
雙(shuang)相(xiang)(xiang)不(bu)銹(xiu)(xiu)(xiu)鋼(gang)(gang)是(shi)指(zhi)在(zai)它(ta)固(gu)溶組織中(zhong)的(de)鐵素(su)體(ti)(ti)相(xiang)(xiang)和奧氏(shi)(shi)體(ti)(ti)相(xiang)(xiang)約各(ge)占一(yi)半,一(yi)般(ban)最少(shao)相(xiang)(xiang)含量也需(xu)要達到30%。因此它(ta)兼有(you)鐵素(su)體(ti)(ti)不(bu)銹(xiu)(xiu)(xiu)鋼(gang)(gang)和奧氏(shi)(shi)體(ti)(ti)不(bu)銹(xiu)(xiu)(xiu)鋼(gang)(gang)的(de)性(xing)能特點(dian)。雙(shuang)相(xiang)(xiang)不(bu)銹(xiu)(xiu)(xiu)鋼(gang)(gang)已廣泛(fan)地應(ying)用于各(ge)工(gong)(gong)(gong)業領域,諸如紙(zhi)漿(jiang)和造紙(zhi)、陸上和海上的(de)油氣工(gong)(gong)(gong)業、化(hua)學加工(gong)(gong)(gong)工(gong)(gong)(gong)業、運(yun)輸業(化(hua)學品(pin)船(chuan)和槽(cao)罐車)、制(zhi)(zhi)藥和食品(pin)工(gong)(gong)(gong)業以(yi)及建筑業等(deng)。多(duo)用制(zhi)(zhi)反應(ying)容器,各(ge)工(gong)(gong)(gong)業設備(bei)和輸送(song)管道等(deng)。在(zai)大多(duo)數應(ying)用中(zhong),雙(shuang)相(xiang)(xiang)不(bu)銹(xiu)(xiu)(xiu)鋼(gang)(gang)被認為是(shi)具(ju)有(you)成(cheng)本效益(yi)的(de)材料(liao),填補了普通奧氏(shi)(shi)體(ti)(ti)不(bu)銹(xiu)(xiu)(xiu)鋼(gang)(gang)和高合金(jin)奧氏(shi)(shi)體(ti)(ti)不(bu)銹(xiu)(xiu)(xiu)鋼(gang)(gang)之(zhi)間的(de)空白。
(022Cr23Ni5Mo3N ) S22053 / S32205 雙相不銹(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(hao):022Cr22Ni5M3N 統(tong)一數字代(dai)號(hao):S22253 二者(zhe)化學成(cheng)分(fen)區(qu)別(bie):S31803 :(鉻:21.0~23.0 、氮:0.08~0.20)
美(mei)國UNS: S32205 中國牌(pai)號:022Cr23Ni5M3N 統一數字代號:S22053 二(er)者化(hua)學成分(fen)區別(bie):S32205 :(鉻:22.0~23.0 、氮:0.14~0.20)
一(yi)、化學(xue)成分及顯微組織
| 022Cr23Ni5Mo3N(S32205) 雙(shuang)相不銹鋼(gang)化(hua)學(xue)成(cheng)分 | |||||||||
| 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(shuang)相鋼(gang)在(zai)固溶(rong)狀態(1020 ~1100℃水冷)下鐵素(su)體數量(liang)約為40%~50%,隨著(zhu)溫度的升高鐵素(su)體量(liang)逐漸增(zeng)加,并且晶粒成等軸狀,至1300℃時此鋼(gang)仍保留一定量(liang)的γ相。鋼(gang)在(zai)350~975℃范(fan)圍加熱后有Cr2N、σ、χ、αˊ相的析出。
二、力學性能
| 2205雙相不銹鋼室溫力學性能 | |||||
| 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)鋼高溫力(li)學(xue)性(xing)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、焊接性能
S32205雙(shuang)相(xiang)(xiang)不(bu)(bu)銹(xiu)鋼(gang)的(de)焊接(jie)(jie)性能良好,熱(re)裂(lie)紋(wen)傾向低,脆(cui)化傾向小。適宜(yi)采用(yong)(yong)SMAW、GTAW和(he)SAW法進行焊接(jie)(jie);采用(yong)(yong)GTAW法焊接(jie)(jie)時需(xu)填絲(si);一般(ban)不(bu)(bu)需(xu)焊前預熱(re)和(he)焊后熱(re)處理。為(wei)使焊縫(feng)和(he)焊接(jie)(jie)HAZ能有合適的(de)奧氏體數量(liang)以保證焊縫(feng)和(he)接(jie)(jie)頭有滿意的(de)力學與耐(nai)蝕綜合性能,焊接(jie)(jie)時必(bi)須注(zhu)意線能量(liang)和(he)層(ceng)間溫(wen)度。SAF 2204 與 SAF 2304雙(shuang)相(xiang)(xiang)鋼(gang)使用(yong)(yong)的(de)是(shi)相(xiang)(xiang)同(tong)的(de)焊絲(si)和(he)焊條。如(ru)果在非常苛刻的(de)介質中使用(yong)(yong)SAF 2205高腐蝕焊接(jie)(jie)接(jie)(jie)時,要求采用(yong)(yong)焊接(jie)(jie)超級(ji)雙(shuang)相(xiang)(xiang)不(bu)(bu)銹(xiu)鋼(gang)SAF 2507 時使用(yong)(yong)的(de)25.10.4L、25.10.4LR和(he)25.10.4LB焊絲(si)和(he)焊條。
四(si)、冷熱加(jia)工性能(neng)
用于不銹鋼(gang)的成型操(cao)作(zuo)同樣也適用于022Cr23Ni5Mo3N鋼(gang)種,但(dan)像深沖、深拉(la)、旋壓等冷(leng)成型要比奧氏體不銹鋼(gang)困(kun)難。一般冷(leng)變形超過(guo)10%,需要固溶退火處(chu)理。
S32205 雙相不銹(xiu)鋼即(ji)可(ke)冷彎(wan)也可(ke)熱(re)(re)彎(wan),冷彎(wan)后一般不需熱(re)(re)處理(li),但彎(wan)曲超過(guo)20%變形量或使(shi)用條件(jian)有產生應力腐蝕危險時(shi),則采取固溶退火(huo)處理(li)。熱(re)(re)成型(xing)如(ru)熱(re)(re)彎(wan)應在1150~950℃溫度范圍(wei)內進行,低于(yu)950℃會進入(ru)σ相脆性(xing)范圍(wei),熱(re)(re)成型(xing)后應進行固溶退火(huo)處理(li)。
固溶退火制(zhi)度為1020~1100℃加(jia)熱快冷,此也可用(yong)于消(xiao)除應力處理(li),在特殊情(qing)況下也可采用(yong)550~600℃消(xiao)除應力處理(li)。
五、材料應用(yong)
S32205 雙相不(bu)銹(xiu)鋼(gang)是在(zai)所有雙相不(bu)銹(xiu)鋼(gang)中(zhong)應(ying)(ying)用(yong)(yong)最(zui)多(duo)的一個鋼(gang)種(zhong),應(ying)(ying)用(yong)(yong)范圍十(shi)分廣泛,主要用(yong)(yong)在(zai)酸(suan)性油(you)、氣井(jing)生(sheng)產(chan),還有煉油(you)、紙漿、化(hua)工、化(hua)肥以及石油(you)化(hua)工等領域,大多(duo)數用(yong)(yong)其制造熱交換器、冷凝冷卻器等易產(chan)生(sheng)點(dian)蝕(shi)和應(ying)(ying)力腐蝕(shi)的受壓設備,在(zai)許多(duo)情況下用(yong)(yong)來代替304L、316L奧(ao)氏體不(bu)銹(xiu)鋼(gang)。近年海上化(hua)學品(pin)儲罐運輸船是雙相不(bu)銹(xiu)鋼(gang)的最(zui)大用(yong)(yong)戶,消費量約(yue)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。
