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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領域,諸如紙漿和造紙、陸上和海上的油氣工業、化學加工工業、運輸業(化學品船和槽罐車)、制藥和食品工業以及建筑業等。多用制反應容器,各工業設備和輸送管道等。在大多數應用中,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。

                產品分類 / 用途

                022Cr22Ni5Mo3N (S31803/S22253)

                 

                   (022Cr22Ni5Mo3N ) S22253 / S31803 雙相不銹鋼是瑞典開發了 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    統一數字代號:S22253        二者化學成分區別:S31803 :(鉻:21.0~23.0 、氮:0.08~0.20)

                  美國UNS: S32205    中國牌號:022Cr23Ni5M3N    統一數字代號:S22053        二者化學成分區別:S32205 :(鉻:22.0~23.0 、氮:0.14~0.20)

                    

                一、化學成分及顯微組織


                022Cr22Ni5Mo3N(S31803) 雙相不銹鋼化學成分
                鋼種
                022Cr22Ni5Mo3N≤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


                  00Cr22Ni5Mo3N 雙相鋼在固溶狀態(1020 ~1100℃水冷)下鐵素體數量約為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


                S31803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
                MPaMPa%
                022Cr22Ni5Mo3N

                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












                S31803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
                MPaMPa%
                022Cr22Ni5Mo3N


                SAF 2205
                Φ20mm,棒材10071047037
                20068039332
                30065038030





                壁厚≤20mm,管材100>630>370
                200>580>330
                300>560>310





                毛胚厚≤200mm,鍛件100>630>365
                200>580>315
                300>560>285


                三、焊接性能

                 

                  S31803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022Cr22Ni5Mo3N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。


                  S31803 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


                   S31803 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,還有煉油、紙漿、化工、化肥以及石油化工等領域,大多數用其制造熱交換器、冷凝冷卻器等易產生點蝕和應力腐蝕的受壓設備,在許多情況下用來代替 304L316L 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。


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