。

硅能提高钢的弹性极限、屈服点和抗拉强度。因此在弹簧钢上得到了广泛的应用。

在调质和回火的结构钢中加入1.0-1.2%的硅，强度可提高15-20%。

硅与钼、钨、铬等成分结合，提高了耐腐蚀性和抗氧化性。所以这种钢的组合适合于生产电耐热钢。

但增加硅含量会降低焊接性能。

5.锰(Mn)对钢的影响

锰(Mn)对钢的影响。在炼钢过程中，锰是一种很好的脱氧剂和脱硫剂，一般钢中含锰量为0.3-0.35%。当在碳钢中加入超过0.7%的锰时，称为锰钢。既具有足够的韧性，又具有较高的强度和硬度。

锰能提高钢的淬火和热加工性能，如16mn合金钢的屈服点比A3钢高40%以上。

此外，含锰11-14%的钢具有较高的耐磨性，用于挖掘机斗、球磨机衬套。随着锰含量的增加，耐腐蚀性能和焊接性能下降。

例如API标准650，它要求ASTM A36所有厚度的碳(轧制半镇静或全镇静)钢板的热分析锰含量为0.80% - 1.20%。

合金化学元素对钢性能的影响

以上化学元素都包含在所有的通用钢材料中。

另一方面,合金钢管和钢板化学元素不仅包含正常的化学物质像C(碳),硅(硅),Mn(锰)、P(磷),美国还与其他合金元素,如铬(铬)、镍(镍),莫(钼)、钨、V(钒),Ti(钛)、Nb(铌)Zr(锆)有限公司(钴),Al(铝)、Co(铜)、B(硼)、稀土等。合金钢管包括很多种类，根据合金化学元素的种类和百分比，一般分为低合金、合金和高合金钢管。

合金钢管材料中化学元素的影响。

6.铬(Cr)对钢的影响

铬(Cr)在钢管中的作用可显著提高钢管的强度、硬度、耐腐蚀性、耐磨性。它是不锈钢和耐热钢管及板材的重要合金元素。另一方面，也会降低塑性和韧性。

7.镍(Ni)在钢中的作用

镍在钢管中的作用可以在保持良好的塑性和韧性的同时提高钢管的强度。具有较高的耐酸碱腐蚀性能，防锈、耐热。但由于镍铬钢是一种稀缺资源，我们应该尝试用其他合金元素代替镍铬钢。

8.钼(Mo)对钢的影响

钼(Mo)的作用可使钢晶粒细化，提高硬化和热性能。它能保持足够的强度和抗蠕变(高温下长期应力产生的变形称为蠕变)。在结构钢中加入钼可以改善其力学性能。此外，它还能抑制淬火引起的脆性。

9.钛(Ti)对钢的影响

钛(Ti)化学元素在合金钢管中的作用。它是钢中的强脱氧剂。它能使内部结构致密，晶粒强度细;降低老化敏感性和冷脆性。此外，还能提高焊接性能。在铬18镍9奥氏体不锈钢中，通过添加适当的钛可以避免内部晶粒腐蚀。

10.钒(V)在钢中的作用

钒(V)元素在合金钢管中的作用。它是钢的优良脱氧剂。在钢管材料中加入0.5% V可以细化晶粒，提高强度和韧性。碳化物由钒和碳组成，在高温高压下可提高耐氢腐蚀能力。

11.钨(W)

化学元素钨对钢的影响。由于钨在金属中熔点最高，比重大，是一种珍贵的合金元素。钨与C结合可形成高硬度、高耐磨性的碳化钨。在工具钢中加入钨可以显著提高其红硬度和热强度。这种材料可以用来切割钢材和锻造模具。

12.铌(Nb)

Nb(铌)的作用可以细化晶粒，降低钢的过热敏感性和回火脆性，提高强度，但塑性和韧性会降低。在普通低合金钢中加入铌，可提高耐大气腐蚀和耐高温氢、氮、氨腐蚀。此外，铌还能提高焊接性能。在奥氏体不锈钢中加入铌可以防止内部晶粒腐蚀。

13.钴(有限公司)

钴是一种稀有的贵金属，用于特殊的钢和合金，如热钢和磁性材料。

14.铜(铜)

铜元素对合金钢管的影响。铜可以提高强度和韧性，特别是抗大气腐蚀性能。缺点是在热加工时容易产生热脆，铜含量超过0.5%就会导致塑性显著降低。当铜含量小于0.50%时，对焊接性能无影响。

15.铝(Al)

化学元素铝的作用是钢中常见的脱氧剂。通过添加少量铝可以细化晶粒，提高冲击韧性，如08Al钢。铝还具有抗氧化和耐腐蚀性能。与铬、硅结合可提高钢的耐剥落性和耐高温性。铝的缺点是影响钢的热加工性能、焊接性能和切割性能。

16.硼(B)

通过在钢中添加微量硼可以改善钢的致密性和热轧性能，提高强度。

17.稀土(XT)

这些元素都是金属，但它们的氧化物就像“土壤”，所以通常被称为稀土。在钢中添加稀土可以改变钢中夹杂物的成分、形态、分布和性能，从而提高钢的各种性能，如韧性、焊接性能和冷加工性能。