不锈钢以不锈、耐蚀性为主要特征，且铬含量至少为10.5%（质量分数），最大碳含量不超过1.2%的钢。不锈钢的主要性能要求是耐蚀性，同时还应具有足够的强度和良好的加工性能。不锈钢不锈的本质是在外界环境的作用下，表面生成一层致密完整的富铬氧化膜，这种紧密黏附的富铬氧化膜防止钢进一步腐蚀。如果表层一旦损坏，裸露的表面将会进行反应，使保护膜得到修复，继续起保护作用。使钢产生不锈性的元素有Cr、Si、Al，目前有工业实用价值的为Cr。在酸、碱、盐等强腐蚀介质中，钢的耐蚀性除了和钢中铬相关外，必须采用钼、钨、铜、硅等复合合金化手段，提高钢的热力学稳定性，以期取得提高钢耐蚀性的效果。
我国不锈钢的牌号标准为GB/T 20878，海洋石油装备中主要采用马氏体不锈钢、奥氏体不锈钢、超级奥氏体不锈钢、双相不锈钢和沉淀硬化不锈钢。
海洋石油装备常用的几种典型不锈钢的牌号及化学成分见表7，与其他国家或组织不锈钢牌号的对照见表8。
表7 海洋石油装备典型不锈钢的典型牌号及化学成分
表8 不同国家或组织不锈钢的牌号对照表
（续）
（1）马氏体不锈钢基体为马氏体组织，有磁性，通过热处理可调整其力学性能的不锈钢。此类钢铬含量为12%～18%，淬透性好，空冷可得到马氏体。在氧化性介质（如大气、水蒸气、海水、氧化性酸）中有较好的耐蚀性，而在非氧化性介质（如盐酸、碱溶液等）中耐蚀性很低。海洋石油装备常用的马氏体不锈钢是410、410SS，在CO2腐蚀环境下具有良好的抗腐蚀能力。F6NM与410、410SS相比，具有更高的抗腐蚀能力，钼含量的增加改善了抗点蚀能力。
（2）奥氏体不锈钢基体以面心立方晶体结构的奥氏体组织为主，无磁性，主要通过冷加工使其强化的不锈钢。奥氏体不锈钢含有较低的碳（＜0.12%），含有较高的铬（17%～25%）和较高的镍（8%～29%），由于镍的加入，扩大了奥氏体区域，使钢在室温下得到单相奥氏体组织，而Cr含量的提高使钢的耐蚀性比马氏体不锈钢更佳。奥氏体不锈钢不仅具有高的耐蚀性，还有高的塑性、低温韧性、加工硬化能力与良好的焊接性能。此类钢的典型钢种为18-8型奥氏体，如0Cr18Ni9、1Cr18Ni9、1Cr18Ni9Ti等。海洋石油装备常用的奥氏体不锈钢是304（0Cr18Ni9）和316L（00Cr17Ni14Mo2）。(www.xing528.com)
304奥氏体不锈钢是在最初发明的18-8型奥氏体不锈钢的基础上发展演变的钢种，是奥氏体不锈钢的主体钢种。316和316L奥氏体不锈钢在Cr18Ni8基础上，加入了2%的Mo，赋予了钢良好的耐还原性介质和耐点蚀能力，其在还原性酸性介质中的耐蚀性远优于304不锈钢。316L较316不锈钢具有更低的碳含量，更高的镍含量，具有更好的耐敏化态晶间腐蚀性能。
（3）超级奥氏体不锈钢通过提高或者严加限制不锈钢中的某些元素，可获得超级不锈钢，其力学性能、耐蚀性能均超过常规不锈钢。海洋石油装备中的常见超级奥氏体不锈钢为254SMO（00Cr20Ni18Mo6N）和654SMO（00Cr24Ni22Mo7CuN），其中254SMO含Mo量6%左右，654SMO则为典型的含7%Mo的超级奥氏体不锈钢。
超级奥氏体不锈钢随着氮含量的增加，在保持相应的塑韧性的同时，其屈服强度明显高出常规奥氏体不锈钢，例如254SMO、654SMO屈服强度分别约是316不锈钢的1.5倍和2倍。同时，254SMO、654SMO中铬、钼等合金含量较高，其抗均匀腐蚀、点蚀、氯化物应力腐蚀和缝隙腐蚀的能力，不但优于常规奥氏体不锈钢（304、316L），也优于2205型双相不锈钢。因此，254SMO、654SMO常被用于海洋平台的重要部件，如部分承力结构件等。
（4）奥氏体-铁素体双相不锈钢是在奥氏体不锈钢的基础上，调整Cr、Ni含量，并适当加入Mn、Mo、W、Cu、N等元素而形成双相组织（其中较少相的含量一般大于15%），兼有奥氏体不锈钢和铁素体不锈钢的特性。这类钢具有较好的耐蚀性，还有较高的抗应力腐蚀能力、抗晶间腐蚀能力及良好的焊接性能。与铁素体不锈钢相比，它的韧性高、韧脆转变温度低、耐晶间腐蚀和焊接性能显著提高。与奥氏体不锈钢相比，其强度水平高，此外抗晶间腐蚀、点蚀、应力腐蚀、腐蚀疲劳性能显著提高。海洋石油装备常用的双相不锈钢有2205和2507，用于CO2腐蚀环境，并同时还有高含量Cl-和/或少量H2S。
2205耐点蚀指数PRE（16）在29～36之间，耐局部腐蚀能力处于316和6%Mo超级奥氏体不锈钢之间，可替代317L、317LN等奥氏体不锈钢。2507具有优异的耐蚀性，其在特定的氯化物浓度范围内的耐蚀性与超级奥氏体不锈钢相当，甚至优于后者。此外，2507不锈钢还具备高的强度，其屈服强度约是254SMO等6%Mo超级奥氏体不锈钢的2倍，同时也超出654SMO不锈钢，因此采用2507的构件比采用其他不锈钢的结构更轻薄。2507不锈钢的含Mo量仅为4%，而耐蚀性与含Mo量为6%的奥氏体不锈钢（如254SMO和AL-6XN）相当。因此，2507不锈钢用作海洋石油装备中的耐高腐蚀性的关键构件是极佳选择。
（5）沉淀硬化型不锈钢是在18-8型奥氏体不锈钢基础上降低了镍的含量，并加入适量Al、Cu、Mo、P元素，以便在热处理过程中析出金属间化合物，实现沉淀硬化。这类钢的基体为奥氏体或马氏体组织，可区分为马氏体、半奥氏体和奥氏体沉淀硬化不锈钢3种主要类型。在沉淀硬化不锈钢中，主要沉淀硬化相包括富铜相-ε相，具有CsCl结构的NiAl金属间化合物、M23C6、χ相、Laves相、γ′等，时效相的类型与存在与否和合金成分、热处理条件等相关。此类钢具有高强度、足够的韧性和适宜的耐蚀性，主要用作高强度、高硬度而又耐腐蚀的零件。海洋石油装备常用的沉淀硬化型不锈钢是17-4PH，具有高的强度、硬度和耐腐蚀性能。经固溶和时效后屈服强度大于724MPa，能满足API规范-60℃低温冲击要求，耐蚀性达到304不锈钢的水平。
在海洋石油装备中，马氏体不锈钢和双相不锈钢可用于水下井口、采油树、阀门等与井下高腐蚀性流体接触的承压件；奥氏体不锈钢和双相不锈钢可用于运送含一定腐蚀介质的管线和泵阀等；沉淀硬化不锈钢一般用于制造耐腐蚀性要求高，同时又要求高强度的零部件，如水下采油树阀杆、间隔套、圆柱销等。具体不锈钢的选材需根据井下流体的H2S、CO2分压以及Cl-含量确定。
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