太阳能热水器用低钼超纯铁素体不锈钢

对太阳能热水器行业对不锈钢材质及综合性价比需求.宝钢专门开发了适用于水系统介质的低钥超纯铁索体不锈钢B4.45JIM.本文系统对比分析了B删.5JIM、304以及444 i种不锈钢的力学性能、成形性能以及耐蚀性能,在此基础L简要概括了B445JIM钢种的应用优势与ar应片I领域,并就太阳能热水器行业不锈钢用材提出了简要建议。余海峰t吴刚2江来珠t沈东：

２００９年全国太阳能热利用行业（合肥）年会论文集

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太阳能热水器用低钼超纯铁素体不锈钢

余海峰ｔ吴刚２江来珠ｔ沈东：

（１宝钢研究院；２宝钢股份不锈钢事业部）

摘要针对太阳能热水器行业对不锈钢材质及综合性价比需求．宝钢专门开发了适用于水系统介质的低钥超纯铁索体不锈钢Ｂ４．４５ＪＩＭ．本文系统对比分析了Ｂ删．５ＪＩＭ、３０４以及４４４ｉ种不锈钢的力学性能、成形性能以及耐蚀性能，在此基础Ｌ简要概括了Ｂ４４５ＪＩＭ钢种的应用优势与ａｒ应片Ｉ领域，并就太阳能热水器行业不锈钢用材提出了简要建议。

关键词太阳能热水器低铝超纯铁索体不锈钢

引言

由于３０４不锈钢的塑性、易加Ｔ性、可焊性、耐均匀腐蚀能力等综合性能优良，表面美观，成为目前中国太阳能热水器行业中广泛采用的不锈钢材料。

太阳能热水器水箱内筒在加工过程中，端盖需要成形，筒身需带焊缝翻边和起筋．简身通常需要焊接，端盖和简身之间通常也需要焊接，使用环境为１００＇Ｅ或以下含氯离子的自来水，因此除了要求材料具有良好的强度、塑性、可焊性和成形性外，还对材质的耐点蚀

求。但此类钢种含Ｍｏ星较高，成本相对较高，可焊性、成形性稍显不足，在中国热水器市场应用步伐缓慢。

为此，宝钢针对太阳能热水器行业专门开发了一种在氯离子水介质环境中具有良好耐点蚀及应力腐蚀

性能且兼具较好成形性及可焊性的低钼超纯铁素体不

锈钢Ｂ４４５Ｊ１Ｍ，以更大程度满足现阶段中国太阳能热

水器行业对不锈钢材质的性价比综合需求。

本文分别就力学性能、成形性能及耐蚀性能对使用在太阳能热水器内筒中的３种不锈钢材质３０４、４４４及Ｂ４４５ＪｌＭ进行了对比分析，在此基础上对太阳能热水器内筒用不锈钢选材作了简要建议。

及氯离子应力腐蚀等耐蚀性能具有很高要求。

３０４不锈钢在太阳能热水器尤其是内筒中的应用

实践表明，３０４不锈钢由于耐点蚀及耐氯离子应力腐蚀

等局部耐蚀性能不足，容易出现在焊缝和冲孔处易发生点蚀、应力腐蚀开裂、端盖与简体连接处易发生点蚀和缝隙腐蚀等问题。

目前在欧美和日本等经济发达区域，含Ｍｎ的超纯铁素体不锈钢在太阳能热水器行业和电热水器行业中均得到大力推广及广泛应用，代表钢种主要是４４４。此类钢种在氯离子水介质环境巾具有比３０４更好的耐点蚀及应力腐蚀性能，特别适合热水器对材质的耐蚀要

表１试验材料的主要化学成分

主要化学成分（ｖａ％）

钢种

Ｃ

Ｎ００１００１００５

Ｃｒ

Ｍｏ＜１ｌ７５—２．５

Ｎｈ

Ｔｉ

１试验材料及试验方法

１．１试验材料及化学成分

选用３种不锈钢材质进行对比试验，包括３０４、４４４及Ｂ４４５ＪＩＭ，其主要化学成分列于表１。１．２试验方法

为系统对比３种不锈钢材料的力学、成形及耐蚀性能，分别采用了如下试验方法：

１．通过薄板拉伸试验考察常规力学性能、塑性应

ＮｉＣｕ

Ｂ４４５Ｊ１Ｍ

４４４３（Ｈ

００ｌ００１００５

２０—２２

１７，２０１８～２０

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对太阳能热水器行业对不锈钢材质及综合性价比需求.宝钢专门开发了适用于水系统介质的低钥超纯铁索体不锈钢B4.45JIM.本文系统对比分析了B删.5JIM、304以及444 i种不锈钢的力学性能、成形性能以及耐蚀性能,在此基础L简要概括了B445JIM钢种的应用优势与ar应片I领域,并就太阳能热水器行业不锈钢用材提出了简要建议。余海峰t吴刚2江来珠t沈东：

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２００９年全国太阳能热利用行撒（台肥）年会论文曩

变比ｒ值以及加工硬化指数ｎ值；

２通过成形试验机澍试极限拉深比曲Ｒ以厦杯

突ＩＥ值；３应甩极化曲线扫描漏量点蚀电位；

４采取三氧化铁攫泡试验考察氧离于酸性环境下的腐蚀失重；

５通过盐雾腐蚀试验涮试耐盐雾均匀腐蚀能力；６采用沸腾氯化镁ｕ弯试验考察耐氯离子应力腐蚀性能。

在试验结果基础上，简要对比分析３种不锈钢材料的性能优劣势。

２试验结果及讨论

２１力学性能

表２给出３种对比不瞬钢材料的薄扳拉伸试验结果。

￥２试验材辩力掌性糖置ｒ值自ｎ值钢种

％艚一

ｎ僵方向ｔ值－±§值

ｅ｛啪

￡．１Ｔ完好

一

完好

完好

塑性应变比ｒ值越高，越有利于材料的拉铎成形，Ｂ４４５ＪＩＭ的平均ｒ值达１．５９，比４４４和３０４高，拉深能力比控突出。加工硬化指敦越高’艟有利于材料的胀形加工，Ｂ４４５ＪＩＭ与卅４均羼体心立方结构的铁索体不锈钢。ｎ值相当．均明显低于面心立方结构的奥氏体不锈钢３０４，脓形能力相对不如３０４。

２２戚形性能

表３给出３种对比不锯钢材料的极限拉耀比ＬＤＲ及杯突匝值的测试结果。

极限拉棵比ＬＤＲ与塑性应盎出ｒ值相类似．其值

寰３试验＃科的韫■垃幕比ＬＤＲ厦杆星ｌＥ使

越高，表明材料的拉槔性能越强，ＩＭ４５ＪＩＭ的ｕ咀值高于４４４和３０４．与ｒ值的涮试结果一致。而杯突ＩＥ值

刚与挪工硬‘匕考目数ｎ值帽类似，萁值越高．表明材料的

胀形能力越强，Ｂ４４５ＪＩＭ与４４４的匝值相当．均明显低于３０４，与ｎ值的灞试结果一致。２３焊接性健

通过Ｍｉｌｌｅｒ３５０Ｌｘ捍机对３种对比不锈钢材料进

行了ＴＩＣ．．焊接模拟试验，采用Ａｒ侔护。对焊缝金相组织进行显微观察，结果见图１。

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从挥缝的显教组织观察中，可以发现：

ｌ同阻铁索体不锈钢的Ｂ４４５１１Ｍ与４４４，焊接热输入均导致其焊接接头呈现不同程度的晶粒粗化丽降低其塑韧性；

２奥氏体不锈钢３０４，焊接接头热影响区不会产生显著的晶粒长大理象，有助于保持其焊接部的塑韧性；

３与单Ｎｂ稳定的４４４相比，采用Ｎｂ、髓双稳定的Ｂ４４５ＪＩＭ，在焊接过程中形成的ＴｉＮ析出相有助于焊缝组织的晶粒细化和等轴化，这样的焊鞋组织有助于提高焊接部的塑韧性，从而改善材料的可焊性。

２４耐蚀性能

２Ａ

１极化曲鲺与点性电位

采用ＧＢｒｒＤ啷一嗍‘不锈锅点蚀电位渭量方

法）．试验温度为３０±１℃，试验溶液为中性３ｊ％ＮＲｃ】，参比电楹为标准甘汞电极。涮试开始前，试样在溶液中浸泡５ｍｉｎ以去脒研磨表面在放置期阃形成的钝化膜。

扫描所得的授化曲线见图２。

对太阳能热水器行业对不锈钢材质及综合性价比需求.宝钢专门开发了适用于水系统介质的低钥超纯铁索体不锈钢B4.45JIM.本文系统对比分析了B删.5JIM、304以及444 i种不锈钢的力学性能、成形性能以及耐蚀性能,在此基础L简要概括了B445JIM钢种的应用优势与ar应片I领域,并就太阳能热水器行业不锈钢用材提出了简要建议。余海峰t吴刚2江来珠t沈东：

舢年全国太阳能热利用行韭（台肥）年会论文集

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点蚀电位越高，材料抑制稳定点蚀发生的能力越强。Ｂ４４５Ｊ１Ｍ的点蚀电位与４４４接近，均明显高于３０４。

２．４

２三氧化铁浸泡试验

根据ＣＢｒｆ１７８９７—１９９９．将三氯化铁（ＦｅＣＩ，．６Ｈ２０）１００９溶干９００ｍｌ的ｎ０５ｍｏＶＬ盐酸溶液巾配制成６％－－氯化铁溶液。试验温度３５。Ｃ±１℃。试验时问：２４ｈ。浸泡试验结果示于图３及图４。

根据三氧化铁提抱腐蚀试验结果可知，在氯离子酸性介质条件下，Ｂ４４５］ＩＭ、４４４及３０４的平均腐蚀速率相差不大，Ｂ４４列ｌＭ略差，４４４居中．３０４略好。这袁明，在抑制稳定点蚀长大能力方面，三者基本相当。

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目３试验材料的ｊ囊化铁浸泡平均膏蚀建率

围４试验材料的三氯化铁浸泡■蚀孵浆

２４

３盐雾腐蚀试验

嵌据Ｇ曲Ｔ１０１２５一ｔ９９７（，Ａ造气赉【街蚀试验盐雾

试验》，采用５０“±５扎的氮化钠溶液．在３５±１℃的

试验温度下，对３种对比不锈钢材料进行了１４４０小时的盐雾腐蚀试验考察，结果列于表５。

根据盐雾腐蚀试验结果可知，在氧离子中性盐雾条件下，ＰＡ４５Ｊ１Ｍ、４“和３０４等３种材质的耐均匀腐蚀性能相当，放置１４４０ｈ后仍然没有出现锈蚀。

２．４４氯离子应力席蚀试验

！！塑！矍！！！！！堡！苎！！！！！！

盐雾腐蚀试验结果

铜种

埘哺蚀ｌ枷小时的表面形艘ｌ表面＆珊锈蚀的时间ｍ

２３ｌ

对太阳能热水器行业对不锈钢材质及综合性价比需求.宝钢专门开发了适用于水系统介质的低钥超纯铁索体不锈钢B4.45JIM.本文系统对比分析了B删.5JIM、304以及444 i种不锈钢的力学性能、成形性能以及耐蚀性能,在此基础L简要概括了B445JIM钢种的应用优势与ar应片I领域,并就太阳能热水器行业不锈钢用材提出了简要建议。余海峰t吴刚2江来珠t沈东：

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２００９年全国煳髓热轲用行量｛台￡）年会论文纂

２．嗣具：滞触阍赛灶具、噘油ｍ９叽、烹黼墒烤椠等；

３电器：冷冻箱、冼碗机、电饭煲、微波炉等；＾运输：车辆、机器、冷藏集装箱、汽车排气系统零件、汽车装饰条等；

５建筑：屋璜，建筑五金、升降机，电动扶梯、装饰彗、窗帘导轨等。

根据ｃＢ盯１７８９８一１９９９（不锈铜在沸辟氧化镁溶液

中应力腐蚀试验方法），采用４２％１掏氯化镁溶液．在１４３±１℃的试验温度下，对３种对比不锈钢材料的Ｕ弯试样进行了１００小时的耐氯离子应力腐蚀试验考察，结果列于表６。

裹６试蚪料的雠鼻子应力膏蚀试●棼皋噩寰面形簟试验材辩裂技发生裂垃贯穿女”＆时闻ｍ时间ｍ

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根据氯离子应力腐蚀试验结果可知，不台Ｍ的超

３太阳能热水器水箱内筒用不锈钢选

材简要建议

３０４不锈钢由于其塑性、可焊性及耐均匀腐蚀能力等综合性能优良．简单实用．易于加工＋日前占据了中国太阳能热水嚣行业内筒用材的绝对优势。

基于以下几个方面的因素：

１．３０，４在水介质环境中的耐点蚀和氯离子应力腐蚀能力稍显不足：

２我国不镑钢产能严重过剩且仍在扩张。对Ｎｉ、Ｍｏ等稀缺资谭的需求寂显紧张．Ⅳｊ价和Ｍｏ价在当前基础上回升空问较大；

３歇美及日本等经挤发达区域已逐渐广泛采用了古Ｍｏ的超纯铁素体不锈钢在太阳能热水器行业和电热水器行业代替３０４及３１６Ｌ的使用。

因此建议我国太阳能热水器行业用户应居安思危，仿效电梯行业在Ｎｔ价和３０４价格高企不下时期逐步引人铁索俸不镭钢替代３０４在电梯面板使用的成功案例，重视并运步推广吉Ｍｏ超纯铁襄体不锈钢在太阳能行业的应用．提前做好技术储备并多种材科共同使用，降低企业经营风险。

纯铁衷体不锈钢Ｂ４４５Ｊ｜Ｍ和蛳均具有优异的耐氯离

子应力腐蚀能力，在沸腾氧化镁腐蚀介质中的应力腐蚀行为基本免痉，远优于古Ｎｉ的奥氏体不锈钢３０４。２５试验结果小绪

综合以上Ｂ４４５ＪＩＭ、４４４及３０４等３种不锈钢材料的力学、成形、焊接以及耐蚀性能的对比分析结果，可以得出如下结论：

ｌ相较于４４４，宝钢针对太用能热水器行业专门开发的低铝超纯铁索体不锈钢Ｂ４４５ＪＩＭ。具有更佳的拉深成形性能以丑焊接性能．同时其胀形能力、耐点蚀、盐雾腐蚀以及氯离子应力腐蚀性能与４４４相当。

Ｌ相较于４４４，Ｂ４４５ＪＩＭ的贵合金元素Ｍｏ古量大

幅降低，材料艨台合金成本低．具有更佳的性价比：

３．相较于３０４，Ｂ４４５Ｊ１Ｍ与４４４除了胀形能力和焊接性能相对较弱之外。其耐氯离子应力腐蚀性能及耐点蚀性能均优于３０４，尤其是耐氯离子臆力腐蚀性能．更加适合于热水器耐材质的耐蚀要求；

４相较于３０４，Ｂ４４５Ｊ１Ｍ与４“不舍贲合金元素Ｎｉ，材料的缘合台金成本低，且受Ｎｉ价波动影响小，具有更强的用户适用性。

２．６可用用途

针对古№超纯铁素体不锈钢的焊接和成形性能

弱于３０４的特点，宝钢愿意配合太田能行业用户，尽最大能力开展技术服务和技术支撑工作．不容易焊不等于不能焊，成形性相对较弱不等于不能成形．欧美和日本热水器行业的今天就是我国热水器行业发展的明天，让我们一起来共同发展，共同迎接丰｜料升级发展的大趋势。

Ｂ“玎１Ｍ材料的开发和推广应用，得盏于宝钢强

大的产精彻队．包括室钢研究院、宝钢段份不锯钢事

业部本部、宁涟宝新、上海不锈钢和天津宝钢青岛宝井等宝钢国际营销平台。在此表示衷心酿谢。同时．新材料的开发和应月ｊ。离不开用户的大力支持，包括前期给予大力支持的山东桑乐太阳能有限公司以及上海通华不锈钢压力容器工程有限公镪．在此一并感谢。

鉴于宝钢独家开发的Ｂ４４５ＪＩＭ钢种所具备的良好力学性能、成形性能、酎蚀性能以及相对突出的性价比，有以下广泛用途：

ｌ水系统：太阳能热水器、电热水器冰箱、运水车等；

本文来源：https://www.bwwdw.com/article/85l1.html