随着资源短缺问题的日益突出，高氮国标螺旋管
再次成为研究的热点，国标螺旋管该不该增“氮”呢？
理论研究为技术进步做支撑
近年来，国外对高氮奥氏体国标螺旋管的研究更加全面、深入，高氮奥氏体钢的理论和实践也得到了更大的发展。国内由于受到试验装备的限制，高氮奥氏体钢的研究已落后于国际水平。因此，目前在高氮奥氏体钢方面的研究成果主要集中在欧美、日本和韩国等国家。国外研究主要包括以下几个方面：
固溶氮对组织结构的影响
氮的性质与碳类似，是生成间隙相的主要元素，这是由它较小的原子尺寸和电子层结构所决定的。在奥氏体国标螺旋管中，氮绝大部分固溶于奥氏体中，固溶于铁素体中的氮量很少(奥氏体钢中都存在少量铁素体)，在铁素体-奥氏体双相国标螺旋管中推测氮的分配系数为0.23~0.25。氮在扩大奥氏体区和稳定奥氏体的作用约为镍的25倍。在常规的18-8型奥氏体国标螺旋管中会有少量铁素体存在，随钢中含碳量的降低，铁素体量将增加，而加入氮则弥补了碳含量降低对组织带来的不利影响。随氮含量的增加，该钢种中的铁素体量减少，同时氮含量的增加使铁素体逐渐由网状、长条状向短棒状、孤岛状转变，从而降低了网状铁素体对奥氏体钢强度和塑性的不良影响。
金属碳、氮化物的弥散现象
金属学中，有关冶炼和凝固过程中的动力学和热力学问题已经得到了系统研究，但是当Cr、Mn、N和C等元素共同存在于固溶体中时，碳、氮化物会对第二相的析出造成很大影响。当氮含量超过奥氏体的固溶极限时就会以氮化物形式析出，但是对优先析出相还没有定论，一般认为是Cr2N相。目前有关碳、氮元素在高氮奥氏体中的溶解和析出规律研究工作较少，有必要进行探索，从而根据实际需要控制其固溶与沉淀析出行为。
氮与钢中合金元素的相互作用主要表现在氮化物的弥散现象。在奥氏体钢中存在许多弥散氮化物，主要是Cr2N。在含有Ti和Nb的钢中，会有TiN和NbN形成。在含有Nb的AISI347钢中，碳与铌结合成NbC或氮与铌结合成NbN均可提高它们在奥氏体中的溶解度，尽管NbN溶解度要比NbC小得多。在双相钢中，氮延缓金属间化合物弥散析出和氮强烈的奥氏体稳定作用，对国标螺旋管的相比例平衡和改善焊接性能很重要。氮在马氏体钢中与其他元素形成氮化物分布于晶界上，提高硬化能力，防止高温回火时奥氏体和铁素体晶粒的长大。综上所述，氮在国标螺旋管中主要通过氮的固溶强化、氮化物的弥散强化和晶粒细化三种途径来改善钢的性能。
氮对奥氏体国标螺旋管力学性能的影响
在含18%Cr-9%Ni的奥氏体国标螺旋管中，加铝和提高镍含量，可提高钢的屈服强度。满足国标螺旋管抗腐蚀性能的要求须减少碳的含量，却将会导致钢材屈服强度的降低，而加入氮和提高铝含量可弥补这一不足。氮是最有效的固溶强化元素，而Mn、Cr含量的增加可提高氮在钢中的溶解度。加氮奥氏体国标螺旋管在强度提高的同时，对塑性、韧性影响却不大，加氮后的钢仍具有良好的塑性。氮对抗蠕变性能的作用远高于碳，碳降低断裂韧性，而氮对其无显著影响。原因是在蠕变过程中，碳的加入使粗大的碳化物Cr23C6分布于晶粒边界，而氮的存在使细小的Fe2Mo颗粒弥散于晶粒边界。奥氏体国标螺旋管的抗蠕变性能随氮含量的增加而提高，其原因是由于弥散强化作用增强，特别是当钢中含有Nb时，生成Nb(C、N)的弥散强化相。
以上分析表明，氮对奥氏体国标螺旋管力学性能的影响是多方面的，其中突出表现为氮对材料强度和韧性的影响。美国学者的实验数据表明：在奥氏体国标螺旋管中，每加入0.10%的氮，其强度提高约60MPa~100MPa。这些研究成果为高氮奥氏体国标螺旋管的韧性研究提供了重要参考数据。
冶炼增“氮”各施所长
高氮钢的开发主要集中在两个方面：一方面根据材料性能的要求设计高氮钢的成分;另一方面是通过制备技术得到合乎成分要求的高氮钢。就高氮钢制备而言，最关键的问题在于寻找廉价的氮源，在迅速提高氮含量的同时防止氮在高氮钢凝固过程中逸出，且保证氮在钢中均匀分布。目前，国外用于制备高氮钢的主要方法是氮气加压熔炼法和粉末冶金法。
氮气加压熔炼法：氮含量高工艺复杂
在加压氮气气氛下进行熔炼和浇注对于高氮国标螺旋管的生产是必不可少的。氮气加压熔炼高氮钢有两个基本的机理：第一，在氮气-熔体的界面上发生N2=2N反应，双原子氮气分解成单原子氮，并被熔体吸收;第二，直接往液态渣或熔体中加入金属的氮化物或其复合物。
如今，工业和实验室开发的熔炼高氮钢方法包括热等静压熔炼、加压感应炉熔炼、大熔池法、加压电渣重熔、加压等离子电弧熔炼、电弧渣重熔技术和加压弧渣重熔等。其中，加压等离子熔炼法、加压电渣重熔法和加压电弧渣重熔法是最常见的加压熔炼技术
通常情况下，基体组织为奥氏体且含氮量超过0.4%，或基体组织为铁素体且含氮量超过0.08%的钢才可称为高氮钢。在常压下，氮在钢中的溶解度非常低，加入很困难。同时，在高压下熔炼的技术难度大，熔炼铸造的设备又十分复杂和昂贵，因此限制了高氮国标螺旋管的发展。随着AOD炉外精炼技术的工业应用，使得氮的加入和控制问题得到了一定程度的解决，也促进了高氮国标螺旋管的发展。