GB 24511不锈钢标准部分条文解析

一、不锈钢的定义

于2018年9月1日实施的GB/T 24511-2017《承压设备用不锈钢和耐热钢钢板和钢带》，与上一版GB 24511-2009《承压设备用不锈钢钢板及钢带》的第一个区别在于，标准名称上2017版多了“耐热钢”仨字。

这要从不锈钢的定义（或者叫性能）讲起。不锈钢是指含有Cr（12%以上）、Ni、Mn、Mo等元素的高合金钢，这类高合金钢具有良好的耐腐蚀性、耐热性和较好的力学性能。并且随着Ni或Cr含量的增加，其耐蚀性和耐热性均可提高。

进一步捋一下：

原始意义上的不锈钢，仅指在无污染的大气环境（下称空气）中不生锈的钢。

狭义上的不锈钢，包括能耐空气、耐酸腐蚀的钢材，即耐蚀钢，这也是最为流行的定义。

广义上的不锈钢，除了狭义上的耐蚀不锈钢，还包括耐热不锈钢。其中，耐热钢要求钢材具有抗高温氧化性能和一定的高温强度。

接下来简要地谈一谈耐热钢。

二、耐热钢

耐热钢包括珠光体耐热钢（如15CrMoR等Cr-Mo钢）、奥氏体耐热钢、马氏体耐热钢、铁素体耐热钢等。因为脆性大，马氏体、铁素体不作为压力容器的耐热钢，而且马氏体不锈钢（数字代号S4XXXX）压根就没有列入GB/T 150.2及GB/T 24511。

依HG/T 20581-2011（新版征求意见稿已出）5.0.3有：

第3款，珠光体耐热钢用作抗高温氢或硫化氢腐蚀，或设计温度为350~575℃的压力容器用耐热钢。意思是说，以Cr-Mo钢为主的珠光体钢，既可用作抗氢钢，也可作为350℃以上的耐热钢。

第4款，不锈钢用于介质腐蚀性较强环境、防铁离子污染或设计温度高于500℃或设计温度低于-70℃的耐热或低温钢。意思是说，不锈钢有四种用途：1，用于耐空气、水、酸、碱、盐及其溶液等腐蚀用钢；2，防止铁离子污染的场合，如储存成品等；3，可用作-70℃以下的低温钢；4，可用作500℃以上的耐热钢。

第4点的意思是，如果没有介质的腐蚀或是铁离子的污染，仅是从强度和材料本身的抗氧化能力出发，设计500℃以下选用不锈钢，是不经济的，这也是浪费珍贵的矿产资源。

三、GB/T 24511部分条文解析

1）标准明确了可以利用模铸钢锭生产钢板，见标准前言及6.1.2下方的注。

在钢的生产中，其浇铸有模铸、连铸等方法。其中，模铸方法已有一百多年的历史，但其总产能在减小，目前连铸是主流方法。但模铸有其一些独特的优势，其仍有用武之地。这条规定的用意应该是，明确承认并接纳“日渐式微”但仍有独特优势的模铸法，在不锈钢生产中存在的客观事实。

更具体地可参考文献：杜亚伟. 模铸在大钢锭及特殊钢生产方面的比较优势. 金属世界, 2009(5).

至于压缩比，我们在之前的《GB 3531低温钢标准 部分条文解析》介绍过。

2）标准6.1.3：厚度为14.0mm~25.00mm的热扎卷板…

为何是14.0mm~25.00mm的卷板？

按GB/T 709的定义，钢带系指成卷交货，轧制宽度不小于600mm的宽钢带。而按GB/T 709的表5钢带的公称厚度最大为25.4mm。可以这么理解，厚度大于25mm的就都是钢板了，没有成卷的钢带了，再厚的板卷不动了。

另，卷板开平后GB/T 150是要求复验化学成分和力学性能的，这个我们之前也介绍过，见《GB150.2碳钢没有冷轧板？碳钢开平板不用复验？》。

3）标准6.2.3新增了抗点蚀当量指数PREN的计算式

PREN=Cr%+3.3Mo%+16N%

这个式子是用来判断不锈钢的耐点蚀能力的，Cr有利于形成稳定的氧化膜，而Mo有利于形成MnO₄^-2离子，吸附于表面活性点而阻止Cl-侵入，N可以与Mo协同作用。

如果不锈钢要用于海水等氯离子环境通常希望PREN值不小于35。通常只有双相不锈钢能够满足。这是因为双相钢的Mo含量相对较高，高于奥氏体不锈钢、铁素体不锈钢。

这个我们之前也介绍过，见《The alloy tree 之 2205》。

4）标准表18及6.4.6，铁素体不锈钢可要求进行弯曲试验

奥氏体不锈钢和双相不锈钢，没有弯曲试验这项内容，仅铁素体不锈钢有。这是因为相对来说，铁素体不锈钢的脆性是比较大的，焊接性也比较差。

按标准的表16~18可以发现，铁素体钢的断后延伸率约为奥氏体钢的一半，而塑性延伸强度约为双相钢的一半。所以，对铁素体钢单独提出了个其弯曲试验。

有关弯曲试验及钢材的力学性能检验，我们之前也讨论过，见《辨析丨焊缝弯曲试验、钢材弯曲试验》，《GB/T 713钢板主要检验项目解析》。

5）标准6.5对奥氏体钢、双相钢提出了晶间腐蚀试验要求。

注意，铁素体钢没有晶间腐蚀试验要求。这是因为：

这段内容截图自参考文献：李亚江. 焊接冶金学——材料焊接性[M]. 北京: 机械工业出版社,2016的P126。

另，有关奥氏体不锈钢、双相不锈钢的晶间腐蚀，我们之前也讨论过，见《应力腐蚀及晶间腐蚀》，《ASM手册腐蚀卷：奥氏体不锈钢的晶间腐蚀》，《双相钢的耐晶间腐蚀性能（一）》，《双相钢的耐晶间腐蚀性能（二）》。

6）标准6.6允许07Cr19Ni10（即S30409）及S31609、S32169、S34779的晶粒度在7级以上，甚至更粗。

按GB/T 4238-2015的附录B这四种钢为高温用钢，适当控制奥氏体晶粒（粗点），有助于改善抗高温蠕变，高温持久性能。

以上内容截自参考文献：刘瑞堂. 工程材料力学性能. 哈尔滨: 哈尔滨工业大学出版社,2001. 的P158

7）标准的6.8.2要求奥氏体-铁素体双相不锈钢中铁素体含量为40%~60%。

双相不锈钢，理论上奥氏体相和铁素体相各占一半可具有最好的性能，较少相最少不宜低于40%。

这个我们之前也讨论过，见《元素成分对双相钢2205性能的影响》。