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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。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,雙相不銹鋼被認為是具有成本效益的材料,填補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

022Cr23Ni5Mo3N (S32205/S22053)


  (022Cr23Ni5Mo3N ) S22053 / S32205 雙相不銹鋼是瑞典開發(fā)了 3RE60 雙相不銹鋼之后,又針對油氣工業(yè)管線材首先開發(fā)出了SAF 2205鋼,納入了ASTM A789、A790、A240、A276 等標準,美國牌號為UNS S31803;20世紀80年代后,各國相繼開發(fā)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(qū)間,ASTM 專門為這兩個鋼制訂了冶金產(chǎn)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(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304L316L奧氏體不銹鋼及18-5Mo型雙相不銹鋼??蛇M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。


  美國UNS: S31803    中國牌號:022Cr22Ni5M3N    統(tǒng)一數(shù)字代號: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:022Cr23Ni5M3N    統(tǒng)一數(shù)字代號: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


022Cr23Ni5Mo3N(S32205) 雙相不銹鋼化學(xué)成分
鋼種
00Cr22Ni5Mo3N≤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


  022Cr23Ni5Mo3N 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


2205雙相不銹鋼室溫力學(xué)性能
鋼種產(chǎn)品規(guī)格溫度抗拉強度屈服強度延伸率
MPaMPa%
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雙相不銹鋼高溫力學(xué)性能
鋼種產(chǎn)品規(guī)格溫度抗拉強度屈服強度延伸率
MPaMPa%
022Cr23Ni5Mo3N


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

 

  S32205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法進行焊接;采用GTAW法焊接時需填絲;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。如果在非常苛刻的介質(zhì)中使用SAF 2205高腐蝕焊接接時,要求采用焊接超級雙相不銹鋼SAF 2507 時使用的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022Cr23Ni5Mo3N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。


  S32205 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)力腐蝕危險時,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)進行,低于950℃會進入σ相脆性范圍,熱成型后應(yīng)進行固溶退火處理。


  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


   S32205 雙相不銹鋼是在所有雙相不銹鋼中應(yīng)用最多的一個鋼種,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)品儲罐運輸船是雙相不銹鋼的最大用戶,消費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(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)合板已在長江三峽工程中用于沖砂管道、泄洪深孔埋件和襯砌等。



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