雙相不銹鋼的應(yīng)用

時間：2019-01-22

　　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，一般少相的含量也許要達(dá)到30%。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，使鋼具有奧氏體加鐵素體雙向組織，又節(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，使雙相不銹鋼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體素體鋼的脆性和晶體長大的傾向性，又保持其優(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(qiáng)度、抗晶間腐蝕的能力和耐氯化物應(yīng)力腐蝕能力。

　　一、雙相不銹鋼的性能

　　(一)雙相不銹鋼的優(yōu)點

　　1、與奧氏體不銹鋼相比，雙相不銹鋼的優(yōu)勢如下：

　　(1)屈服強(qiáng)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儲罐或壓力容器的壁厚要比常用的奧氏體減少30­50%，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，而雙相不銹鋼具有極高的耐腐蝕性，在一些介質(zhì)中，如醋酸，甲酸等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，它的耐磨損腐蝕和疲勞腐蝕性能都優(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，雙相不銹鋼優(yōu)勢明顯，有實際應(yīng)用價值。

　　2、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，不象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)雙相不銹鋼的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，一般焊前不需預(yù)熱，焊后不需熱處理。

　　(5)應(yīng)用范圍較鐵素體不銹鋼寬。

　　(二)雙相不銹鋼的缺點

　　1、與奧氏體不銹鋼相比，雙相不銹鋼的弱勢有：

　　(1)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。

　　(2)其塑韌性較奧氏體不銹鋼低，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，需要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。

　　(3)存在中溫脆性區(qū)，需要嚴(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。

　　2、與鐵素體不銹鋼相比，雙相不銹鋼的弱勢如下：合金元素含量高，價格相對高，一般鐵素體不含鎳。

　　二、雙相不銹鋼的分類和牌號

　　到目前為止，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：

　　一類屬低合金型，代表牌號是UNS S32304(23Cr-4Ni-0.1N)，鋼中不含鉬，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。

　　二類屬中合金型，代表牌號是UNS S31803(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。

　　三類屬高合金型，一般含25%Cr，還含有鉬和氮，有的還含有銅和鎢，標(biāo)準(zhǔn)牌號有UNS S32550(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。

　　四類屬雙相不銹鋼型，含高鉬和氮，標(biāo)準(zhǔn)牌號有UNS S32750(25Cr-7Ni-3.7Mo-0.3N)，有的也含鎢和銅，PRE值大于40，可適用于苛刻的介質(zhì)條件，具有良好的耐蝕與力學(xué)綜合性能，可與奧氏體不銹鋼相媲美。

　　三、雙相不銹鋼的應(yīng)用

　　雙相不銹鋼以其獨具的優(yōu)勢廣泛用于各領(lǐng)域：

　　紙漿和造紙工業(yè)：紙漿和造紙工業(yè)是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(qiáng)度，同時壁厚減少很多，降低了蒸鍋的總重量。

　　化學(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型奧氏不銹鋼來制造，但壁很厚。采用雙相不銹鋼2205，強(qiáng)度幾乎高出316L和317L一倍，且能減少壁厚，從而減少儲槽的重要和費用。同時，在工業(yè)硫酸環(huán)境中，特別是在含有氯離子存在的情況下，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，但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(qiáng)度和優(yōu)良的耐腐蝕性能，使其在用于制作化學(xué)品船時，有很大的優(yōu)勢。減輕了船的重要，降低了燃料的消耗，在這方面，使用的是22%鉻型雙相不銹鋼。同時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。而雙相不銹鋼的耐腐蝕正具有這一優(yōu)勢，同時，它的高強(qiáng)度還可減輕重量。目前，有許多海上石油平臺均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。

　　四、結(jié)語

　　雙相不銹鋼經(jīng)過三代的發(fā)展和完善，從生產(chǎn)、加工制造及應(yīng)用來看，在一些用途上取代了奧氏體不銹鋼。它以其優(yōu)越的力學(xué)與耐腐蝕綜合性能贏得了使用者的青睞，已成為既節(jié)省重量又節(jié)省投資的優(yōu)良的耐蝕工程材料。近年隨著雙相不銹鋼的步入市場，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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