雙(shuang)相(xiang)(xiang)不(bu)(bu)銹鋼(gang)是(shi)指在它固溶組織中的(de)鐵(tie)素體相(xiang)(xiang)和(he)(he)奧(ao)氏(shi)(shi)體相(xiang)(xiang)約各占一半,一般(ban)最(zui)少相(xiang)(xiang)含(han)量也(ye)需要達到30%。因此它兼有鐵(tie)素體不(bu)(bu)銹鋼(gang)和(he)(he)奧(ao)氏(shi)(shi)體不(bu)(bu)銹鋼(gang)的(de)性能特(te)點。雙(shuang)相(xiang)(xiang)不(bu)(bu)銹鋼(gang)已廣泛地應用(yong)于(yu)各工(gong)(gong)業(ye)領域,諸如紙漿和(he)(he)造紙、陸上(shang)(shang)和(he)(he)海上(shang)(shang)的(de)油(you)氣(qi)工(gong)(gong)業(ye)、化學加工(gong)(gong)工(gong)(gong)業(ye)、運(yun)輸業(ye)(化學品船和(he)(he)槽罐車)、制藥和(he)(he)食品工(gong)(gong)業(ye)以及建筑業(ye)等(deng)。多用(yong)制反應容(rong)器,各工(gong)(gong)業(ye)設(she)備和(he)(he)輸送(song)管道等(deng)。在大多數應用(yong)中,雙(shuang)相(xiang)(xiang)不(bu)(bu)銹鋼(gang)被認為(wei)是(shi)具有成本效(xiao)益的(de)材(cai)料,填(tian)補了(le)普(pu)通奧(ao)氏(shi)(shi)體不(bu)(bu)銹鋼(gang)和(he)(he)高合金(jin)奧(ao)氏(shi)(shi)體不(bu)(bu)銹鋼(gang)之間的(de)空白(bai)。
(022Cr23Ni5Mo3N ) S22053 / S32205 雙相不銹鋼(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(zhong)國牌號:022Cr22Ni5M3N 統一數字代號:S22253 二(er)者化學成(cheng)分區(qu)別:S31803 :(鉻(ge):21.0~23.0 、氮:0.08~0.20)
美國UNS: S32205 中國牌號:022Cr23Ni5M3N 統一數(shu)字代號:S22053 二者(zhe)化學成分區別(bie):S32205 :(鉻(ge):22.0~23.0 、氮(dan):0.14~0.20)
一、化學(xue)成(cheng)分及顯微組織(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(gang)在固溶狀態(1020 ~1100℃水冷)下鐵素體數(shu)量(liang)約(yue)為(wei)40%~50%,隨著溫度的升(sheng)高鐵素體量(liang)逐漸增加,并且晶粒成(cheng)等軸狀,至1300℃時此(ci)鋼(gang)仍保留一定量(liang)的γ相。鋼(gang)在350~975℃范圍加熱后有Cr2N、σ、χ、αˊ相的析出。
二、力學(xue)性(xing)能
2205雙相不銹鋼室溫力學性能 | |||||
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 | 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(gang)高溫(wen)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、焊接性能(neng)
S32205雙相(xiang)不(bu)銹鋼(gang)(gang)的(de)焊(han)(han)(han)(han)(han)(han)(han)接性能(neng)良好,熱(re)(re)裂紋傾(qing)向低,脆(cui)化傾(qing)向小。適(shi)(shi)宜采用(yong)SMAW、GTAW和(he)(he)SAW法進行焊(han)(han)(han)(han)(han)(han)(han)接;采用(yong)GTAW法焊(han)(han)(han)(han)(han)(han)(han)接時(shi)需(xu)填絲;一般不(bu)需(xu)焊(han)(han)(han)(han)(han)(han)(han)前預熱(re)(re)和(he)(he)焊(han)(han)(han)(han)(han)(han)(han)后熱(re)(re)處理。為使(shi)焊(han)(han)(han)(han)(han)(han)(han)縫和(he)(he)焊(han)(han)(han)(han)(han)(han)(han)接HAZ能(neng)有(you)合(he)適(shi)(shi)的(de)奧氏體(ti)數量以(yi)保證焊(han)(han)(han)(han)(han)(han)(han)縫和(he)(he)接頭有(you)滿意的(de)力學與耐蝕(shi)綜(zong)合(he)性能(neng),焊(han)(han)(han)(han)(han)(han)(han)接時(shi)必須注意線(xian)能(neng)量和(he)(he)層間溫度(du)。SAF 2204 與 SAF 2304雙相(xiang)鋼(gang)(gang)使(shi)用(yong)的(de)是相(xiang)同的(de)焊(han)(han)(han)(han)(han)(han)(han)絲和(he)(he)焊(han)(han)(han)(han)(han)(han)(han)條。如果在非(fei)常苛刻的(de)介質中使(shi)用(yong)SAF 2205高腐蝕(shi)焊(han)(han)(han)(han)(han)(han)(han)接接時(shi),要求采用(yong)焊(han)(han)(han)(han)(han)(han)(han)接超級雙相(xiang)不(bu)銹鋼(gang)(gang)SAF 2507 時(shi)使(shi)用(yong)的(de)25.10.4L、25.10.4LR和(he)(he)25.10.4LB焊(han)(han)(han)(han)(han)(han)(han)絲和(he)(he)焊(han)(han)(han)(han)(han)(han)(han)條。
四、冷熱加工性能(neng)
用(yong)于(yu)不銹鋼的成型操作同樣也適用(yong)于(yu)022Cr23Ni5Mo3N鋼種(zhong),但像深沖(chong)、深拉、旋壓等冷成型要比奧(ao)氏體不銹鋼困難。一般冷變形超過10%,需(xu)要固溶退火處理。
S32205 雙(shuang)相(xiang)不銹(xiu)鋼即(ji)可(ke)冷彎(wan)也可(ke)熱(re)(re)彎(wan),冷彎(wan)后一般不需熱(re)(re)處理,但(dan)彎(wan)曲(qu)超過20%變(bian)形(xing)量或(huo)使用條件有產生應力腐(fu)蝕危(wei)險時,則(ze)采取固溶退火處理。熱(re)(re)成(cheng)型如熱(re)(re)彎(wan)應在(zai)1150~950℃溫度范(fan)圍(wei)內進(jin)行,低于950℃會(hui)進(jin)入σ相(xiang)脆性范(fan)圍(wei),熱(re)(re)成(cheng)型后應進(jin)行固溶退火處理。
固溶退火(huo)制(zhi)度為(wei)1020~1100℃加熱快冷,此也可(ke)用于消除應(ying)力處理(li)(li),在(zai)特殊情況下也可(ke)采用550~600℃消除應(ying)力處理(li)(li)。
五、材料應用
S32205 雙相不(bu)銹(xiu)鋼(gang)是在(zai)所有雙相不(bu)銹(xiu)鋼(gang)中應用(yong)(yong)最多的一個鋼(gang)種,應用(yong)(yong)范(fan)圍十分廣泛,主要用(yong)(yong)在(zai)酸性油、氣(qi)井生產,還有煉油、紙(zhi)漿(jiang)、化工(gong)、化肥(fei)以及石油化工(gong)等領域,大(da)多數用(yong)(yong)其制(zhi)造熱交換(huan)器(qi)、冷凝冷卻器(qi)等易產生點蝕(shi)和(he)應力腐蝕(shi)的受壓設備,在(zai)許多情況(kuang)下用(yong)(yong)來代替304L、316L奧(ao)氏體不(bu)銹(xiu)鋼(gang)。近年海(hai)上化學品儲罐運輸船是雙相不(bu)銹(xiu)鋼(gang)的最大(da)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。