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雙相不銹鋼 | Duplex steel

雙相不(bu)(bu)銹(xiu)鋼(gang)是(shi)指(zhi)在(zai)它固溶組(zu)織(zhi)中的(de)鐵素體(ti)(ti)(ti)(ti)相和(he)(he)奧氏體(ti)(ti)(ti)(ti)相約各(ge)占一半,一般最(zui)少相含量也需要達(da)到30%。因此它兼有(you)鐵素體(ti)(ti)(ti)(ti)不(bu)(bu)銹(xiu)鋼(gang)和(he)(he)奧氏體(ti)(ti)(ti)(ti)不(bu)(bu)銹(xiu)鋼(gang)的(de)性(xing)能特點。雙相不(bu)(bu)銹(xiu)鋼(gang)已廣泛地應用(yong)于各(ge)工業(ye)(ye)領域,諸如紙(zhi)(zhi)漿和(he)(he)造紙(zhi)(zhi)、陸上(shang)和(he)(he)海上(shang)的(de)油氣(qi)工業(ye)(ye)、化(hua)學加工工業(ye)(ye)、運輸(shu)業(ye)(ye)(化(hua)學品船和(he)(he)槽(cao)罐車(che))、制藥和(he)(he)食品工業(ye)(ye)以(yi)及建(jian)筑業(ye)(ye)等。多用(yong)制反應容器,各(ge)工業(ye)(ye)設備(bei)和(he)(he)輸(shu)送(song)管道等。在(zai)大多數(shu)應用(yong)中,雙相不(bu)(bu)銹(xiu)鋼(gang)被(bei)認(ren)為是(shi)具有(you)成本效益的(de)材料,填(tian)補了普通奧氏體(ti)(ti)(ti)(ti)不(bu)(bu)銹(xiu)鋼(gang)和(he)(he)高合金奧氏體(ti)(ti)(ti)(ti)不(bu)(bu)銹(xiu)鋼(gang)之間的(de)空白。

產品分類 / 用途

022Cr25Ni7Mo4WCuN (S32760/S27603)


(022Cr25Ni7Mo4WCuN)(Zeron100)  S27603 / S32760 雙相(xiang)鋼在20世紀80年代初系用作鑄鋼,代替耐蝕性不足的第二代雙相不銹鋼(00Cr22Ni5Mo2N)2205 雙相不銹鋼。80年代后期開始作為用于管道系統的變形材料,隨后此鋼成為石油天然氣開發、海水環境、煙氣脫硫(FGD)、脫鹽、化工等應用領域的重要耐蝕材料。


一、化學成分


(022Cr25Ni7Mo4WCuN)S32760 雙相不銹鋼的化學成分 %
牌  號
(Zeron100)UNS S32760≤0.05≤1.0≤1.0≤0.010≤0.03024.0~26.06.0~8.03.0~4.00.50~1.00.20~0.300.50~1.0
022Cr25Ni7Mo4WCuN S27603≤0.030≤1.0≤1.0≤0.030≤0.03524.0~26.06.0~8.03.0~4.00.50~1.00.20~0.300.50~1.0


  S32760 雙(shuang)相不銹鋼除(chu)了高鉻、鉬(mu)、氮量(liang)(liang)外(wai)還含有少量(liang)(liang)的(de)鎢和銅。早期作為鑄造(zao)合金,加(jia)入(ru)鎢、銅以(yi)改善此合金的(de)鑄造(zao)性能,后來才發現鎢、銅能改善此鋼在(zai)某些酸中的(de)耐腐(fu)蝕性和在(zai)海水中在(zai)鈍化的(de)能力。


二、組織特點


  此鋼與其他超級雙相不銹鋼相同,在固溶條件下,其顯微組織也是α/γ近于1的雙相結構,但是,自高溫到室溫,包括不正確的熱加工、熱處理和焊接工藝等的冷卻過程中,在此鋼的基體上也會有金屬間相和氮化物析出,在900℃左右停留超過近100s就會有σ、χ、Cr2N等在基體上析出;在約475℃左右停留超過約800秒便會有α相析出。為了防止金屬間相和Cr2N相的析出,在冷卻過程中必須具有足夠的冷卻速度。另外此鋼不適應熱處理和冷卻而產生σ相。


三、力(li)學性(xing)能(neng)

 


ASTM A240 標準(zhun)規定的力學性能
材料UNSσb/MPaσ0.2/MPaδs/%
022Cr25Ni7Mo4WCuN 鍛態S32760≥550≥750≥25
022Cr25Ni7Mo4WCuN 鑄態J93380≥450≥700≥25



022Cr25Ni7Mo4WCuN 雙(shuang)相鋼的實測力學性能
板厚/mmσb/MPaσ0.2/MPaδs/%硬度(HRC)沖擊值(V型)Akv/J
20℃’-30℃
1087467173442241207
1286569073738227227
1984364770140211183
3485362770032241248


四、耐腐蝕性能


 1. 全面腐蝕


  由于 S32760 雙相不銹鋼中不僅鉻、鉬、氮量高,而且還會有少量的鎢和銅,因而在一些還原性酸介質中耐蝕性優良,且優于超級雙相不銹鋼 022Cr25Ni7Mo4 和超級奧氏體不銹鋼 00Cr20Ni18Mo6CuN (SAF 254SMO )。一些實驗結果表明,022Cr25Ni7Mo4WCuN 雙相鋼的耐全面腐蝕性在HCl中由于 2507 雙相不銹鋼和 6Mo 超級奧氏體不銹鋼 254SMO;在硫酸中,不僅遠優于2%~3%的 2205 和 316L ,而且也優于 2507 ; 在商用H3PO4中,還優于6Mo型超級奧氏體不銹鋼 254SMO。


 2. 晶間腐蝕


  由于 S32760 雙相不銹鋼 碳:C≤0.03%且具有α+γ雙相結構,因此其耐晶間腐蝕性能優良。在所試驗的條件下還優于如 C-276Inconel 625G30 等幾種高鎳的耐蝕合金。


 3. 應力腐蝕


 用海水介質并采用液滴發法進行應力腐蝕試驗,所得出的此鋼的臨界應力腐蝕溫度(當外加應力為σ0.2的90%時)為70℃見下表


S32760雙(shuang)相不銹(xiu)鋼用海水介質進行液(ye)滴蒸發法(fa)應力(li)腐蝕(SCC)試驗(yan)結果
試驗溫度/℃應力/MPa外加應力σ0.2%SCC結果
11047188SCC
10549492SCC
10049492SCC
9050892SCC
8050792SCC
7051890無SCC


  由于 S32760 雙相不銹鋼不僅具有雙相組織,屈服強度高,而且鉻、鉬、氮含量高,耐蝕性好。因此此鋼的耐氯化物應力腐蝕性能優異,在含有氯化物介質的試驗中,316L奧氏體不銹鋼當溫度≥60℃,介質僅0.001%氯化物便會產生應力腐蝕。雖然雙相不銹鋼S32304(SAF 2304) 和 S31803 (SAF 2205)耐應力腐蝕性能要優于316L,但卻遠遠低于S32760 雙相不銹鋼,022Cr25Ni7Mo4WCuN 鋼在此試驗條件下不會產生應力腐蝕(不斷裂)。


  在(zai)(zai)酸性環境中,當在(zai)(zai)高氯化(hua)(hua)物(wu)(>100000mg/L)時(shi),022Cr25Ni7Mo4WCuN雙相不(bu)銹鋼耐(nai)硫化(hua)(hua)物(wu)應力(li)(li)腐(fu)蝕的能力(li)(li)取決(jue)(jue)于氯化(hua)(hua)物(wu)的濃(nong)度水平(ping)(ping),而在(zai)(zai)低氯化(hua)(hua)物(wu)濃(nong)度時(shi),則取決(jue)(jue)于硫化(hua)(hua)物(wu)的濃(nong)度水平(ping)(ping)。當PH>4時(shi),此鋼至少耐(nai)0.7bar(0.7MPa)硫化(hua)(hua)氫(qing)分壓而不(bu)產生SSCC。


4. 點蝕(shi)和縫隙腐(fu)蝕(shi)


幾種不銹鋼在FGD石灰漿液介質中CCT值
( Cl–50000mg/L ,PH=2 )
鋼種產品形態CCT/℃
S32760鍛態75
S32760鑄態60
Zeron 25鑄態40
254 SMO鍛態65
SAF 2205鍛態35


  S32760 雙相不銹鋼的臨界點蝕溫度(CPT)雖較 C-276(00Cr16Ni69Mo16W4)為低,但較 904L(022Cr20Ni25Mo4.5Cu)和 316L 為高。下表為,在模擬常規電廠煙氣脫硫(FGD)的石灰漿液介質中,022Cr25Ni7Mo4WCuN雙相鋼在鍛態的臨界縫隙腐蝕溫度(CCT)可達75℃,比超級奧氏體不銹鋼 254SMO(00Cr20Ni18Mo6CuN)還要高出10℃。


5. 磨蝕(shi)


 在帶有(you)1000mg/L泥沙的酸性(xing)鹽水(shui)(pH=3.5),以40m/s速度沖刷時,一些(xie)不(bu)銹鋼的重(zhong)量損失
牌號316L22Cr雙相鋼825合金S32760
失重數值/mg18.515.51513



  從S32760 雙相不銹鋼在煙氣脫硫泥漿泵介質條件下的耐磨蝕試驗結果,可以看出 022Cr25Ni7Mo4WCuN 鋼的耐磨蝕性不僅優于 316L ,而且還優于第二代雙相不銹鋼 2205 (022Cr25Ni5Mo2N)和 鐵鎳基耐蝕合金 Incoloy 825 。在所試驗的條件下,僅有 22Cr 型雙相不銹鋼和超級雙相不銹鋼 022Cr25Ni7Mo4WCuN 的磨蝕損失并不隨著pH值變化而改變,而且只有 022Cr27Ni7Mo3.5WCuN 鋼的磨蝕損失是最低的。從上述結果可知 ,由于 S32760 超級雙相不銹鋼具有的高強度、高硬度、高耐蝕性,充分證明 022Cr25Ni7Mo4WCuN 鋼具有優異的耐腐蝕性。


五、加(jia)工性能


  022Cr25Ni7Mo4WCuN 雙相不銹鋼的冷(leng)熱加工性(xing)能與 S32750 雙相不銹鋼相似,熱加工時(shi)需(xu)要(yao)適(shi)宜(yi)的熱加工(成(cheng)型(xing))溫(wen)度(du)和(he)冷(leng)卻速度(du),冷(leng)加工(成(cheng)型(xing))時(shi)需(xu)要(yao)較(jiao)大(da)(da)的外力,適(shi)宜(yi)的冷(leng)變形量(liang),當大(da)(da)變形量(liang)時(shi)需(xu)要(yao)及時(shi)進行(xing)中間熱處理(li)。


六、焊接性(xing)能


 022Cr25Ni7Mo4WCuN可采用SMAW、GTAW和SAW方法進行焊接(jie),后(hou)感覺線能在(zai)0.5 ~1.5KJ/mm,層間溫度在(zai)≤150℃,焊后(hou)不需熱處理。


不(bu)同方法焊接(jie)時S32760雙(shuang)相鋼使用的典型焊接(jie)參數
焊接參數GTAWφ2.4SMAWφ3.25SAWφ3.2
電流/A80100330
電壓/V112332
焊接速度
mm*min-1
45120450
道次數14填滿


  022Cr25Ni7Mo4WCuN 鋼焊縫金屬的質量要求一般要達到:-20℃低溫Ak值為28J,平均值為40J。硬度值為不大于28(HRC),能通過6%FeCl3、35℃檢驗,不產生點蝕,注意需要控制焊縫中鐵素體量為35% ~60%,這樣就能獲得焊接性、成型性、耐腐蝕性和力學性能等均優良的綜合性能。

 

七(qi)、熱處理工藝(yi)


  022Cr25Ni7Mo4WCuN 雙相不(bu)銹鋼適宜熱處理(li)溫度為1000~1100℃,保(bao)溫后快冷(leng),為了(le)防止此鋼的(de)金屬間相的(de)析出,熱處理(li)后的(de)冷(leng)卻速(su)率≥5000℃/h。


八、產品應用(yong)


  022Cr25Ni7Mo4WCuN 雙相不銹鋼主要(yao)用(yong)于海上石(shi)油、天然氣開(kai)采(cai),在電站煙氣脫硫(liu)、石(shi)化工程和(he)化肥工業(ye)中,制造(zao)反(fan)應(ying)器、容器、各種(zhong)熱(re)交換器以及(ji)管線、泵(beng)、閥等。


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