
雙相(xiang)(xiang)不(bu)(bu)銹(xiu)(xiu)鋼(gang)是指在它固溶組織中的(de)鐵素體相(xiang)(xiang)和(he)(he)奧(ao)(ao)氏(shi)體相(xiang)(xiang)約各占一半(ban),一般(ban)最(zui)少相(xiang)(xiang)含量也需要達到30%。因此它兼(jian)有鐵素體不(bu)(bu)銹(xiu)(xiu)鋼(gang)和(he)(he)奧(ao)(ao)氏(shi)體不(bu)(bu)銹(xiu)(xiu)鋼(gang)的(de)性(xing)能特點。雙相(xiang)(xiang)不(bu)(bu)銹(xiu)(xiu)鋼(gang)已廣泛地應(ying)用(yong)(yong)于各工(gong)(gong)業(ye)(ye)領域,諸如紙漿和(he)(he)造(zao)紙、陸上(shang)和(he)(he)海上(shang)的(de)油氣(qi)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(pin)(pin)船和(he)(he)槽罐車(che))、制藥和(he)(he)食品(pin)(pin)工(gong)(gong)業(ye)(ye)以(yi)及(ji)建筑(zhu)業(ye)(ye)等(deng)(deng)。多用(yong)(yong)制反應(ying)容器,各工(gong)(gong)業(ye)(ye)設(she)備和(he)(he)輸送管道等(deng)(deng)。在大多數應(ying)用(yong)(yong)中,雙相(xiang)(xiang)不(bu)(bu)銹(xiu)(xiu)鋼(gang)被認為是具有成本(ben)效益(yi)的(de)材料,填補了(le)普通(tong)奧(ao)(ao)氏(shi)體不(bu)(bu)銹(xiu)(xiu)鋼(gang)和(he)(he)高合金(jin)奧(ao)(ao)氏(shi)體不(bu)(bu)銹(xiu)(xiu)鋼(gang)之間的(de)空白。
(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(yi)數(shu)字代號:S22253 二者化學成(cheng)分區別(bie):S31803 :(鉻:21.0~23.0 、氮:0.08~0.20)
美(mei)國(guo)UNS: S32205 中國(guo)牌號:022Cr23Ni5M3N 統一(yi)數字(zi)代(dai)號:S22053 二(er)者化學成(cheng)分區別:S32205 :(鉻(ge):22.0~23.0 、氮(dan):0.14~0.20)
一(yi)、化學成分及(ji)顯微組(zu)織(zhi)
| 022Cr23Ni5Mo3N(S32205) 雙(shuang)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 雙相鋼在固(gu)溶狀態(tai)(1020 ~1100℃水冷)下鐵素體數量約為40%~50%,隨著(zhu)溫度的升(sheng)高鐵素體量逐漸增加,并且(qie)晶粒成(cheng)等(deng)軸狀,至1300℃時此鋼仍保留一定量的γ相。鋼在350~975℃范圍(wei)加熱后有Cr2N、σ、χ、αˊ相的析出(chu)。
二、力學(xue)性能
| 2205雙(shuang)相不銹(xiu)鋼室溫力(li)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雙相(xiang)不銹鋼高(gao)溫力(li)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、焊接(jie)性(xing)能
S32205雙相(xiang)(xiang)(xiang)不銹(xiu)鋼的(de)焊(han)(han)(han)(han)接性(xing)能(neng)良好,熱(re)裂紋傾向低,脆化傾向小。適宜采用(yong)(yong)SMAW、GTAW和(he)SAW法進行焊(han)(han)(han)(han)接;采用(yong)(yong)GTAW法焊(han)(han)(han)(han)接時(shi)需(xu)填絲(si);一般不需(xu)焊(han)(han)(han)(han)前預熱(re)和(he)焊(han)(han)(han)(han)后熱(re)處理(li)。為使焊(han)(han)(han)(han)縫和(he)焊(han)(han)(han)(han)接HAZ能(neng)有(you)(you)合適的(de)奧氏體數(shu)量以(yi)保證焊(han)(han)(han)(han)縫和(he)接頭(tou)有(you)(you)滿意的(de)力學與耐蝕(shi)綜(zong)合性(xing)能(neng),焊(han)(han)(han)(han)接時(shi)必須注意線能(neng)量和(he)層(ceng)間溫度。SAF 2204 與 SAF 2304雙相(xiang)(xiang)(xiang)鋼使用(yong)(yong)的(de)是相(xiang)(xiang)(xiang)同的(de)焊(han)(han)(han)(han)絲(si)和(he)焊(han)(han)(han)(han)條。如(ru)果在非(fei)常(chang)苛刻的(de)介(jie)質中使用(yong)(yong)SAF 2205高腐蝕(shi)焊(han)(han)(han)(han)接接時(shi),要(yao)求采用(yong)(yong)焊(han)(han)(han)(han)接超(chao)級(ji)雙相(xiang)(xiang)(xiang)不銹(xiu)鋼SAF 2507 時(shi)使用(yong)(yong)的(de)25.10.4L、25.10.4LR和(he)25.10.4LB焊(han)(han)(han)(han)絲(si)和(he)焊(han)(han)(han)(han)條。
四、冷(leng)熱加工性能(neng)
用(yong)于不銹鋼(gang)(gang)的成(cheng)型操作(zuo)同樣(yang)也適用(yong)于022Cr23Ni5Mo3N鋼(gang)(gang)種,但(dan)像深沖、深拉、旋壓等冷成(cheng)型要(yao)(yao)比奧氏體(ti)不銹鋼(gang)(gang)困(kun)難。一般冷變形超過10%,需要(yao)(yao)固溶退火處(chu)理。
S32205 雙相(xiang)(xiang)不銹鋼即可冷彎(wan)也(ye)可熱(re)(re)彎(wan),冷彎(wan)后(hou)一(yi)般不需熱(re)(re)處(chu)理(li)(li),但彎(wan)曲(qu)超過(guo)20%變(bian)形(xing)量或使用(yong)條件有產生(sheng)應力腐(fu)蝕危險時,則采取固(gu)溶退火處(chu)理(li)(li)。熱(re)(re)成型(xing)如熱(re)(re)彎(wan)應在1150~950℃溫度范(fan)圍內進行,低于950℃會進入σ相(xiang)(xiang)脆性范(fan)圍,熱(re)(re)成型(xing)后(hou)應進行固(gu)溶退火處(chu)理(li)(li)。
固(gu)溶退火制度為1020~1100℃加(jia)熱快(kuai)冷(leng),此(ci)也可(ke)用于消(xiao)(xiao)除(chu)應(ying)(ying)力處理,在特殊情況下也可(ke)采用550~600℃消(xiao)(xiao)除(chu)應(ying)(ying)力處理。
五、材料應用
S32205 雙(shuang)相(xiang)不銹(xiu)鋼(gang)(gang)是(shi)在(zai)所有雙(shuang)相(xiang)不銹(xiu)鋼(gang)(gang)中應用(yong)最多(duo)的一(yi)個鋼(gang)(gang)種(zhong),應用(yong)范圍十分(fen)廣泛(fan),主要用(yong)在(zai)酸性油(you)、氣井(jing)生(sheng)產,還(huan)有煉(lian)油(you)、紙漿、化(hua)(hua)工、化(hua)(hua)肥(fei)以(yi)及石(shi)油(you)化(hua)(hua)工等領域,大(da)多(duo)數(shu)用(yong)其制造熱交換(huan)器、冷(leng)凝冷(leng)卻(que)器等易(yi)產生(sheng)點蝕和(he)應力(li)腐蝕的受壓設備,在(zai)許多(duo)情(qing)況(kuang)下用(yong)來代替304L、316L奧氏體不銹(xiu)鋼(gang)(gang)。近年海上化(hua)(hua)學品(pin)儲罐(guan)運輸船是(shi)雙(shuang)相(xiang)不銹(xiu)鋼(gang)(gang)的最大(da)用(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。
