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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用于各工業(yè)領域，諸如紙漿和造紙、陸上和海上的油氣工業(yè)、化學加工工業(yè)、運輸業(yè)（化學品船和槽罐車）、制藥和食品工業(yè)以及建筑業(yè)等。多用制反應容器，各工業(yè)設備和輸送管道等。在大多數(shù)應用中，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(yōu)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(jié)構(gòu)材料，是目前世界在雙相不銹鋼中應用最普遍的牌號。


  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        二者化學成分區(qū)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≤0.03521.0～23.05.5～6.52.5～3.50.1～0.2
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、力學性能


2205雙相不銹鋼室溫力學性能
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)生應力腐蝕危險時，則采取固溶退火處理。熱成型如熱彎應在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，此也可用于消除應力處理，在特殊情況下也可采用550～600℃消除應力處理。


五、材料應用


   S32205 雙相不銹鋼是在所有雙相不銹鋼中應用最多的一個鋼種，應用范圍十分廣泛，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)生點蝕和應力腐蝕的受壓設備，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。