【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于不锈钢，具体涉及一种热水器加热管用的不锈钢材料及其制备方法和应用。
技术介绍
1、电热水器因高效节能，安全环保，同时使用不受天气、季节、燃气供应等因素限制，广受用户的青睐和认可，在热水器市场中占有重要份额。
2、加热管是电热水器的核心部件，电热水器通过加热管将冷水加热升温，电加热管的质量直接关系到热水器的使用安全。目前电热水器加热管用材料主要是以316l、310s、840、840mo等不锈钢材料为主。虽然上述不锈钢材料在大气环境下能够表现出良好的耐腐蚀性能，但对于电热水器加热管高温密闭、多离子水的工作环境而言，这些不锈钢材料的耐腐蚀性能则有待提高，尤其是在水质较差的环境下使用时，很容易出现腐蚀穿孔和腐蚀爆裂等问题，进而导致漏电甚至影响用户安全。此外，上述不锈钢中，310s的镍含量为19％～22％，840和840mo的镍含量为18％～23％，由此可见，这些不锈钢材料的镍含量比较高，合金成本大，间接导致了产品的价格偏高。
3、因此，仍需开发一种适合电热水器加热管使用的不锈钢材料，这种不锈钢材料需要同时具备耐腐蚀和低成本的特点。
技术实现思路
1、本专利技术旨在至少解决现有技术中存在的上述技术问题之一。为此，本专利技术提供了一种热水器加热管用的不锈钢材料，该不锈钢材料具有低成本和高耐蚀性的特点，制备成热水器加热管时，可以有效解决加热管因耐腐蚀能力不足而出现的腐蚀问题。
2、本专利技术还提供了所述热水器加热管用的不锈钢材料的制备方法。>
3、本专利技术还提供了一种加热管。
4、本专利技术还提供了一种热水器。
5、本专利技术的第一方面提供了一种热水器加热管用的不锈钢材料，包括铁以及以下质量百分比计的成分：
6、c：0.02％～0.05％，
7、si：0.30％～0.70％，
8、mn：1.00％～2.50％，
9、cr：20.00％～23.00％，
10、ni：14.00％～18.00％，
11、mo：1.50％～2.50％，
12、n：0.04％～0.16％，
13、不可避免的杂质；
14、所述杂质包括p和s，p≤0.040％，s≤0.030％；
15、所述不锈钢的成分质量比还满足以下条件中的至少一种：
16、a：ni/cr比为0.64～1.0；
17、b：mo/cr比为0.05～0.15。
18、本专利技术关于不锈钢中的一个技术方案，至少具有以下有益效果：
19、本专利技术的不锈钢中，cr元素含量为20.00％～23.00％，ni元素含量为14.00％～18.00％，mo元素含量为1.50％～2.50％，cr、ni、mo含量适宜，且还含有0.04％～0.16％的n元素，在这些元素的共同作用下，有效地提高了不锈钢的耐腐蚀性能。
20、本专利技术的不锈钢中，还含有1.00％～2.50％的mn元素和0.02％～0.05％的c元素，能够保证具有足够高的奥氏体组织含量，从而使得不锈钢拥有良好的延展性和加工性能，大幅降低了后续制管过程中的断管率和不良率，提高了制管的成品率，降低了生产制造成本。
21、本专利技术的不锈钢中，ni元素含量为14.00％～18.00％，低于310s不锈钢中19％～22％的镍含量，也低于840和840mo不锈钢中18％～23％的镍含量，进一步降低了合金的成本。
22、本专利技术的不锈钢中，限定了成分质量比还满足ni/cr比为0.64～1.0或mo/cr比为0.05～0.15中的至少一种，在上述限定的成分质量比范围内，不锈钢的耐腐蚀性能更优。
23、本专利技术的不锈钢中，成分质量比同时满足ni/cr比为0.64～1.0和mo/cr比为0.05～0.15时，不锈钢的耐腐蚀性能优于只满足ni/cr比为0.64～1.0或mo/cr比为0.05～0.15的情况。
24、根据本专利技术的一些实施方式，所述不锈钢的抗拉强度≥520mpa。
25、根据本专利技术的一些实施方式，所述不锈钢的屈服强度≥205mpa。
26、根据本专利技术的一些实施方式，所述不锈钢的延伸率≥40％。
27、根据本专利技术的一些实施方式，所述不锈钢的硬度≤190hv。
28、根据本专利技术的一些实施方式，所述不锈钢的腐蚀速度≤1.5g·m-2·h-1。
29、根据本专利技术的一些实施方式，所述不锈钢的腐蚀速度为0.015g·m-2·h-1～1.5g·m-2·h-1。
30、根据本专利技术的一些实施方式，所述不锈钢的点蚀电位ep大于240mvsce。
31、根据本专利技术的一些实施方式，所述不锈钢的点蚀电位ep为240mvsce～310vsce。
32、根据本专利技术的一些实施方式，所述不可避免的杂质包括p和s。
33、根据本专利技术的一些实施方式，所述不锈钢的成分质量比中，ni/cr比为0.64～0.8。
34、ni/cr比为0.64～0.8，由此，不锈钢的耐腐蚀性能得到了进一步提升。
35、根据本专利技术的一些实施方式，所述不锈钢中，ni的质量百分比为：14.00％≤ni<16.00％。
36、ni的质量百分比为14.00％～16.00％，由此，不锈钢中的ni元素含量低于310s不锈钢中19％～22％的镍含量，也低于840和840mo不锈钢中18％～23％的镍含量，进一步降低了合金的成本。
37、根据本专利技术的一些实施方式，所述不锈钢中，ni的质量百分比为：16.00％≤ni≤18.00％。
38、ni的质量百分比为16.00％～18.00％，在提升不锈钢耐腐蚀性能的同时，不锈钢中的ni元素含量仍然低于310s不锈钢中19％～22％的镍含量，仍然低于840和840mo不锈钢中18％～23％的镍含量，进一步降低了合金的成本。
39、根据本专利技术的一些实施方式，所述不锈钢中，所述不锈钢中，镍当量nieq与铬当量creq之比为0.75～0.9。
40、镍当量nieq与铬当量creq之比为0.75～0.9，可以保证不锈钢组织中奥氏体含量不低于92％。足够高的奥氏体组织含量，保证了不锈钢具有良好的延展性和加工性能，大幅降低了后续制管过程中的断管率和不良率，提高了制管的成品率，降低了生产制造成本。
41、根据本专利技术的一些实施方式，所述不锈钢的包括铁以及以下质量百分比计的成分：
42、c：0.03％～0.05％，
43、si：0.35％～0.60％，
44、mn：1.00％～2.20％，
45、cr：22.00％～23.00％，
46、ni：14.00％～18.00％，
47、mo：1.50％～2.50％，
48、n：0.06％～0.16％，
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【技术保护点】
1.一种热水器加热管用的不锈钢材料，其特征在于，包括铁以及以下质量百分比计的成分：
2.根据权利要求1所述的热水器加热管用的不锈钢材料，其特征在于，所述不锈钢中，Ni的质量百分比为：14.00％≤Ni<16.00％。
3.根据权利要求1所述的热水器加热管用的不锈钢材料，其特征在于，所述不锈钢中，Ni的质量百分比为：16.00％≤Ni≤18.00％。
4.根据权利要求1至3任一项所述的热水器加热管用的不锈钢材料，其特征在于，所述不锈钢中，镍当量Nieq与铬当量Creq之比为0.75～0.9。
5.根据权利要求1至3任一项所述的热水器加热管用的不锈钢材料，其特征在于，所述不锈钢包括铁以及以下质量百分比计的成分：
6.一种如权利要求1至5任一项所述的热水器加热管用的不锈钢材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：取碳钢、金属镍、金属铬、金属钼、金属锰进行电炉冶炼熔融得到钢水；在真空或惰性气氛下，将所述钢水进行二次精炼，二次精炼过程中，按照配比调整钢水的成分。
7.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于，所述
8.一种热水器用电加热管，其特征在于，所述电加热管包括不锈钢材料外壳，以及设于所述不锈钢材料外壳内的电热丝发热体和电源引出棒，在所述不锈钢材料外壳和电热丝发热体之间充设有绝缘介质；所述不锈钢外壳至少包括铁以及以下质量百分比计的成分：C：0.02％～0.05％，Si：0.30％～0.70％，Mn：1.00％～2.50％，Cr：20.00％～23.00％，Ni：14.00％～18.00％，Mo：1.50％～2.50％，N：0.04％～0.16％，不可避免的杂质；所述杂质包括P和S，P≤0.040％，S≤0.030％；所述不锈钢材料外壳的成分质量比还满足以下条件中的至少一种：a：Ni/Cr比为0.64～1.0；b：Mo/Cr比为0.05～0.15。
9.根据权利要求8所述的电加热管，其特征在于，所述电热丝发热体的材质包括Ni80(Ni80Cr20)、FeCrAl(0Cr25Al5)或者镍铁合金丝(NiFe52或NiFe47)。
10.根据权利要求8所述的电加热管，其特征在于，所述不锈钢材料外壳的壁厚大于0.3mm。
11.根据权利要求8所述的电加热管，其特征在于，将所述热水器用电加热管安装后，以1.24倍额定输入功率加热(设置温度为75℃，正常保温)0.2％的氯化镁溶液100h后，加热器泄露电流不超过0.5mA。
12.根据权利要求8所述的电加热管，其特征在于，所述热水器用电加热管应用于电热水龙头的电热元件时，调节电热元件至额定功率，调节水流量使出水温升保持在15～20K，通电10min，断电1min作为一个通断循环，连续循环运行675h，然后将水流量调节至出水温升在30～40K，其它条件不变，开始进行第二个阶段的运行试验，累计需要通电工作时间达到1350h。
13.一种电热水器，其特征在于，包括如权利要求8所述的加热管，所述电热水器包括储水式电热水器、快热式电热水器或电热水龙头。
14.根据权利要求13所述的电热水器，其特征在于，对于所述储水式电热水器，将所述加热管正常安装后，调节电热元件至额定功率，在正常工作状态通电60min，断电20min为一个周期，断电期间电热元件冷却至室温，累计通电工作时间超过8800h，或者对电热元件施加1.27倍额定电压，在正常工作状态下通电60min，断电20min为一个周期，断电期间电热元件冷却至室温，累计通电工作时间超过8800h。
15.根据权利要求13所述的电热水器，其特征在于，对于所述快热式电热水器，将所述加热管正常安装后，调节电热元件至额定功率，调节水流量使出水温升保持在15～20K，通电10min，断电1min作为一个通断循环，累计需要通电工作时间超过2200h。
16.根据权利要求13所述的电热水器，其特征在于，对于所述电热水龙头，调节水流量使出水温升保持在15～20K，通电10min，断电1min作为一个通断循环，连续循环运行675h，然后将水流量调节至出水温升在30～40K，其它条件不变，开始进行第二个阶段的运行试验，累计需要通电工作时间达到1350h。
...【技术特征摘要】
1.一种热水器加热管用的不锈钢材料，其特征在于，包括铁以及以下质量百分比计的成分：
2.根据权利要求1所述的热水器加热管用的不锈钢材料，其特征在于，所述不锈钢中，ni的质量百分比为：14.00％≤ni<16.00％。
3.根据权利要求1所述的热水器加热管用的不锈钢材料，其特征在于，所述不锈钢中，ni的质量百分比为：16.00％≤ni≤18.00％。
4.根据权利要求1至3任一项所述的热水器加热管用的不锈钢材料，其特征在于，所述不锈钢中，镍当量nieq与铬当量creq之比为0.75～0.9。
5.根据权利要求1至3任一项所述的热水器加热管用的不锈钢材料，其特征在于，所述不锈钢包括铁以及以下质量百分比计的成分：
6.一种如权利要求1至5任一项所述的热水器加热管用的不锈钢材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：取碳钢、金属镍、金属铬、金属钼、金属锰进行电炉冶炼熔融得到钢水；在真空或惰性气氛下，将所述钢水进行二次精炼，二次精炼过程中，按照配比调整钢水的成分。
7.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于，所述制备方法还包括在所述二次精炼后，浇铸成型，得到铸锭，将所述铸锭进行锻造处理；所述锻造处理为两火锻造；所述两火锻造中，首次加热温度为1200℃，首次加热时间为90min，首次锻造成45mm～50mm厚，220mm宽的钢板坯料；二次加热温度为1200℃，二次加热时间为60min，二次锻造为45mm厚度，200mm宽的钢板坯料。
8.一种热水器用电加热管，其特征在于，所述电加热管包括不锈钢材料外壳，以及设于所述不锈钢材料外壳内的电热丝发热体和电源引出棒，在所述不锈钢材料外壳和电热丝发热体之间充设有绝缘介质；所述不锈钢外壳至少包括铁以及以下质量百分比计的成分：c：0.02％～0.05％，si：0.30％～0.70％，mn：1.00％～2.50％，cr：20.00％～23.00％，ni：14.00％～18.00％，mo：1.50％～2.50％，n：0.04％～0.16％，不可避免的杂质；所述杂质包括p和s，p≤0.040％，s≤0.030％；所述不锈钢材料外壳的成分质量比还满足以下条件中的至少一种：a：ni/cr比为0.64～1.0；b：mo/cr比为0.05～0.15。
【专利技术属性】
技术研发人员：辛森森，杨勇，尹忠，
申请(专利权)人：芜湖美的智能厨电制造有限公司，
类型：发明
国别省市：
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