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雙相不銹鋼 | Duplex steel

雙相不銹鋼是指在它固溶組織中的鐵素體相和奧氏體相約各占一半,一般最少相含量也需要達(dá)到30%。因此它兼有鐵素體不銹鋼和奧氏體不銹鋼的性能特點(diǎn)。雙相不銹鋼已廣泛地應(yīng)用于各工業(yè)領(lǐng)域,諸如紙漿和造紙、陸上和海上的油氣工業(yè)、化學(xué)加工工業(yè)、運(yùn)輸業(yè)(化學(xué)品船和槽罐車)、制藥和食品工業(yè)以及建筑業(yè)等。多用制反應(yīng)容器,各工業(yè)設(shè)備和輸送管道等。在大多數(shù)應(yīng)用中,雙相不銹鋼被認(rèn)為是具有成本效益的材料,填補(bǔ)了普通奧氏體不銹鋼和高合金奧氏體不銹鋼之間的空白。

產(chǎn)品分類 / 用途

022Cr22Ni5Mo3N (S31803/S22253)

 

   (022Cr22Ni5Mo3N ) S22253 / S31803 雙相不銹鋼是瑞典開發(fā)了 3RE60 雙相不銹鋼之后,又針對(duì)油氣工業(yè)管線材首先開發(fā)出了SAF 2205 鋼,納入了ASTM A789、A790、A240、A276 等標(biāo)準(zhǔn),美國牌號(hào)為UNS S31803;20世紀(jì)80年代后,各國相繼開發(fā)類似鋼種,并納入標(biāo)準(zhǔn)。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(jìn)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(qū)間,ASTM 專門為這兩個(gè)鋼制訂了冶金產(chǎn)品有害金屬間相的檢驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)(ASTM A923-98)。中國在20世紀(jì)80年代也開始研制相當(dāng)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(yīng)力腐蝕性能優(yōu)于304L、316L奧氏體不銹鋼及18-5Mo型雙相不銹鋼??蛇M(jìn)行冷、熱加工成型,焊接性能良好,該鋼適用作結(jié)構(gòu)材料,是目前世界在雙相不銹鋼中應(yīng)用最普遍的牌號(hào)。


  美國UNS: S31803    中國牌號(hào):022Cr22Ni5M3N    統(tǒng)一數(shù)字代號(hào):S22253        二者化學(xué)成分區(qū)別:S31803 :(鉻:21.0~23.0 、氮:0.08~0.20)

  美國UNS: S32205    中國牌號(hào):022Cr23Ni5M3N    統(tǒng)一數(shù)字代號(hào):S22053        二者化學(xué)成分區(qū)別:S32205 :(鉻:22.0~23.0 、氮:0.14~0.20)

    

一、化學(xué)成分及顯微組織


022Cr22Ni5Mo3N(S31803) 雙相不銹鋼化學(xué)成分
鋼種
022Cr22Ni5Mo3N≤0.03≤1.0≤2.0≤0.03≤0.03521.0~23.05.5~6.52.5~3.50.1~0.2
SAF 2205≤0.03≤1.0≤2.0≤0.02≤0.030225.53.20.18
W-Nr. 1.4462≤0.03≤1.0≤2.0≤0.015≤0.03521.0~23.04.5~6.52.5~3.50.10~0.22
UNS S31803≤0.03≤1.0≤2.0≤0.02≤0.03021.0~23.04.5~6.52.5~3.50.08~0.20
UNS S32205≤0.031.0 ≤2.0≤0.02≤0.03022.0~23.04.5~6.53.0~3.50.14~0.20


  00Cr22Ni5Mo3N 雙相鋼在固溶狀態(tài)(1020 ~1100℃水冷)下鐵素體數(shù)量約為40%~50%,隨著溫度的升高鐵素體量逐漸增加,并且晶粒成等軸狀,至1300℃時(shí)此鋼仍保留一定量的γ相。鋼在350~975℃范圍加熱后有Cr2N、σ、χ、αˊ相的析出。


二、力學(xué)性能


S31803雙相不銹鋼室溫力學(xué)性能
鋼種產(chǎn)品規(guī)格溫度抗拉強(qiáng)度屈服強(qiáng)度延伸率
MPaMPa%
022Cr22Ni5Mo3N

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












S31803雙相不銹鋼高溫力學(xué)性能
鋼種產(chǎn)品規(guī)格溫度抗拉強(qiáng)度屈服強(qiáng)度延伸率
MPaMPa%
022Cr22Ni5Mo3N


SAF 2205
Φ20mm,棒材10071047037
20068039332
30065038030





壁厚≤20mm,管材100>630>370
200>580>330
300>560>310





毛胚厚≤200mm,鍛件100>630>365
200>580>315
300>560>285


三、焊接性能

 

  S31803雙相不銹鋼的焊接性能良好,熱裂紋傾向低,脆化傾向小。適宜采用SMAW、GTAW和SAW法進(jìn)行焊接;采用GTAW法焊接時(shí)需填絲;一般不需焊前預(yù)熱和焊后熱處理。為使焊縫和焊接HAZ能有合適的奧氏體數(shù)量以保證焊縫和接頭有滿意的力學(xué)與耐蝕綜合性能,焊接時(shí)必須注意線能量和層間溫度。SAF 2204 與 SAF 2304雙相鋼使用的是相同的焊絲和焊條。如果在非??量痰慕橘|(zhì)中使用SAF 2205高腐蝕焊接接時(shí),要求采用焊接超級(jí)雙相不銹鋼SAF 2507 時(shí)使用的25.10.4L、25.10.4LR和25.10.4LB焊絲和焊條。


四、冷熱加工性能


  用于不銹鋼的成型操作同樣也適用于022Cr22Ni5Mo3N鋼種,但像深沖、深拉、旋壓等冷成型要比奧氏體不銹鋼困難。一般冷變形超過10%,需要固溶退火處理。


  S31803 雙相不銹鋼即可冷彎也可熱彎,冷彎后一般不需熱處理,但彎曲超過20%變形量或使用條件有產(chǎn)生應(yīng)力腐蝕危險(xiǎn)時(shí),則采取固溶退火處理。熱成型如熱彎應(yīng)在1150~950℃溫度范圍內(nèi)進(jìn)行,低于950℃會(huì)進(jìn)入σ相脆性范圍,熱成型后應(yīng)進(jìn)行固溶退火處理。


  固溶退火制度為1020~1100℃加熱快冷,此也可用于消除應(yīng)力處理,在特殊情況下也可采用550~600℃消除應(yīng)力處理。


五、材料應(yīng)用


   S31803 雙相不銹鋼是在所有雙相不銹鋼中應(yīng)用最多的一個(gè)鋼種,應(yīng)用范圍十分廣泛,主要用在酸性油、氣井生產(chǎn),還有煉油、紙漿、化工、化肥以及石油化工等領(lǐng)域,大多數(shù)用其制造熱交換器、冷凝冷卻器等易產(chǎn)生點(diǎn)蝕和應(yīng)力腐蝕的受壓設(shè)備,在許多情況下用來代替 304L、316L 奧氏體不銹鋼。近年海上化學(xué)品儲(chǔ)罐運(yùn)輸船是雙相不銹鋼的最大用戶,消費(fèi)量約占雙相不銹鋼熱軋板產(chǎn)量的50%。如今2205雙相鋼已取代 316L 和 317L 不銹鋼,成為海水化學(xué)產(chǎn)品運(yùn)輸船儲(chǔ)罐的標(biāo)準(zhǔn)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(dá)到1400噸。此時(shí)在建筑業(yè),如造橋和做海邊道路上的扶欄和燈柱。在建筑基礎(chǔ)設(shè)施,如做過街天橋的鋼筋等。中國采用SAF 2205 和 Q345C 復(fù)合板已在長(zhǎng)江三峽工程中用于沖砂管道、泄洪深孔埋件和襯砌等。