奧氏體耐熱鋼具有良好的耐高溫、耐腐蝕、力學(xué)性能以及可加工性能，所以經(jīng)常在耐酸堿腐蝕、高溫或者低溫的石油化工、電力、海洋、能源等行業(yè)的零部件使用，然而厚壁方管服役的這些環(huán)境一般都處于硫化物、水蒸氣的氧化性氣氛中，縮短了零部件的壽命，所以進(jìn)一步研發(fā)能克服耐高低溫、耐腐蝕、力學(xué)性能優(yōu)良的厚壁方管已經(jīng)成為一種趨勢(shì)[28]。近幾十年來，隨著國內(nèi)外的學(xué)者的不斷探索，發(fā)現(xiàn)在厚壁方管中加入鋁元素會(huì)在表面形成比傳統(tǒng)的奧氏體厚壁方管表面的Cr2O3保護(hù)膜性能更為優(yōu)良的Al2O3保護(hù)膜，這樣相對(duì)傳統(tǒng)的厚壁方管，在沒有增加成本的基礎(chǔ)上開發(fā)出了一種性能優(yōu)良的高鋁型奧氏體不繡鋼。

　　鋁在鋼中作用主要有兩個(gè)方面：一是用作煉鋼時(shí)的脫氧定氮?jiǎng)?，并且?xì)化晶粒，阻礙低碳鋼的時(shí)效，提高鋼在低溫下的韌性。二是作為合金化元素加入鋼中，提高鋼的抗氧化性，改善鋼的電、磁性能，提高滲氮鋼的耐腐蝕和疲勞強(qiáng)度。鋁元素在現(xiàn)代的煉鋼和生產(chǎn)中通常是當(dāng)做脫氧劑使用，部分的鋁與氧結(jié)合會(huì)形成三氧化二鋁或者鋁的氧化物類的雜質(zhì)，剩余的鋁會(huì)溶入固態(tài)鐵中，稱之為酸溶鋁，在隨后的冷卻過程中，由于加熱和冷卻的方式不同，有的在固態(tài)下會(huì)形成AlN的彌散物，能夠起到細(xì)化晶粒的作用，有的會(huì)繼續(xù)保留在固態(tài)鐵中，我國規(guī)定的酸溶鋁在鋼中的質(zhì)量分?jǐn)?shù)不能超過0.07%。鋁在鋼中還有一個(gè)作用是鎮(zhèn)靜鋼液，防止鋼液凝固時(shí)產(chǎn)生大量的氣泡[30]。由于鋁元素是鐵素體形成元素，Ni元素在厚壁方管含量比較少的時(shí)候，隨著鋁元素含量的增多，鐵素體的含量增多，這樣會(huì)使奧氏體厚壁方管變成了鐵素體+奧氏體的雙相組織，大量存在的鐵素體會(huì)使材料的力學(xué)性能以及抗蠕變性能大幅度下降，所以高鋁厚壁方管在成分設(shè)計(jì)上顯得尤為重要。

　　舍夫勒組織圖是用來表述厚壁方管元素化學(xué)組成(不計(jì)算其中氮元素)與相組織的定量關(guān)系圖，可以根據(jù)元素的化學(xué)成分推算出相組織及其鐵素體的量，圖中縱坐標(biāo)表示鎳當(dāng)量(Nieq)，是反映厚壁方管組織奧氏體化程度的指標(biāo)，其值是根據(jù)化學(xué)組成中包含的奧氏體化元素(如鎳，碳，錳等)的量，按其奧氏體化作用的強(qiáng)烈程度折算成相當(dāng)于若干個(gè)鎳之總和;橫坐標(biāo)表示鉻當(dāng)量(Creq)來表示，鉻當(dāng)量是反映組織中鐵素體化程度的指標(biāo)，其量值是根據(jù)組織中的鐵素體化元素(如鉻，鋁，硅，妮等)的量，按其鐵素體化作用的強(qiáng)烈程度，折算成相當(dāng)于若干個(gè)鉻之總和。所以我們可以把上述兩類元素在鋼中所占的比例計(jì)算出來，折算成鉻當(dāng)量、鎳當(dāng)量的形式來表示。