36*2.5卫生级不锈钢管机械性能要求确定在金属管部件

为金属管材应用选择最佳合金

具有典型牌号和应用的普通不锈钢系列。

考虑到可用的不锈钢和金属合金种类繁多，为金属管材应用选择最佳合金可能是一项艰巨的任务。不锈钢中的铬形成了一个连贯的钝化氧化膜和氧屏障，从而赋予了耐腐蚀性。所有不锈钢都含有至少 10.5% 的铬，尽管大多数等级至少含有 12% 以保持钝化。了解不同的合金系列有助于材料选择。奥氏体、铁素体、马氏体、沉淀硬化（PH）和双相是不锈钢合金的主要系列。

300 系列不锈钢

奥氏体 300 系列不锈钢合金添加了镍和铬，从而提高了延展性，即使在室温下也能在合金中保持奥氏体晶体结构。304 和 316 牌号是应用最广泛的。304 不锈钢名义上含有 18% 的铬和 8% 的镍。316 不锈钢含有大约 16% 的铬、10% 的镍和 2% 的钼。钼的添加使氧化铬膜更致密，从而增强了钝化性并提高了在氯化物和海洋环境中的抗点蚀和缝隙腐蚀能力。

400 系列不锈钢

铁素体和马氏体 400 系列不锈钢不含镍添加剂，因此在室温下不会保留奥氏体结构。没有镍降低了材料成本。奥氏体和铁素体不锈钢的碳含量低，不能通过热处理硬化。奥氏体和铁素体不锈钢可以通过机械加工加工硬化至部分或全部硬回火。与铁素体和马氏体不锈钢相比，奥氏体不锈钢具有优异的耐腐蚀性，尤其是在潮湿环境中。铁素体不锈钢易于成型，对干式应用具有足够的耐腐蚀性。

马氏体牌号的碳含量较高（410 中为 1.2%），因此这些合金可以进行淬火和回火，达到高硬度、强度和韧性水平。PH 钢可以提供与奥氏体钢相似的耐腐蚀性，但具有更高的抗拉强度。双相不锈钢牌号同时含有铁素体和奥氏体。它们具有出色的氯化物应力腐蚀开裂 (SCC) 和抗点蚀性，强度约为奥氏体等级的两倍。

主流不锈钢合金可能不具备特殊应用所需的性能。高度合金化的超级奥氏体、超级铁素体和超级双相不锈钢具有增强的性能，适用于极其苛刻的应用。对于医疗植入物，钛管具有卓越的生物相容性。在某些高温、极端腐蚀和磨损应用中，钴基或镍基合金可能是唯一可行的选择。铜镍或蒙乃尔®管材可用于海水淡化和海洋应用。在需要高导热性或轻质组件的情况下，铝管可能是最佳选择。

性能、特性和材料关系

确定环境、热和机械性能要求是选择的第一步，以确定在金属管部件的整个生命周期内可靠服务所需的材料特性。从材料特性约束，可以形成一组候选金属管材材料。

环保性能

热、机械和环境性能需求决定了许多关键管材应用中可行的合金选择。

环保性能：耐腐蚀和抗氧化

奥氏体 304 和 316 不锈钢被认为是生物相容性、手术级或医疗级不锈钢。奥氏体不锈钢适用于长期接触血液或人体组织的植入物、套管、支架、导管或医疗器械。马氏体等级可用于必须保持锋利边缘的手术冲头、手术刀和医疗器械。这些等级无法与植入级奥氏体不锈钢的耐腐蚀性相匹配。

在制药、发电和化学工艺应用中，304 等奥氏体不锈钢通常是首选。某些具有腐蚀性氯化物气体介质的关键石油、化学过程和海洋应用需要 316 甚至 317 级钼改性不锈钢具有改进的抗点蚀和缝隙腐蚀能力。如果管道部件在暴露于腐蚀性介质时受到高度应力，则可能会发生 SCC。双相不锈钢、超级奥氏体不锈钢和高镍 (30%) 不锈钢在这些应用中的抗 SCC 性能可能得到保证。

医疗部件用金属管

由不锈钢管制成的不锈钢医疗组件。

发电、炼油厂、熔炉、喷气发动机和化学加工厂的高温氧化和结垢是另一个性能挑战。已开发出几种添加高镍和铬的不锈钢牌号，以提高高温下的抗氧化性和抗氧化性，例如 309、310、321、314、330 和 446。Inconel® 和 Nimonic® 高温合金对于射流内的管道很有价值发动机、涡轮增压器或发电燃气轮机。

热和传热性能：热导率

铝和铜管是冷凝器、热交换器、散热器、热泵和其他传热应用中的有用材料，因为它们与奥氏体不锈钢相比具有高导热性，前提是气体或液体不会腐蚀这些金属。如果介质温度高于 400 华氏度（200 摄氏度），铝就会开始失去强度。铜镍合金虽然成本高，但可以承受更高的温度。

螺旋弹簧 |  薄金属管

弯曲和盘绕可以为传热应用提供优化的薄壁管结构。

在某些应用中，需要金属管在低温至负 269 摄氏度的情况下输送液化气体。飞机管道可以传输低温传感器冷却剂、过冷喷气燃料或火箭发动机中的液氧。奥氏体不锈钢和一些铝合金适用于低温服务，因为它们没有韧性到脆性的转变，并且在低温下保持其性能。奥氏体等级在低温应用中更为普遍，因为某些铝合金的延展性随温度降低。铝合金 5083 在负 195 摄氏度时强度提高 30-40%，延展性提高 60-100%，因此低温天然气热交换器通常使用螺旋或盘绕 5083 铝管。

机械性能：抗拉强度

对于液压油管、高压油管、结构油管或高应力油管部件，机械性能是选择材料的主要因素。合金的强度、模量和韧性必须能够抵抗施加的应力。与相同尺寸和厚度的铝相比，不锈钢具有更高的强度，并且可以轻松处理高压流体。但是，铝的密度是不锈钢的三分之一。与退火的 304 相比，6000 和 7000 系列合金可以热处理到更高的比强度（强度/密度），这可以在航空航天和汽车结构管材应用中减轻重量。通过加工硬化或热处理强化的不锈钢也可以产生较高的比强度。

钢管 |  金属管

方形、矩形和圆形结构管在航空航天汽车和工业应用中很重要。

结论

奥氏体不锈钢通常代表仪器、医疗、HPLC、毛细管、微流体、液压、控制和关键金属管应用的最佳起点。Eagle 不锈钢管和制造提供了一个实验室样品套件，包括皮下级、全硬 #3 回火、304 不锈钢管，具有各种管尺寸（3 到 33 规格）和壁厚。设计工程师以及生物医学和实验室研究人员会发现 304 不锈钢管样品套件对于原型设计和测试新产品和仪器非常有用。