雙相(xiang)不(bu)銹鋼(gang)是(shi)指在它固溶組織中(zhong)的鐵(tie)素(su)體相(xiang)和奧氏(shi)體相(xiang)約各(ge)占一(yi)半,一(yi)般最少相(xiang)含量也需(xu)要達到30%。因此它兼有鐵(tie)素(su)體不(bu)銹鋼(gang)和奧氏(shi)體不(bu)銹鋼(gang)的性能特(te)點。雙相(xiang)不(bu)銹鋼(gang)已廣泛地應用于各(ge)工(gong)業(ye)領(ling)域,諸如(ru)紙漿和造紙、陸上(shang)和海上(shang)的油氣工(gong)業(ye)、化學(xue)加(jia)工(gong)工(gong)業(ye)、運輸業(ye)(化學(xue)品船和槽罐車)、制藥(yao)和食品工(gong)業(ye)以及建(jian)筑業(ye)等(deng)。多用制反應容器(qi),各(ge)工(gong)業(ye)設備和輸送管道(dao)等(deng)。在大多數(shu)應用中(zhong),雙相(xiang)不(bu)銹鋼(gang)被認為是(shi)具有成本效益的材料,填補了普通奧氏(shi)體不(bu)銹鋼(gang)和高合(he)金奧氏(shi)體不(bu)銹鋼(gang)之(zhi)間的空(kong)白。
(022Cr23Ni5Mo3N ) S22053 / S32205 雙相不(bu)銹鋼(gang)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(mei)國UNS: S31803 中國牌號(hao):022Cr22Ni5M3N 統一(yi)數字(zi)代號(hao):S22253 二者化學成(cheng)分(fen)區別:S31803 :(鉻:21.0~23.0 、氮:0.08~0.20)
美國UNS: S32205 中國牌號:022Cr23Ni5M3N 統一數字(zi)代號:S22053 二者(zhe)化(hua)學成分區別:S32205 :(鉻:22.0~23.0 、氮:0.14~0.20)
一、化學成分及顯微組織
022Cr23Ni5Mo3N(S32205) 雙相不銹鋼化學成分 | |||||||||
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 雙相鋼在(zai)固溶狀(zhuang)態(1020 ~1100℃水冷)下鐵素(su)體數(shu)量(liang)(liang)約為40%~50%,隨(sui)著溫度的升高鐵素(su)體量(liang)(liang)逐漸增加,并且晶粒(li)成等軸狀(zhuang),至1300℃時此(ci)鋼仍保留(liu)一定量(liang)(liang)的γ相。鋼在(zai)350~975℃范圍加熱后(hou)有Cr2N、σ、χ、αˊ相的析出。
二、力(li)學性能(neng)
2205雙相(xiang)不(bu)銹(xiu)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(shuang)相不銹(xiu)鋼高溫力(li)學性(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(jie)性能
S32205雙(shuang)相(xiang)不銹鋼(gang)的(de)(de)(de)焊(han)(han)接(jie)(jie)(jie)性能良(liang)好(hao),熱(re)裂紋傾向(xiang)低,脆化(hua)傾向(xiang)小。適宜采用(yong)(yong)(yong)SMAW、GTAW和SAW法進(jin)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(tian)絲(si);一般不需焊(han)(han)前預熱(re)和焊(han)(han)后熱(re)處理。為使焊(han)(han)縫和焊(han)(han)接(jie)(jie)(jie)HAZ能有合適的(de)(de)(de)奧氏體數量以保證(zheng)焊(han)(han)縫和接(jie)(jie)(jie)頭有滿意的(de)(de)(de)力學與耐蝕綜合性能,焊(han)(han)接(jie)(jie)(jie)時(shi)必須注意線能量和層間溫度。SAF 2204 與 SAF 2304雙(shuang)相(xiang)鋼(gang)使用(yong)(yong)(yong)的(de)(de)(de)是相(xiang)同的(de)(de)(de)焊(han)(han)絲(si)和焊(han)(han)條(tiao)。如果(guo)在非常苛刻的(de)(de)(de)介質中使用(yong)(yong)(yong)SAF 2205高腐蝕焊(han)(han)接(jie)(jie)(jie)接(jie)(jie)(jie)時(shi),要求(qiu)采用(yong)(yong)(yong)焊(han)(han)接(jie)(jie)(jie)超級(ji)雙(shuang)相(xiang)不銹鋼(gang)SAF 2507 時(shi)使用(yong)(yong)(yong)的(de)(de)(de)25.10.4L、25.10.4LR和25.10.4LB焊(han)(han)絲(si)和焊(han)(han)條(tiao)。
四、冷熱(re)加工性能
用于(yu)不銹(xiu)鋼(gang)的成型操作同樣也適用于(yu)022Cr23Ni5Mo3N鋼(gang)種(zhong),但(dan)像深沖、深拉、旋(xuan)壓等冷(leng)成型要比(bi)奧氏體不銹(xiu)鋼(gang)困難。一般冷(leng)變(bian)形超過10%,需(xu)要固(gu)溶退火處理。
S32205 雙相不銹鋼(gang)即可冷彎也可熱(re)(re)彎,冷彎后(hou)一般不需熱(re)(re)處理(li),但彎曲超過20%變形量或使用(yong)條(tiao)件有產生應力腐蝕危險時,則采取固(gu)(gu)溶(rong)退(tui)火處理(li)。熱(re)(re)成型如熱(re)(re)彎應在1150~950℃溫度范(fan)圍內進(jin)行,低于950℃會進(jin)入σ相脆性范(fan)圍,熱(re)(re)成型后(hou)應進(jin)行固(gu)(gu)溶(rong)退(tui)火處理(li)。
固(gu)溶退火制(zhi)度為1020~1100℃加熱(re)快冷,此也(ye)可用于(yu)消除應(ying)力處理,在特殊情況下也(ye)可采用550~600℃消除應(ying)力處理。
五、材料(liao)應用
S32205 雙相不(bu)(bu)銹(xiu)鋼(gang)是在(zai)所有雙相不(bu)(bu)銹(xiu)鋼(gang)中(zhong)應用(yong)(yong)最多的(de)(de)一個鋼(gang)種,應用(yong)(yong)范(fan)圍(wei)十分廣泛,主(zhu)要(yao)用(yong)(yong)在(zai)酸性油、氣(qi)井(jing)生產(chan),還有煉油、紙(zhi)漿、化(hua)工(gong)、化(hua)肥以(yi)及石油化(hua)工(gong)等領域,大多數用(yong)(yong)其(qi)制(zhi)造熱交換器、冷凝(ning)冷卻器等易產(chan)生點蝕和(he)應力腐蝕的(de)(de)受壓設備(bei),在(zai)許(xu)多情況(kuang)下用(yong)(yong)來(lai)代替304L、316L奧氏體(ti)不(bu)(bu)銹(xiu)鋼(gang)。近年海上化(hua)學品儲(chu)罐(guan)運輸船是雙相不(bu)(bu)銹(xiu)鋼(gang)的(de)(de)最大用(yong)(yong)戶,消費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。