雙相不銹鋼性能特點及在各行業(yè)中的應(yīng)用
信息來源：求和不銹鋼 時間：2019-03-16 13:17:43 瀏覽次數(shù):-
所謂雙相不銹鋼是在其固淬組織中鐵素體相與奧氏體相各占一半，一般最少相的含量要達(dá)到30%的不銹鋼。雙相不銹鋼是在18-8奧氏體不銹鋼的基礎(chǔ)上，提高Cr含量或者加入其他鐵素體元素形成的，不僅具有奧氏體加鐵素體雙向組織，而且節(jié)約了Ni合金。
由于雙向不銹鋼兩相組織的特點，通過正確控制化學(xué)成分和熱處理工藝，雙相不銹鋼能夠兼有鐵素體不銹鋼和奧氏體不銹鋼的優(yōu)點。雙相不銹鋼由于奧氏體的存在降低了高Cr鐵素體的脆性和晶體長大的傾向性，又保持了優(yōu)良的韌性和焊接性能；而鐵素體的存在又提高了奧氏體的屈服強度、抗晶間腐蝕的能力和耐氯化物應(yīng)力腐蝕能力。
雙相不銹鋼的優(yōu)點與奧氏體不銹鋼相比，雙相不銹鋼的優(yōu)勢如下：
（1）屈服強度比普通奧氏體不銹鋼高一倍多，且具有成型需要的足夠的塑韌性。采用雙相不銹鋼制造的儲罐或壓力容 器的壁厚比采用普通奧氏體減少30%~50%，有利于降低成本。
（2）具有優(yōu)異的耐應(yīng)力腐蝕破裂的能力，即使是含合金量最低的雙相不銹鋼也有比奧氏體不銹鋼更高的耐應(yīng)力腐蝕破裂的能力，尤其在含氯離子的環(huán)境中。應(yīng)力腐蝕是普通奧氏體不銹鋼難以解決的突出問題。
（3）在許多介質(zhì)中應(yīng)用最普遍的2205雙相不銹鋼的耐腐蝕性優(yōu)于普通的316L奧氏體不銹鋼，而超級雙相不銹鋼具有極高的耐腐蝕性，在一些介質(zhì)（如醋酸、甲酸）中甚至可以取代高合金奧氏體不銹鋼，乃至耐蝕合金。
（4）具有良好的耐局部腐蝕性能，與合金含量相當(dāng)?shù)膴W氏體不銹鋼相比，雙相不銹鋼的耐磨損腐蝕和耐疲勞腐蝕性能都優(yōu)于奧氏體不銹鋼。
（5）比奧氏體不銹鋼的線膨脹系數(shù)低，和碳鋼接近，適合與碳鋼連接，具有重要的工程意義，如生產(chǎn)復(fù)合板或襯里等。
（6）不論在動載或靜載條件下，雙相不銹鋼比奧氏體不銹鋼具有更高的能量吸收能力，這對結(jié)構(gòu)件應(yīng)付突發(fā)事故如沖撞、爆炸等有實際應(yīng)用價值。
與鐵素體不銹鋼相比，雙相不銹鋼的優(yōu)勢如下：
（1）綜合力學(xué)性能比鐵素體不銹鋼好，尤其是塑韌性，不像鐵素體不銹鋼那樣對脆性敏感。
（2）除耐應(yīng)力腐蝕性能外，其他耐局部腐蝕性能都優(yōu)于鐵素體不銹鋼。
（3）冷加工工藝性能和冷成型性能遠(yuǎn)優(yōu)于鐵素體不銹鋼。
（4）焊接性能也遠(yuǎn)優(yōu)于鐵素體不銹鋼，一般焊前無須預(yù)熱，焊后無須熱處理。
（5）應(yīng)用范圍比鐵素體不銹鋼寬。雙相不銹鋼的缺點與奧氏體不銹鋼相比，雙相不銹鋼的弱勢有：其一，應(yīng)用的普遍 性與多面性不如奧氏體不銹鋼，耐熱性較低，其使用溫度須控制在300℃以下。其二，塑韌性比奧氏體不銹鋼低，冷加工比奧氏體不銹鋼的加工硬化效應(yīng)大，在管、板承受變形初期，須施加較大的力才能變形，使管、板產(chǎn)生的內(nèi)應(yīng)力大。
含25%Cr的雙相不銹鋼比奧氏體不銹鋼熱加工困難。其三，存在中溫脆性區(qū)，必須嚴(yán)格控制熱處理和焊接的工藝制度，以避免有害相的出現(xiàn)，損害性能。與鐵素體不銹鋼相比，雙相不銹鋼的弱勢是：合金元素含量高，價格相對高，一般鐵素體不含Ni。雙相不銹鋼的分類和牌號截至目前，雙相不銹鋼的發(fā)展經(jīng)歷了三代，目前世界各國均有其牌號。典型的雙相不銹鋼可分為四類：第一類屬低合金型，代表牌號是UNSS32304（23Cr-4Ni-0.1N），鋼中不含Mo，耐點蝕當(dāng)量PRE值為24~25，在耐應(yīng)力腐蝕方面可代替AISI304（0Cr18Ni9）或316（OCr17Ni12Mo2）使用。
第二類屬中合金型，代表牌號是UNSS31803（22Cr-5Ni-3Mo-0.15N），PRE值為32~33，它的耐蝕性能介于 AISI316L（OOCr17Ni14Mo2）和6%Mo+N奧氏體不銹鋼之間。第三類屬高合金型，一般含25%Cr，還含有Mo和N，有的還含有Cu和W，標(biāo)準(zhǔn)牌號有UNSS32550（25Cr-6Ni-3Mo-2Cu-0.2N），PRE值為38~39，這類鋼的耐蝕性能高于22%Cr的雙相不銹鋼。第四類屬超級雙相不銹鋼型，含高M(jìn)o和N，標(biāo)準(zhǔn)牌號有UNSS32750（25Cr-7Ni-3.7Mo-0.3N），有的也含W和Cu，PRE值大于40，可用于苛刻的介質(zhì)條件，具有良好的耐蝕與力學(xué)綜合性能，可與超級奧氏體不銹鋼相媲美。雙向不銹鋼的應(yīng)用雙相不銹鋼以獨有的優(yōu)勢廣泛應(yīng)用于各個工業(yè)領(lǐng)域。紙漿和造紙工業(yè)紙漿和造紙工業(yè)是最早使用雙相不銹鋼的加工工業(yè)。
使用雙相不銹鋼代替304和316奧氏體不銹鋼制成的硫酸和亞硫酸蒸煮鍋，提高了蒸鍋的耐腐蝕能力和強度，同時壁厚減少很多，降低了蒸鍋的總重量?；瘜W(xué)加工業(yè)化學(xué)加工業(yè)所涉及的范圍非常廣，工況也較為復(fù)雜。保存工業(yè)濕法磷酸的儲槽，通常用316L或317L奧氏不銹鋼來制造，但壁很厚。采用雙相不銹鋼2205，強度幾乎高出316L和317L一倍，且能減少壁厚，從而減少儲槽的重量和費用。同時，在工業(yè)硫酸環(huán)境中，特別是在含有氯離子的情況下，2205的耐局部腐蝕能力比奧氏體不銹鋼更好。食品和飲料工業(yè)食品和飲料工業(yè)生產(chǎn)一般在含氯離子的熱溶液中進(jìn)行加工。
雙相不銹鋼在耐應(yīng)力腐蝕破裂方面具有獨特的優(yōu)勢。因此，根據(jù)使用環(huán)境的不同，可選用不同雙相不銹鋼，而且在總費用上也比奧氏體不銹鋼占優(yōu)勢。運輸業(yè)由于雙相不銹鋼的高強度和優(yōu)良的耐腐蝕性能，其在用于制作化學(xué)品船時有很大的優(yōu)勢，減輕了船的重量，降低了燃料的消耗。在這方面，使用最多的是22%Cr雙相不銹鋼。此外，還可滿足所載貨物需要材料的耐腐蝕性能。建筑業(yè)在沿海地區(qū)，空氣中充滿了從海水蒸發(fā)出來的海洋大氣，其中氯離子濃度要比內(nèi)陸的空氣高得多，因此需要耐海水腐蝕的材料。雙相不銹鋼的耐腐蝕正具有這一優(yōu)勢，而且其高強度還可減輕重量。目前，有許多海上石油平臺采用雙相不銹鋼來制造防爆墻。
石油化工工業(yè)石油化工和化學(xué)工業(yè)腐蝕環(huán)境的特征是反應(yīng)溫度較高，介質(zhì)中常含有高濃度或中等濃度的氯化物，容易誘發(fā)不銹鋼的應(yīng)力腐蝕斷裂。因此，這一領(lǐng)域中不僅需要雙相不銹鋼，更多的還要使用超級雙相不銹鋼。煉油工業(yè)是使用雙相不銹鋼較多的領(lǐng)域之一，主要用在常減壓蒸餾、催化裂化加氫脫硫等裝置，國內(nèi)外都有使用。另外，雙相不銹鋼在酸性氣和油的生產(chǎn)中用量逐漸增多，主要用作生產(chǎn)管襯里、岸上和近海的管道系統(tǒng)以及熱交換器。此外，雙相不銹鋼還成功地應(yīng)用在廢水處理換熱器、熱水管、熱水器中。
結(jié)語雙相不銹鋼經(jīng)過三代的發(fā)展和完善，從生產(chǎn)、加工制造和應(yīng)用來看，在一些用途上已取代了奧氏體不銹鋼。雙相不銹鋼以其優(yōu)越的力學(xué)與耐腐蝕綜合性能贏得了使用者的青睞，已成為既減輕重量又節(jié)省投資的優(yōu)良的耐蝕工程材料。尤其是近年來超級雙相不銹鋼也逐漸步入市場，為擴(kuò)大雙相不銹鋼的選用和新鋼種的開發(fā)進(jìn)一步創(chuàng)造了條件。
由于雙向不銹鋼兩相組織的特點，通過正確控制化學(xué)成分和熱處理工藝，雙相不銹鋼能夠兼有鐵素體不銹鋼和奧氏體不銹鋼的優(yōu)點。雙相不銹鋼由于奧氏體的存在降低了高Cr鐵素體的脆性和晶體長大的傾向性，又保持了優(yōu)良的韌性和焊接性能；而鐵素體的存在又提高了奧氏體的屈服強度、抗晶間腐蝕的能力和耐氯化物應(yīng)力腐蝕能力。
雙相不銹鋼的優(yōu)點與奧氏體不銹鋼相比，雙相不銹鋼的優(yōu)勢如下：
（1）屈服強度比普通奧氏體不銹鋼高一倍多，且具有成型需要的足夠的塑韌性。采用雙相不銹鋼制造的儲罐或壓力容 器的壁厚比采用普通奧氏體減少30%~50%，有利于降低成本。
（2）具有優(yōu)異的耐應(yīng)力腐蝕破裂的能力，即使是含合金量最低的雙相不銹鋼也有比奧氏體不銹鋼更高的耐應(yīng)力腐蝕破裂的能力，尤其在含氯離子的環(huán)境中。應(yīng)力腐蝕是普通奧氏體不銹鋼難以解決的突出問題。
（3）在許多介質(zhì)中應(yīng)用最普遍的2205雙相不銹鋼的耐腐蝕性優(yōu)于普通的316L奧氏體不銹鋼，而超級雙相不銹鋼具有極高的耐腐蝕性，在一些介質(zhì)（如醋酸、甲酸）中甚至可以取代高合金奧氏體不銹鋼，乃至耐蝕合金。
（4）具有良好的耐局部腐蝕性能，與合金含量相當(dāng)?shù)膴W氏體不銹鋼相比，雙相不銹鋼的耐磨損腐蝕和耐疲勞腐蝕性能都優(yōu)于奧氏體不銹鋼。
（5）比奧氏體不銹鋼的線膨脹系數(shù)低，和碳鋼接近，適合與碳鋼連接，具有重要的工程意義，如生產(chǎn)復(fù)合板或襯里等。
（6）不論在動載或靜載條件下，雙相不銹鋼比奧氏體不銹鋼具有更高的能量吸收能力，這對結(jié)構(gòu)件應(yīng)付突發(fā)事故如沖撞、爆炸等有實際應(yīng)用價值。
與鐵素體不銹鋼相比，雙相不銹鋼的優(yōu)勢如下：
（1）綜合力學(xué)性能比鐵素體不銹鋼好，尤其是塑韌性，不像鐵素體不銹鋼那樣對脆性敏感。
（2）除耐應(yīng)力腐蝕性能外，其他耐局部腐蝕性能都優(yōu)于鐵素體不銹鋼。
（3）冷加工工藝性能和冷成型性能遠(yuǎn)優(yōu)于鐵素體不銹鋼。
（4）焊接性能也遠(yuǎn)優(yōu)于鐵素體不銹鋼，一般焊前無須預(yù)熱，焊后無須熱處理。
（5）應(yīng)用范圍比鐵素體不銹鋼寬。雙相不銹鋼的缺點與奧氏體不銹鋼相比，雙相不銹鋼的弱勢有：其一，應(yīng)用的普遍 性與多面性不如奧氏體不銹鋼，耐熱性較低，其使用溫度須控制在300℃以下。其二，塑韌性比奧氏體不銹鋼低，冷加工比奧氏體不銹鋼的加工硬化效應(yīng)大，在管、板承受變形初期，須施加較大的力才能變形，使管、板產(chǎn)生的內(nèi)應(yīng)力大。
含25%Cr的雙相不銹鋼比奧氏體不銹鋼熱加工困難。其三，存在中溫脆性區(qū)，必須嚴(yán)格控制熱處理和焊接的工藝制度，以避免有害相的出現(xiàn)，損害性能。與鐵素體不銹鋼相比，雙相不銹鋼的弱勢是：合金元素含量高，價格相對高，一般鐵素體不含Ni。雙相不銹鋼的分類和牌號截至目前，雙相不銹鋼的發(fā)展經(jīng)歷了三代，目前世界各國均有其牌號。典型的雙相不銹鋼可分為四類：第一類屬低合金型，代表牌號是UNSS32304（23Cr-4Ni-0.1N），鋼中不含Mo，耐點蝕當(dāng)量PRE值為24~25，在耐應(yīng)力腐蝕方面可代替AISI304（0Cr18Ni9）或316（OCr17Ni12Mo2）使用。
第二類屬中合金型，代表牌號是UNSS31803（22Cr-5Ni-3Mo-0.15N），PRE值為32~33，它的耐蝕性能介于 AISI316L（OOCr17Ni14Mo2）和6%Mo+N奧氏體不銹鋼之間。第三類屬高合金型，一般含25%Cr，還含有Mo和N，有的還含有Cu和W，標(biāo)準(zhǔn)牌號有UNSS32550（25Cr-6Ni-3Mo-2Cu-0.2N），PRE值為38~39，這類鋼的耐蝕性能高于22%Cr的雙相不銹鋼。第四類屬超級雙相不銹鋼型，含高M(jìn)o和N，標(biāo)準(zhǔn)牌號有UNSS32750（25Cr-7Ni-3.7Mo-0.3N），有的也含W和Cu，PRE值大于40，可用于苛刻的介質(zhì)條件，具有良好的耐蝕與力學(xué)綜合性能，可與超級奧氏體不銹鋼相媲美。雙向不銹鋼的應(yīng)用雙相不銹鋼以獨有的優(yōu)勢廣泛應(yīng)用于各個工業(yè)領(lǐng)域。紙漿和造紙工業(yè)紙漿和造紙工業(yè)是最早使用雙相不銹鋼的加工工業(yè)。
使用雙相不銹鋼代替304和316奧氏體不銹鋼制成的硫酸和亞硫酸蒸煮鍋，提高了蒸鍋的耐腐蝕能力和強度，同時壁厚減少很多，降低了蒸鍋的總重量?；瘜W(xué)加工業(yè)化學(xué)加工業(yè)所涉及的范圍非常廣，工況也較為復(fù)雜。保存工業(yè)濕法磷酸的儲槽，通常用316L或317L奧氏不銹鋼來制造，但壁很厚。采用雙相不銹鋼2205，強度幾乎高出316L和317L一倍，且能減少壁厚，從而減少儲槽的重量和費用。同時，在工業(yè)硫酸環(huán)境中，特別是在含有氯離子的情況下，2205的耐局部腐蝕能力比奧氏體不銹鋼更好。食品和飲料工業(yè)食品和飲料工業(yè)生產(chǎn)一般在含氯離子的熱溶液中進(jìn)行加工。
雙相不銹鋼在耐應(yīng)力腐蝕破裂方面具有獨特的優(yōu)勢。因此，根據(jù)使用環(huán)境的不同，可選用不同雙相不銹鋼，而且在總費用上也比奧氏體不銹鋼占優(yōu)勢。運輸業(yè)由于雙相不銹鋼的高強度和優(yōu)良的耐腐蝕性能，其在用于制作化學(xué)品船時有很大的優(yōu)勢，減輕了船的重量，降低了燃料的消耗。在這方面，使用最多的是22%Cr雙相不銹鋼。此外，還可滿足所載貨物需要材料的耐腐蝕性能。建筑業(yè)在沿海地區(qū)，空氣中充滿了從海水蒸發(fā)出來的海洋大氣，其中氯離子濃度要比內(nèi)陸的空氣高得多，因此需要耐海水腐蝕的材料。雙相不銹鋼的耐腐蝕正具有這一優(yōu)勢，而且其高強度還可減輕重量。目前，有許多海上石油平臺采用雙相不銹鋼來制造防爆墻。
石油化工工業(yè)石油化工和化學(xué)工業(yè)腐蝕環(huán)境的特征是反應(yīng)溫度較高，介質(zhì)中常含有高濃度或中等濃度的氯化物，容易誘發(fā)不銹鋼的應(yīng)力腐蝕斷裂。因此，這一領(lǐng)域中不僅需要雙相不銹鋼，更多的還要使用超級雙相不銹鋼。煉油工業(yè)是使用雙相不銹鋼較多的領(lǐng)域之一，主要用在常減壓蒸餾、催化裂化加氫脫硫等裝置，國內(nèi)外都有使用。另外，雙相不銹鋼在酸性氣和油的生產(chǎn)中用量逐漸增多，主要用作生產(chǎn)管襯里、岸上和近海的管道系統(tǒng)以及熱交換器。此外，雙相不銹鋼還成功地應(yīng)用在廢水處理換熱器、熱水管、熱水器中。
結(jié)語雙相不銹鋼經(jīng)過三代的發(fā)展和完善，從生產(chǎn)、加工制造和應(yīng)用來看，在一些用途上已取代了奧氏體不銹鋼。雙相不銹鋼以其優(yōu)越的力學(xué)與耐腐蝕綜合性能贏得了使用者的青睞，已成為既減輕重量又節(jié)省投資的優(yōu)良的耐蝕工程材料。尤其是近年來超級雙相不銹鋼也逐漸步入市場，為擴(kuò)大雙相不銹鋼的選用和新鋼種的開發(fā)進(jìn)一步創(chuàng)造了條件。
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