雙(shuang)相(xiang)不(bu)銹(xiu)鋼(gang)是指在(zai)(zai)它固溶(rong)組織中(zhong)的(de)鐵素(su)(su)體(ti)相(xiang)和(he)奧(ao)(ao)氏體(ti)相(xiang)約各(ge)(ge)占一(yi)半,一(yi)般最(zui)少(shao)相(xiang)含(han)量也(ye)需要達(da)到(dao)30%。因此它兼有鐵素(su)(su)體(ti)不(bu)銹(xiu)鋼(gang)和(he)奧(ao)(ao)氏體(ti)不(bu)銹(xiu)鋼(gang)的(de)性能特點。雙(shuang)相(xiang)不(bu)銹(xiu)鋼(gang)已廣泛地(di)應用于各(ge)(ge)工業領(ling)域,諸(zhu)如(ru)紙漿和(he)造紙、陸上和(he)海上的(de)油氣工業、化學(xue)加工工業、運輸業(化學(xue)品船和(he)槽罐車)、制(zhi)藥(yao)和(he)食品工業以(yi)及建筑業等。多(duo)用制(zhi)反應容器,各(ge)(ge)工業設備和(he)輸送管道等。在(zai)(zai)大多(duo)數應用中(zhong),雙(shuang)相(xiang)不(bu)銹(xiu)鋼(gang)被認為是具有成本(ben)效益的(de)材料,填補了普(pu)通奧(ao)(ao)氏體(ti)不(bu)銹(xiu)鋼(gang)和(he)高合金(jin)奧(ao)(ao)氏體(ti)不(bu)銹(xiu)鋼(gang)之間的(de)空(kong)白。
(022Cr23Ni5Mo3N ) S22053 / S32205 雙(shuang)相不銹鋼(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。
美國UNS: S31803 中國牌號:022Cr22Ni5M3N 統一數字(zi)代號:S22253 二(er)者(zhe)化學成(cheng)分區(qu)別:S31803 :(鉻:21.0~23.0 、氮:0.08~0.20)
美國UNS: S32205 中(zhong)國牌號(hao):022Cr23Ni5M3N 統一數字代號(hao):S22053 二者(zhe)化學成分區別:S32205 :(鉻:22.0~23.0 、氮:0.14~0.20)
一、化(hua)學成分(fen)及顯(xian)微(wei)組織(zhi)
022Cr23Ni5Mo3N(S32205) 雙相不銹(xiu)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(shuang)相鋼在(zai)固溶狀態(1020 ~1100℃水冷)下(xia)鐵素(su)體數量(liang)約為40%~50%,隨(sui)著溫度的(de)升高鐵素(su)體量(liang)逐漸增加,并且晶粒成等軸(zhou)狀,至1300℃時此(ci)鋼仍保留一定(ding)量(liang)的(de)γ相。鋼在(zai)350~975℃范圍加熱(re)后有Cr2N、σ、χ、αˊ相的(de)析出。
二、力學性能
2205雙相不(bu)銹(xiu)鋼室溫力學性能(neng) | |||||
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雙相不銹鋼高溫力學性能 | |||||
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 | 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(han)接性能
S32205雙相(xiang)不銹(xiu)鋼的(de)(de)(de)焊(han)(han)(han)(han)(han)(han)接(jie)(jie)性能(neng)良好,熱裂(lie)紋傾(qing)(qing)向低(di),脆化(hua)傾(qing)(qing)向小。適宜采(cai)(cai)用(yong)SMAW、GTAW和(he)(he)(he)(he)SAW法進行焊(han)(han)(han)(han)(han)(han)接(jie)(jie);采(cai)(cai)用(yong)GTAW法焊(han)(han)(han)(han)(han)(han)接(jie)(jie)時(shi)需填絲(si);一(yi)般不需焊(han)(han)(han)(han)(han)(han)前預熱和(he)(he)(he)(he)焊(han)(han)(han)(han)(han)(han)后熱處理。為(wei)使焊(han)(han)(han)(han)(han)(han)縫和(he)(he)(he)(he)焊(han)(han)(han)(han)(han)(han)接(jie)(jie)HAZ能(neng)有(you)合(he)適的(de)(de)(de)奧氏體數量以保證焊(han)(han)(han)(han)(han)(han)縫和(he)(he)(he)(he)接(jie)(jie)頭有(you)滿意的(de)(de)(de)力學與耐蝕綜合(he)性能(neng),焊(han)(han)(han)(han)(han)(han)接(jie)(jie)時(shi)必須注意線能(neng)量和(he)(he)(he)(he)層(ceng)間溫度。SAF 2204 與 SAF 2304雙相(xiang)鋼使用(yong)的(de)(de)(de)是相(xiang)同的(de)(de)(de)焊(han)(han)(han)(han)(han)(han)絲(si)和(he)(he)(he)(he)焊(han)(han)(han)(han)(han)(han)條。如果(guo)在(zai)非常苛刻的(de)(de)(de)介(jie)質中(zhong)使用(yong)SAF 2205高腐蝕焊(han)(han)(han)(han)(han)(han)接(jie)(jie)接(jie)(jie)時(shi),要求采(cai)(cai)用(yong)焊(han)(han)(han)(han)(han)(han)接(jie)(jie)超級(ji)雙相(xiang)不銹(xiu)鋼SAF 2507 時(shi)使用(yong)的(de)(de)(de)25.10.4L、25.10.4LR和(he)(he)(he)(he)25.10.4LB焊(han)(han)(han)(han)(han)(han)絲(si)和(he)(he)(he)(he)焊(han)(han)(han)(han)(han)(han)條。
四、冷(leng)熱(re)加工性能
用于不(bu)銹(xiu)鋼的成(cheng)型操作(zuo)同樣也適(shi)用于022Cr23Ni5Mo3N鋼種(zhong),但像深沖(chong)、深拉、旋壓等冷成(cheng)型要比奧氏體不(bu)銹(xiu)鋼困難。一般冷變形(xing)超(chao)過10%,需要固溶(rong)退(tui)火處理(li)。
S32205 雙相不銹(xiu)鋼即可冷彎(wan)也可熱彎(wan),冷彎(wan)后一般不需(xu)熱處(chu)理(li),但彎(wan)曲超過20%變形量(liang)或使用條件(jian)有產生(sheng)應(ying)力腐蝕危險(xian)時,則采(cai)取固溶退火處(chu)理(li)。熱成型如熱彎(wan)應(ying)在1150~950℃溫度范(fan)圍(wei)(wei)內進行,低于950℃會進入σ相脆性范(fan)圍(wei)(wei),熱成型后應(ying)進行固溶退火處(chu)理(li)。
固溶退火制度(du)為1020~1100℃加(jia)熱快冷,此也(ye)可(ke)用于消(xiao)除(chu)(chu)應力處理,在特殊(shu)情況下也(ye)可(ke)采(cai)用550~600℃消(xiao)除(chu)(chu)應力處理。
五(wu)、材料應(ying)用
S32205 雙相(xiang)不(bu)(bu)銹(xiu)鋼(gang)是在(zai)所有雙相(xiang)不(bu)(bu)銹(xiu)鋼(gang)中應用(yong)(yong)(yong)最多(duo)的一個鋼(gang)種(zhong),應用(yong)(yong)(yong)范圍(wei)十分(fen)廣泛,主要用(yong)(yong)(yong)在(zai)酸(suan)性油、氣(qi)井生產,還(huan)有煉油、紙(zhi)漿(jiang)、化(hua)(hua)工、化(hua)(hua)肥以及石油化(hua)(hua)工等領(ling)域,大多(duo)數用(yong)(yong)(yong)其制造(zao)熱交(jiao)換器、冷凝冷卻(que)器等易(yi)產生點(dian)蝕和(he)應力腐蝕的受壓(ya)設備,在(zai)許(xu)多(duo)情況下用(yong)(yong)(yong)來代替(ti)304L、316L奧(ao)氏體不(bu)(bu)銹(xiu)鋼(gang)。近年海上化(hua)(hua)學品儲罐運輸船是雙相(xiang)不(bu)(bu)銹(xiu)鋼(gang)的最大用(yong)(yong)(yong)戶(hu),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。