
雙(shuang)相(xiang)(xiang)不銹(xiu)(xiu)鋼(gang)(gang)是(shi)指在它(ta)固溶組織中(zhong)的(de)鐵素體相(xiang)(xiang)和奧(ao)氏(shi)體相(xiang)(xiang)約各(ge)占一(yi)半,一(yi)般最少相(xiang)(xiang)含量也需(xu)要達到30%。因(yin)此它(ta)兼有(you)鐵素體不銹(xiu)(xiu)鋼(gang)(gang)和奧(ao)氏(shi)體不銹(xiu)(xiu)鋼(gang)(gang)的(de)性能特點。雙(shuang)相(xiang)(xiang)不銹(xiu)(xiu)鋼(gang)(gang)已廣泛地(di)應(ying)用于各(ge)工(gong)(gong)業(ye)(ye)領域,諸如(ru)紙漿和造(zao)紙、陸(lu)上和海上的(de)油(you)氣工(gong)(gong)業(ye)(ye)、化(hua)學加工(gong)(gong)工(gong)(gong)業(ye)(ye)、運輸業(ye)(ye)(化(hua)學品船(chuan)和槽罐車)、制藥和食品工(gong)(gong)業(ye)(ye)以及建(jian)筑業(ye)(ye)等。多用制反應(ying)容器,各(ge)工(gong)(gong)業(ye)(ye)設(she)備和輸送管道等。在大多數應(ying)用中(zhong),雙(shuang)相(xiang)(xiang)不銹(xiu)(xiu)鋼(gang)(gang)被認為是(shi)具有(you)成本效益的(de)材料,填補了普(pu)通奧(ao)氏(shi)體不銹(xiu)(xiu)鋼(gang)(gang)和高合(he)金(jin)奧(ao)氏(shi)體不銹(xiu)(xiu)鋼(gang)(gang)之(zhi)間的(de)空(kong)白。
(022Cr23Ni5Mo3N ) S22053 / S32205 雙相(xiang)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:022Cr22Ni5M3N 統一數字代號:S22253 二者化學成分區別:S31803 :(鉻:21.0~23.0 、氮:0.08~0.20)
美國UNS: S32205 中(zhong)國牌(pai)號(hao):022Cr23Ni5M3N 統一(yi)數字代(dai)號(hao):S22053 二者(zhe)化學成分區(qu)別:S32205 :(鉻:22.0~23.0 、氮:0.14~0.20)
一、化(hua)學成(cheng)分及(ji)顯微組織
| 022Cr23Ni5Mo3N(S32205) 雙相不銹鋼(gang)化學(xue)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(xiang)(xiang)鋼(gang)在固溶(rong)狀態(1020 ~1100℃水冷)下鐵素(su)體數量(liang)(liang)約為40%~50%,隨(sui)著溫度的(de)(de)升高鐵素(su)體量(liang)(liang)逐漸(jian)增加,并且晶粒成等軸(zhou)狀,至(zhi)1300℃時此鋼(gang)仍保(bao)留一定(ding)量(liang)(liang)的(de)(de)γ相(xiang)(xiang)。鋼(gang)在350~975℃范圍加熱后(hou)有(you)Cr2N、σ、χ、αˊ相(xiang)(xiang)的(de)(de)析出。
二、力(li)學(xue)性(xing)能
| 2205雙(shuang)相不銹(xiu)鋼室溫力學(xue)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)相不銹鋼(gang)高溫力學性(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雙相(xiang)不銹(xiu)鋼(gang)的(de)焊(han)(han)(han)(han)(han)接(jie)(jie)性能(neng)良好,熱(re)(re)裂紋(wen)傾向低,脆化傾向小。適(shi)宜采用(yong)SMAW、GTAW和(he)(he)SAW法進(jin)行(xing)焊(han)(han)(han)(han)(han)接(jie)(jie);采用(yong)GTAW法焊(han)(han)(han)(han)(han)接(jie)(jie)時需(xu)填絲(si);一般不需(xu)焊(han)(han)(han)(han)(han)前預熱(re)(re)和(he)(he)焊(han)(han)(han)(han)(han)后熱(re)(re)處理。為(wei)使(shi)(shi)焊(han)(han)(han)(han)(han)縫和(he)(he)焊(han)(han)(han)(han)(han)接(jie)(jie)HAZ能(neng)有(you)合(he)適(shi)的(de)奧氏體數(shu)量以保證焊(han)(han)(han)(han)(han)縫和(he)(he)接(jie)(jie)頭有(you)滿意的(de)力學與(yu)耐蝕綜合(he)性能(neng),焊(han)(han)(han)(han)(han)接(jie)(jie)時必(bi)須注(zhu)意線(xian)能(neng)量和(he)(he)層間溫度。SAF 2204 與(yu) SAF 2304雙相(xiang)鋼(gang)使(shi)(shi)用(yong)的(de)是相(xiang)同(tong)的(de)焊(han)(han)(han)(han)(han)絲(si)和(he)(he)焊(han)(han)(han)(han)(han)條。如果在非常苛刻的(de)介質中使(shi)(shi)用(yong)SAF 2205高(gao)腐蝕焊(han)(han)(han)(han)(han)接(jie)(jie)接(jie)(jie)時,要求采用(yong)焊(han)(han)(han)(han)(han)接(jie)(jie)超級雙相(xiang)不銹(xiu)鋼(gang)SAF 2507 時使(shi)(shi)用(yong)的(de)25.10.4L、25.10.4LR和(he)(he)25.10.4LB焊(han)(han)(han)(han)(han)絲(si)和(he)(he)焊(han)(han)(han)(han)(han)條。
四(si)、冷熱加(jia)工性能(neng)
用(yong)(yong)于不銹(xiu)鋼(gang)(gang)的成(cheng)型(xing)(xing)操作同(tong)樣也適用(yong)(yong)于022Cr23Ni5Mo3N鋼(gang)(gang)種,但(dan)像(xiang)深沖、深拉、旋壓等冷(leng)成(cheng)型(xing)(xing)要(yao)比奧(ao)氏體不銹(xiu)鋼(gang)(gang)困(kun)難(nan)。一般(ban)冷(leng)變形超過(guo)10%,需(xu)要(yao)固溶退火處理(li)。
S32205 雙相(xiang)不銹鋼即可(ke)冷(leng)(leng)彎(wan)也可(ke)熱彎(wan),冷(leng)(leng)彎(wan)后(hou)一般不需熱處理(li),但彎(wan)曲超過20%變形(xing)量或使用(yong)條(tiao)件有產生應(ying)力腐(fu)蝕危險時,則采(cai)取固溶(rong)退火處理(li)。熱成(cheng)型(xing)(xing)如熱彎(wan)應(ying)在1150~950℃溫(wen)度范(fan)圍內(nei)進(jin)行(xing),低于950℃會進(jin)入σ相(xiang)脆性范(fan)圍,熱成(cheng)型(xing)(xing)后(hou)應(ying)進(jin)行(xing)固溶(rong)退火處理(li)。
固溶退火制度為1020~1100℃加熱快(kuai)冷,此也可用于消除應力(li)處(chu)理(li),在特殊情(qing)況(kuang)下也可采(cai)用550~600℃消除應力(li)處(chu)理(li)。
五、材料應用
S32205 雙(shuang)相不銹(xiu)鋼(gang)(gang)是在(zai)所有(you)(you)雙(shuang)相不銹(xiu)鋼(gang)(gang)中應(ying)用(yong)(yong)最多(duo)的一個(ge)鋼(gang)(gang)種,應(ying)用(yong)(yong)范圍十(shi)分廣泛,主要(yao)用(yong)(yong)在(zai)酸(suan)性油、氣井生產(chan),還有(you)(you)煉(lian)油、紙(zhi)漿、化(hua)工、化(hua)肥(fei)以及石(shi)油化(hua)工等(deng)(deng)領域,大多(duo)數用(yong)(yong)其(qi)制造熱(re)交(jiao)換(huan)器、冷凝冷卻器等(deng)(deng)易產(chan)生點蝕和應(ying)力腐蝕的受壓設(she)備,在(zai)許多(duo)情況下用(yong)(yong)來代替304L、316L奧氏體不銹(xiu)鋼(gang)(gang)。近(jin)年海上(shang)化(hua)學品儲罐(guan)運輸(shu)船是雙(shuang)相不銹(xiu)鋼(gang)(gang)的最大用(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。
