雙(shuang)相(xiang)不(bu)銹(xiu)(xiu)鋼(gang)是(shi)指在它固溶組織中(zhong)(zhong)的鐵素(su)體相(xiang)和(he)(he)奧氏(shi)(shi)體相(xiang)約各(ge)占(zhan)一半,一般最少相(xiang)含量也需要達(da)到30%。因此它兼有鐵素(su)體不(bu)銹(xiu)(xiu)鋼(gang)和(he)(he)奧氏(shi)(shi)體不(bu)銹(xiu)(xiu)鋼(gang)的性能特點。雙(shuang)相(xiang)不(bu)銹(xiu)(xiu)鋼(gang)已廣泛地應(ying)(ying)用于各(ge)工(gong)(gong)業(ye)(ye)(ye)領(ling)域,諸如紙(zhi)漿和(he)(he)造紙(zhi)、陸(lu)上和(he)(he)海(hai)上的油氣工(gong)(gong)業(ye)(ye)(ye)、化學加工(gong)(gong)工(gong)(gong)業(ye)(ye)(ye)、運輸業(ye)(ye)(ye)(化學品船和(he)(he)槽罐車)、制藥和(he)(he)食品工(gong)(gong)業(ye)(ye)(ye)以及建筑業(ye)(ye)(ye)等(deng)。多用制反應(ying)(ying)容器,各(ge)工(gong)(gong)業(ye)(ye)(ye)設備(bei)和(he)(he)輸送(song)管道(dao)等(deng)。在大多數應(ying)(ying)用中(zhong)(zhong),雙(shuang)相(xiang)不(bu)銹(xiu)(xiu)鋼(gang)被認為(wei)是(shi)具有成本效(xiao)益的材料,填補了普通奧氏(shi)(shi)體不(bu)銹(xiu)(xiu)鋼(gang)和(he)(he)高合金(jin)奧氏(shi)(shi)體不(bu)銹(xiu)(xiu)鋼(gang)之間的空(kong)白(bai)。
(022Cr23Ni5Mo3N ) S22053 / S32205 雙相不(bu)銹(xiu)鋼是瑞典開發了 3RE60 雙相不銹鋼之后,又針對油氣工業管線材首先開發出了SAF 2205鋼,納入了ASTM A789、A790、A240、A276 等標準,美國牌號為UNS S31803;20世紀80年代后,各國相繼開發類似鋼種,并納入標準。德國有W-Nr.1.4462,DIN X2Cr-NiMoN2253, 法國有Z2CND22-05-03,瑞典有SS2377,英國有BS 318S13 等。SAF 2205雙相不銹鋼自70年代后期開始用于油氣管線,這是最早使用在這方面的雙相不銹鋼,為了改進相平衡和避免有害相的析出,近年從UNS S31803 雙相鋼又派生出UNS 32205,后者具有更窄的區間,ASTM 專門為這兩個鋼制訂了冶金產品有害金屬間相的檢驗標準(ASTM A923-98)。中國在20世紀80年代也開始研制相當SAF 2205 雙相鋼的022Cr22Ni5Mo3N雙相不銹鋼,它在中性氯化物溶液和硫化氫中的耐應力腐蝕性能優于304L、316L奧氏體不銹鋼及18-5Mo型雙相不銹鋼。可進行冷、熱加工成型,焊接性能良好,該鋼適用作結構材料,是目前世界在雙相不銹鋼中應用最普遍的牌號。
美國(guo)UNS: S31803 中國(guo)牌號:022Cr22Ni5M3N 統一(yi)數字代號:S22253 二者化(hua)學成分區別:S31803 :(鉻:21.0~23.0 、氮:0.08~0.20)
美(mei)國UNS: S32205 中國牌號:022Cr23Ni5M3N 統(tong)一(yi)數字代號:S22053 二者化學成分區別:S32205 :(鉻:22.0~23.0 、氮:0.14~0.20)
一、化學成(cheng)分(fen)及顯微(wei)組織
022Cr23Ni5Mo3N(S32205) 雙(shuang)相(xiang)不銹鋼化學(xue)成分(fen) | |||||||||
鋼種 | 碳 | 硅 | 錳 | 硫 | 磷 | 鉻 | 鎳 | 鉬 | 氮 |
00Cr22Ni5Mo3N | ≤0.03 | ≤1.0 | ≤2.0 | ≤0.03 | ≤0.035 | 21.0~23.0 | 5.5~6.5 | 2.5~3.5 | 0.1~0.2 |
SAF 2205 | ≤0.03 | ≤1.0 | ≤2.0 | ≤0.02 | ≤0.030 | 22 | 5.5 | 3.2 | 0.18 |
W-Nr. 1.4462 | ≤0.03 | ≤1.0 | ≤2.0 | ≤0.015 | ≤0.035 | 21.0~23.0 | 4.5~6.5 | 2.5~3.5 | 0.10~0.22 |
UNS S31803 | ≤0.03 | ≤1.0 | ≤2.0 | ≤0.02 | ≤0.030 | 21.0~23.0 | 4.5~6.5 | 2.5~3.5 | 0.08~0.20 |
UNS S32205 | ≤0.03 | 1.0 | ≤2.0 | ≤0.02 | ≤0.030 | 22.0~23.0 | 4.5~6.5 | 3.0~3.5 | 0.14~0.20 |
022Cr23Ni5Mo3N 雙相鋼(gang)在(zai)固溶狀(zhuang)態(1020 ~1100℃水(shui)冷)下鐵(tie)素(su)體數量約為(wei)40%~50%,隨著溫度的(de)升高(gao)鐵(tie)素(su)體量逐漸增加(jia),并且晶粒成等軸狀(zhuang),至1300℃時此鋼(gang)仍(reng)保留一定量的(de)γ相。鋼(gang)在(zai)350~975℃范(fan)圍加(jia)熱(re)后有Cr2N、σ、χ、αˊ相的(de)析出。
二(er)、力(li)學性能
2205雙相不銹(xiu)鋼室溫力(li)學性能 | |||||
鋼種 | 產品規格 | 溫度 | 抗拉強度 | 屈服強度 | 延伸率 |
℃ | MPa | MPa | % | ||
022Cr23Ni5Mo3N SAF 2205 | Φ20mm,棒材 | 室溫 | ≥680 | ≥450 | ≥25 |
壁厚≤20mm,管材 | 室溫 | 680~880 | >450 | >25 | |
毛胚厚≤200mm,鍛件 | 室溫 | 680~880 | >410 | >25 | |
2205雙相不銹(xiu)鋼(gang)高溫力學(xue)性能 | |||||
鋼種 | 產品規格 | 溫度 | 抗拉強度 | 屈服強度 | 延伸率 |
℃ | MPa | MPa | % | ||
022Cr23Ni5Mo3N SAF 2205 | Φ20mm,棒材 | 100 | 710 | 470 | 37 |
200 | 680 | 393 | 32 | ||
300 | 650 | 380 | 30 | ||
壁厚≤20mm,管材 | 100 | >630 | >370 | 一 | |
200 | >580 | >330 | 一 | ||
300 | >560 | >310 | 一 | ||
毛胚厚≤200mm,鍛件 | 100 | >630 | >365 | 一 | |
200 | >580 | >315 | 一 | ||
300 | >560 | >285 | 一 |
三、焊接(jie)性能
S32205雙相(xiang)不(bu)銹(xiu)鋼的(de)焊(han)(han)接(jie)(jie)(jie)性能良(liang)好,熱(re)裂紋傾向低,脆化傾向小。適宜采用(yong)(yong)(yong)SMAW、GTAW和(he)(he)SAW法進行焊(han)(han)接(jie)(jie)(jie);采用(yong)(yong)(yong)GTAW法焊(han)(han)接(jie)(jie)(jie)時(shi)需填絲;一般(ban)不(bu)需焊(han)(han)前預熱(re)和(he)(he)焊(han)(han)后熱(re)處理。為使焊(han)(han)縫(feng)和(he)(he)焊(han)(han)接(jie)(jie)(jie)HAZ能有(you)合(he)適的(de)奧氏體數量以保證焊(han)(han)縫(feng)和(he)(he)接(jie)(jie)(jie)頭(tou)有(you)滿意(yi)的(de)力學與(yu)耐蝕(shi)綜合(he)性能,焊(han)(han)接(jie)(jie)(jie)時(shi)必須注意(yi)線能量和(he)(he)層(ceng)間溫度。SAF 2204 與(yu) SAF 2304雙相(xiang)鋼使用(yong)(yong)(yong)的(de)是相(xiang)同的(de)焊(han)(han)絲和(he)(he)焊(han)(han)條。如(ru)果在(zai)非常苛(ke)刻的(de)介質中使用(yong)(yong)(yong)SAF 2205高(gao)腐蝕(shi)焊(han)(han)接(jie)(jie)(jie)接(jie)(jie)(jie)時(shi),要求采用(yong)(yong)(yong)焊(han)(han)接(jie)(jie)(jie)超(chao)級雙相(xiang)不(bu)銹(xiu)鋼SAF 2507 時(shi)使用(yong)(yong)(yong)的(de)25.10.4L、25.10.4LR和(he)(he)25.10.4LB焊(han)(han)絲和(he)(he)焊(han)(han)條。
四、冷熱加工性(xing)能
用于(yu)不(bu)銹鋼的成型操作同(tong)樣也適用于(yu)022Cr23Ni5Mo3N鋼種(zhong),但像深(shen)沖、深(shen)拉、旋壓等冷成型要比奧氏體不(bu)銹鋼困難。一般冷變形超過10%,需要固溶退火處理。
S32205 雙相(xiang)不銹鋼即可冷(leng)彎(wan)也可熱彎(wan),冷(leng)彎(wan)后一般不需(xu)熱處(chu)(chu)理,但(dan)彎(wan)曲超過20%變形量或使用(yong)條件有產生應力腐蝕(shi)危險時,則采取(qu)固(gu)溶退火處(chu)(chu)理。熱成型如(ru)熱彎(wan)應在1150~950℃溫度范圍內進(jin)(jin)行,低于950℃會(hui)進(jin)(jin)入σ相(xiang)脆性(xing)范圍,熱成型后應進(jin)(jin)行固(gu)溶退火處(chu)(chu)理。
固溶退火制度為(wei)1020~1100℃加(jia)熱快冷,此也(ye)可用于消除應力(li)處(chu)理(li),在(zai)特殊情況下也(ye)可采(cai)用550~600℃消除應力(li)處(chu)理(li)。
五、材料應用(yong)
S32205 雙相(xiang)(xiang)不銹(xiu)(xiu)鋼是在(zai)所有(you)雙相(xiang)(xiang)不銹(xiu)(xiu)鋼中應(ying)用(yong)最多的(de)一個鋼種,應(ying)用(yong)范圍十分廣(guang)泛,主要用(yong)在(zai)酸(suan)性油、氣井生(sheng)產,還有(you)煉油、紙漿、化(hua)工、化(hua)肥(fei)以及石油化(hua)工等領域(yu),大(da)多數用(yong)其(qi)制造熱交換器(qi)、冷凝(ning)冷卻器(qi)等易產生(sheng)點蝕和應(ying)力腐(fu)蝕的(de)受壓設備(bei),在(zai)許多情(qing)況(kuang)下用(yong)來代替304L、316L奧(ao)氏(shi)體不銹(xiu)(xiu)鋼。近(jin)年(nian)海(hai)上化(hua)學品儲罐運輸船(chuan)是雙相(xiang)(xiang)不銹(xiu)(xiu)鋼的(de)最大(da)用(yong)戶,消(xiao)費(fei)量約占雙相不銹鋼熱軋板產量的50%。如今2205雙相鋼已取代 316L 和 317L 不銹鋼,成為海水化學產品運輸船儲罐的標準用材。中國2001年建造的第一條船已下水使用,2205雙相不銹鋼板的消耗量達到1400噸。此時在建筑業,如造橋和做海邊道路上的扶欄和燈柱。在建筑基礎設施,如做過街天橋的鋼筋等。中國采用SAF 2205 和 Q345C 復合板已在長江三峽工程中用于沖砂管道、泄洪深孔埋件和襯砌等。