隨著現(xiàn)代工業(yè)技術(shù)的發(fā)展,傳統(tǒng)的奧氏體型不銹鋼管暴露出它在晶間腐蝕、應(yīng)力腐蝕、點(diǎn)腐蝕和縫隙腐蝕等局部腐蝕方面的抵抗力不足,尤其是應(yīng)力腐蝕引起的斷裂,其危害性極大。這些問題限制了奧氏體不銹鋼在化工、煉油等工業(yè)中的更廣泛使用。自20世紀(jì)30年代以來,各國冶金工作者為解決奧氏體型不銹鋼管抗應(yīng)力腐蝕能力差的問題進(jìn)行了大量科研工作,在不銹鋼系列中開發(fā)出了新鋼種,如奧氏體-鐵素體型不銹鋼(簡稱雙相不銹鋼管)。這類鋼綜合了奧氏體型和鐵素體型不銹鋼管兩者的優(yōu)點(diǎn),具有良好的韌性、強(qiáng)度和焊接性,其中屈服強(qiáng)度可達(dá)普通不銹鋼管的2倍,其優(yōu)良的耐中性氯化物應(yīng)力腐蝕性能遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過18-8型不銹鋼,并具有良好的抗孔蝕和縫隙腐蝕的能力;同時(shí)該類鋼中鎳含量只有18-8型不銹鋼含鎳量的一半,有利于解決世界上工業(yè)用鎳資源的不足的問題,所以該類鋼一問世立即得到重視。20世紀(jì)60年代中期研制出的第一代雙相不銹鋼管的代表性鋼號為瑞典3RE60,它具有良好的焊接性和成形性,能廣泛代替304L(022Cr19Ni10)和316L (022Cr17Ni12Mo2)不銹鋼,用于工業(yè)用水熱交換器的管子,解決了奧氏體型不銹鋼管因氯離子而引起應(yīng)力腐蝕斷裂的事故。但是,由于該類鋼在焊接熱影響區(qū)易出現(xiàn)單相鐵素體組織,從而喪失雙相不銹鋼管的耐應(yīng)力腐蝕和耐晶間腐蝕的特征,尚難于全面推廣應(yīng)用。
20世紀(jì)70年代以來,隨著二次精煉技術(shù)AOD和VOD等方法的出現(xiàn)及普及應(yīng)用,不僅獲得了超低碳不銹鋼,同時(shí)還能精確控制鋼中氮元素的含量。氮作為奧氏體形成元素,對雙相不銹鋼管有重要作用。鋼中加入氮,其焊接接頭熱影響區(qū)在快速熱循環(huán)冷卻時(shí),能促進(jìn)高溫下形成的鐵素體逆轉(zhuǎn),得到足夠的奧氏體以維持必要的相平衡,從而提高焊接接頭的耐蝕性;氮還可以提高富氮奧氏體相的耐孔蝕能力,與富鉻、鉬的鐵素體相取得平衡,提高材料整體的耐孔蝕性能;氮還能減輕鉻、鎳等元素在兩相中分布的差異,降低選擇腐蝕的傾向性。正由于氮元素具有獨(dú)特的效果,加之鋼中易獲得的超低碳含量[w(C)≤0.03%],改進(jìn)了第一代雙相不銹鋼管的缺點(diǎn),使得新一代超低碳雙相不銹鋼能在焊接結(jié)構(gòu)中得到應(yīng)用。
我國從20世紀(jì)80年代開始,已將雙相不銹鋼作為一個獨(dú)立系列的鋼種與鐵素體型、馬氏體型和奧氏體型不銹鋼并列,共有七種牌號如022Cr19Ni5Mo3Si2N、12Cr19Ni5Ti和03Cr25Ni6Mo3Cu2N等。奧氏體-鐵素體型不銹鋼又稱雙相不銹鋼,它是由體積分?jǐn)?shù)為60%~40%的鐵素體加體積分?jǐn)?shù)為40%~60%奧氏體組成的。雙相不銹鋼與鐵素體型和奧氏體型不銹鋼的不同之處是,在熱處理過程中有相的轉(zhuǎn)變,即改變了兩相之間的比例關(guān)系。我國在煉油工業(yè)中使用雙相不銹鋼制作常減壓裝置、催化裂化裝置、延遲焦化裝置。在大氮肥、尿素裝置中,它作為二氧化碳壓縮機(jī)高、中、低三段列管式冷卻器管束的材料;在制鹽工業(yè)中,它又作為真空制鹽蒸發(fā)罐和內(nèi)熱式四效蒸發(fā)器、蒸發(fā)和加熱室的材料;現(xiàn)在輸油和天然氣的管路也大量采用雙相不銹鋼材料。雙相不銹鋼有可能部分取代奧氏體型不銹鋼,將有廣闊的發(fā)展前景。