钢材中的化学成分对钢材的作用（一）钢材中的化学成分对钢材的作用1、碳（C）：钢中含碳量增加，屈服点和抗拉强度升高，但塑性和冲击性降低，当碳量0.23%超过时，钢的焊接性能变坏，因此用于焊接的低合金结构钢，含碳量一般不超过0.20%。

碳量高还会降低钢的耐大气腐蚀能力，在露天料场的高碳钢就易锈蚀；此外，碳能增加钢的冷脆性和时效敏感性。

2、硅（Si）：在炼钢过程中加硅作为还原剂和脱氧剂，所以镇静钢含有0.15－0.30%的硅。

如果钢中含硅量超过0.50-0.60%,硅就算合金元素。

硅能显著提高钢的弹性极限，屈服点和抗拉强度，故广泛用于作弹簧钢。

在调质结构钢中加入1.0－1.2%的硅，强度可提高15－20%。

硅和钼、钨、铬等结合，有提高抗腐蚀性和抗氧化的作用，可制造耐热钢。

含硅1－4%的低碳钢，具有极高的导磁率，用于电器工业做矽钢片。

硅量增加，会降低钢的焊接性能。

3、锰（Mn）：在炼钢过程中，锰是良好的脱氧剂和脱硫剂，一般钢中含锰0.30－0.50%。

在碳素钢中加入0.70%以上时就算“锰钢”，较一般钢量的钢不但有足够的韧性，且有较高的强度和硬度，提高钢的淬性，改善钢的热加工性能，如16Mn钢比A3屈服点高40%。

含锰11－14%的钢有极高的耐磨性，用于挖土机铲斗，球磨机衬板等。

锰量增高，减弱钢的抗腐蚀能力，降低焊接性能。

钢材中的化学成分对钢材的作用（二）钢材中的化学成分对钢材的作用/文青岛宏正金属4、磷（P）：在通常情况下，磷元素是模具钢材中的有害元素，磷（P）元素能够增加模具钢的冷脆性，使模具钢焊接性能变坏；降低模具钢的塑性，使模具钢的冷弯性能变坏。

因此通常要求模具钢中含磷量小于0.045%，优质模具钢要求更低。

5、硫（S）：硫（S）元素在一般情况下也是有害元素。

硫（S）元素使模具钢产生热脆性，降低模具钢的延展性和韧性，在锻造和轧制时造成裂纹。

硫（S）元素对模具钢的焊接性能也不利，降低其耐腐蚀性。

所以通常要求硫含量小于0.055%，优质钢要求小于0.040%。

但是在模具钢中加入0.08-0.20%的硫，可以改善切削加工性，称易切削模具钢。

6、铬（Cr）：在结构钢和工具钢中，铬（Cr）元素能显著提高模具钢的强度、硬度和耐磨性，但同时降低模具钢塑性和韧性。

铬（Cr）元素又能提高模具钢的抗氧化性和耐腐蚀性，因而是不锈钢，耐热钢的重要合金元素。

钢材中的化学成分对钢材的作用（三）7、镍(Ni)：镍元素能提高模具钢的强度，而又保持模具钢良好的塑性和韧性。

镍元素对酸碱有较高的耐腐蚀能力，在高温下有防锈和耐热能力。

但由于镍元素是较稀缺的资源，故应尽量采用其他合金元素代用镍铬钢。

8、钼(Mo)：钼元素能使模具钢的晶粒细化，提高模具钢淬透性和热强性能，在高温时保持足够的强度和抗蠕变能力(长期在高温下受到应力，发生变形，称蠕变)。

结构钢中加入钼，能提高模具钢机械性能。

还可以抑制合金钢由于火而引起的脆性。

在工具钢中可提高红性。

9、钛(Ti)：钛元素是模具钢中强脱氧剂。

它能使模具钢的内部组织致密，细化晶粒力；降低模具钢时效敏感性和冷脆性。

改善模具钢焊接性能。

在Cr18Ni9不锈钢中加入适当的钛，可避免晶间腐蚀。

钢材中的化学成分对钢材的作用（四）钢材中的化学成分对钢材的作用/文青岛宏正金属10、钒(V)：钒元素是模具钢的优良脱氧剂。

模具钢中加0.5%的钒元素可细化组织晶粒，提高模具钢的强度和韧性。

钒元素与碳元素形成的碳化物，在高温高压下可提高模具钢的抗氢腐蚀能力。

11、钨(W)：钨元素熔点高，比重大，是贵生的合金元素。

钨元素与碳元素形成碳化钨有很高的硬度和耐磨性。

在工具钢加钨，可显著提高工具钢的红硬性和热强性，作切削工具及锻模具用。

12、铌(Nb)：铌元素能细化晶粒和降低模具钢的过热敏感性及回火脆性，提高模具钢的强度，但模具钢的塑性和韧性有所下降。

在普通低合金钢中加铌元素，可提高模具钢抗大气腐蚀及高温下抗氢、氮、氨腐蚀能力。

铌元素可改善模具钢焊接性能。

在奥氏体不锈钢中加铌，可防止晶间腐蚀现象。

钢材中的化学成分对钢材的作用（五）钢材中的化学成分对钢材的作用/文青岛宏正金属13、钴(Co)：钴元素是稀有的贵重金属，多用于特殊钢和合金中，如热强钢和磁性材料。

14、铜(Cu)：武钢用大冶矿石所炼的钢，往往含有铜。

铜能提高模具钢的强度和韧性，特别是大气腐蚀性能。

缺点是在热加工时容易产生热脆，铜含量超过0.5%塑性显著降低。

当铜含量小于0.50%对焊接性无影响。

15、铝(Al)：铝元素是模具钢中常用的脱氧剂。

模具钢中加入少量的铝，可细化晶粒，提高模具钢的冲击韧性，如作深冲薄板的08Al钢。

铝元素还具有抗氧化性和抗腐蚀性能，铝与铬、硅合用，可显著提高模具钢的高温不起皮性能和耐高温腐蚀的能力。

铝的缺点是影响模具钢的热加工性能、焊接性能和切削加工性能。

钢铁中的化学成分对钢材的作用（六）钢铁中的化学成分对钢材的作用/文青岛宏正金属16、硼(B)：模具钢中加入微量的硼就可改善模具钢的致密性和热轧性能，提高强度。

17、氮(N):氮能提高模具钢的强度，低温韧性和焊接性，增加时效敏感性。

18、稀土(Xt)：稀土元素是指元素周期表中原子序数为57-71的15个镧系元素。

这些元素都是金属，但他们的氧化物很象“土”，所以习惯上称稀土。

模具钢中加入稀土，可以改变钢中夹杂物的组成、形态、分布和性质，从而改善了钢的各种性能，如韧性、焊接性，冷加工性能。

在犁铧钢中加入稀土，可提高耐磨性。

CEV和CET都是碳当量公式：CEV（%）=C+Mn/6+(Cr+Mo+V)/5+(Ni+Cu)/15CET（%）=C+(Mn+Mo)/10+(Cr+Cu)/20+Ni/40传统的碳当量控制焊接冷裂纹的概念，即CEV (Carbon Equivalent Value)或Ceq(IIW)：CEV（%）=C+Mn/6+(Cr+Mo+V)/5+(Ni+Cu)/15德国Thyssen钢厂为代表的Uwer博士，求出了反映冷裂纹评定的CET计算公式：CET=C+(Mn+Mo)/10+(Cr+Cu)/20+Ni/40通常抗氢致开裂HIC（Hydrogen Induced Crack）主要是针对低碳高强度结构钢制压力管线讲的( 现代管线钢属于低碳或超低碳的微合金化钢)。

目前国内生产的此类专用钢(抗HIC专用钢)主要材料牌号有：16MnR(HIC),20R(HIC),SA516(HIC)。

该类钢的碳当量可用Ce=C+Mn/6+(Cr+Mo+V)/5+(Ni+Cu)/15计算。

质保书中C：0.022，Mn：1.05，Cr：18.20，Ni：8.32材料成分大致符合不锈钢00Cr19Ni10(GB/T1220—1992)主要元素成分要求。

提供的是00Cr19Ni10或类似材质，应该没有太大问题。

参考资料：关于提高提高管线钢抗HIC能力的措施提高管线钢抗HIC能力的措施有成份设计、冶炼控制、连铸工艺、控轧控冷等四个方面。

展开来说，主要有三点：提高钢的线纯净度。

采用精料及高效铁水预处理（三脱）及复合炉外精炼，达到S≤0.001%，P≤0.010%，[O]≤20ppm，[H]≤1.3ppm。

同时采用Ca处理。

②晶粒细化。

主要通过微合金化和控轧工艺使晶粒充分细化，提高成分和组织的均匀性。

为此，钢水和连铸过程要电磁搅拌；连铸过程采用轻压下技术；多阶段控制轧制及强制加速冷却工艺；Tio处理，使得钢获得优良的显微组织和超细晶粒，最终组织状态是没有带状珠光体的针状铁素体或贝氏体。

③昼降低含C 量（C≤0.06%），控制Mn含量，并添加Cu和Ni。

从炼钢来看，宝钢、武钢、鞍钢、攀钢、太钢等企业能生产不同等级的管线钢种，目前国内能生产X42、X52、X60、X65、X70等，X70目前在试用。

管线钢国产化程度大幅度提高，产品质量有了显著的改进，产品的成份控制、强度、韧性、晶粒度、焊接性能等均已接近或达到国外同类产品的水平。

（作者前言）：2001年1月，中国石化科技开发部邀请英国壳牌石油公司材料专家霍普金申（音译）在南京就“高S原油加工过程中硫腐蚀及防护选材准则”做了讲座。

由于国情不同和国外专家有所保留，这篇资料的有些内容不太全面。

我将在写完全文以后把我自己的看法拿出来，请大家指点。

注：问----中石化各公司代表提问答----霍普金申问1：精馏塔顶腐蚀的解决方法？答：1.塔顶选用耐腐蚀材料。

2.为了防止原油中的氯离子腐蚀，在原油中加NaOH中和；3.塔顶注入缓蚀剂。

问2：关于茂名石化精馏塔塔盘选用Monel（蒙耐尔）材料，你有什么看法？答：日本解决的方法是用钛材，价格太高。

蒙耐尔[便宜一些。

另外可采用脱S的办法。

原油中S含量要达到20磅/千桶需要脱S。

在原油中加碱，要考虑成本。

氯离子腐蚀在塔顶加合成胺，有机胺太贵。

低温下主要是氯离子副食，S腐蚀反而次要。

问3：谈谈蒸馏塔的腐蚀。

答：塔处于高S高Cl状态，250℃以上Cr5Mo管子有轻度腐蚀，塔顶露点腐蚀严重，321材质发生点腐蚀和开裂，要用Monel400。

问4：焦化装置顶部Cr5Mo管线腐蚀，340度时更严重，如何防腐？答：炼制委内瑞拉油就用碳钢，炼制墨西哥油就不可以。

委内瑞拉原油含S高，但为非活性S，可用CS（cardon steel即碳钢）。

中东油含S也高，而且为活性S，用Cr9Mo。

问5：谈谈S腐蚀答：二硫醚在高温下腐蚀最厉害，中东油含各种形式的S，包括噻吩、硫化氢、R-S-R等，油对CS腐蚀除与S含量有关外，还应了解S是以何种形式存在的，因为各种形式的S腐蚀性不同。

问6：噻吩高温会不会分解？答：不会。

问7：谈谈减压塔的腐蚀答：塔底会有S腐蚀，特别是对于含活性S高的中东油，解决炼制中东油的一个办法是用Cr9Mo.有机胺可以形成黏着力很强的膜，起到缓蚀作用，通常的方法是每天测量排气中的硫化氢，每天调节注入胺量。

总的讲，加入缓蚀剂只能减缓腐蚀，最好使用合金钢，对于长期加入缓蚀剂，也是很贵的。

问8：储罐、半成品罐等会发生FeS自燃，如何防止？答：侧壁涂有机锌涂料，可耐温700°F，底部涂聚脂形非导电涂料，可耐温200°F。

涂料寿命10年更换1次。

问9：LPG罐如何防腐？答：无特殊的措施，定期检查裂纹，有硫化氢腐蚀开裂，用涂料没用。

问10：谈谈原油储罐底部的防腐答：底部有盐腐蚀、沉积物腐蚀及且凸凹不平，采用涂水泥的方法，一般可用8-10年问11：如何处理油罐底部的沉积物、渣？答：掩埋问12：罐底涂料耐温200°F，如何清扫？答：不用蒸汽，是用水洗。

问13：储罐底部如何防腐？答：弧形顶部不用防腐，内浮顶罐内浮顶用镀铝。

问14：谈谈加氢裂化反映器的堆焊层裂纹，如何保证奥氏体不锈钢在停工清洗时候的堆焊层免遭腐蚀？答：硫化铁及连多硫酸对材料有腐蚀，处理不好有腐蚀发生，推荐用2%苏打水来清洗，碱洗时会造成不锈钢腐蚀。