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雙相不銹鋼分類、牌號及標準
【2017/07/22】
|
ASTM F SERIES |
UNS SERIES |
DIN STANDARD |
|
F51 |
UNS S31803 |
1.4462 |
|
F52 |
UNS S32900 |
1.4460 |
|
F53 / 2507 |
UNS S32750 |
1.4410 |
|
F55 / ZERON 100 |
UNS S32760 |
1.4501 |
|
F60 / 2205 |
UNS S32205 |
1.4462 |
|
F61 / FERRALIUM 255 |
UNS S32505 |
1.4507 |
|
F44 |
UNS S31254 |
SMO254 |
雙相不銹鋼一般可分為低合金型、中合金型、高合金型和超級雙相不銹鋼型四類。 常用雙相不銹鋼牌號和各國牌號的近似值對照如下表：
|
型號\國家 |
中國 |
美國 |
瑞典 |
德國 |
法國 |
日本 |
|
低合金型 |
00Cr23Ni4N |
UN23 (SAF2304） |
SS232 （SAF2304） |
W．Nr.1.4362 |
UR35N |
DP11 |
|
中合金型 |
00Cr18Ni5Mo3Si2 00Cr22Ni5Mo3N |
UNS S31500 UNS S31803 |
SS2376(3RE60) SS2377(SAF2205) |
W.Nr.1.4417 W.Nr.1.4462 |
UR45N |
DP1 DP8 |
|
高合金型 |
0Cr25Ni5Mo2 00Cr25Ni7Mo3WCuN |
UNS S32900 UNS S31260 |
SS2324(10RE51) |
W.Nr.1.4460 W.Nr.1.4501 |
|
329J1 329J2L |
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超級雙相 鋼 |
00Cr25Ni7Mo4N 00Cr25Ni6Mo3CuN |
UNS S32750 UNS S32550 |
SS2328(SAF2507) |
W.Nr.1.4410 W.Nr.1.4507 |
|
UR47N+ UR52N+ |
常用雙相不銹鋼的性能：
1．化學成分（%）
|
鋼號 |
C≤ |
Mn≤ |
Si≤ |
S≤ |
P≤ |
Cr |
Ni |
Mo |
Cu≤ |
N |
|
S32750((SAF2507) 00Cr22Ni7Mo4N |
0.03 |
1.20 |
0.80 |
0.020 |
0.035 |
24.0/ 26.0 |
6.0/ 8.0 |
3.0/ 5.0 |
0.50 |
0.24/ 0.32 |
|
S31803（SAF2205） 00Cr22Ni5Mo3N |
0.03 |
2.00 |
1.0 |
0.02 |
0.030 |
21.0/ 23.0 |
4.50/ 6.50 |
2.50/ 3.50 |
|
0.08/ 0.20 |
|
S31500（3RE60） 00Cr18Ni5Mo3Si2 |
0.03 |
1.2/ 2.00 |
1. 4/ 2.00 |
0.030 |
0.030 |
18.0/ 19.0 |
4.25/ 5.25 |
2.50/ 2.00 |
|
0.05/ 0.10 |
2．機械性能：
|
|
熱處理溫度℃ |
Ab（MPa）≥ |
As（MPa）≥ |
∮≥ |
布氏 |
洛氏 |
|
S32750（SAF2507） 00Cr22Ni5Mo3N |
1025-1125 水 |
800 |
550 |
15 |
310 |
32 |
|
S31803（SAF2205） 00Cr22Ni5Mo3N |
1020-1100 |
620 |
450 |
25 |
290 |
30.5 |
|
S31500（3RE60） 00Cr18Ni5Mo3Si2 |
980-1040 |
630 |
440 |
30 |
290 |
30.5 |
3．雙相不銹鋼的連續(xù)使用溫度范圍為-50℃-60℃。熱加工溫度應(yīng)不低于 950℃。
雙相不銹鋼簡介
雙相不銹鋼是指它的微觀組織是由鐵素體相和奧氏體相二組成的材料，二相各約占 50%。在實際使用中其 中一相約在 40-60%之間較為合適。
根據(jù)兩相組織的特點，通過正確控制化學成分和熱處理工藝，將奧氏體不銹鋼所具有的優(yōu)良韌性和焊接性 與鐵素體不銹鋼所具有的較高強度和耐氯化物應(yīng)力腐蝕性能結(jié)合在一起，使雙相不銹鋼成為一類集優(yōu)良的耐腐 蝕、高強度和易于加工制造等諸多優(yōu)異性能于一身的鋼種。它們的物理性能介于奧氏體不銹鋼和鐵素體不銹鋼 之間，但更接近于鐵素體不銹鋼和碳鋼。雙相不銹鋼的耐氯化物孔蝕和縫隙腐蝕能力與鉻、鉬和氮含量有關(guān)， 其耐孔蝕和縫隙腐蝕能力可以類似于 316 不銹鋼，或者高于海水用不銹鋼如 6%MO 奧氏體不銹鋼。所有的雙 相不銹鋼耐氯化物應(yīng)力腐蝕斷裂的能力均明顯強于 300 系列奧氏體不銹鋼，而且其強度也大大高于奧氏體不銹 鋼，同時表現(xiàn)出良好的塑性和韌性。
雙相不銹鋼各種產(chǎn)品形式： 板材和帶材 管---焊管和無縫管 鍛材 管件和法蘭 棒和絲
雙相不銹鋼一般可分為四類：
一：低合金型，代表牌號 UNSS32304，鋼中不含鉬，PREN：24-25，耐 應(yīng)力腐蝕方面可代替 AISI 304 或是 316 使用。
二：中合金型，代表牌號 UNSS31803，PREN：32-33 耐蝕性 能介于 AISI316L 和 6%MO+N 奧氏體不銹鋼之間。
三：高合金型，一般含 25%Cr，還含有鉬和氮，有的還 含有銅和鎢，標準牌號有 UNSS32550，PREN：38-39 耐蝕性能高于 22%Cr 雙相不銹鋼。
四：超級雙相不銹 鋼型，含高鉬和氮，標準牌號有 UNSS32750，有的也含鎢和銅，PREN>40 可使用于苛刻的介質(zhì)條件，具有良 好的耐蝕與力學綜合性能，可與超級奧氏體不銹鋼相媲美。（注：PREN：孔蝕抗力當量值）
化學成分 雙相鋼的最主要合金元素是 Cr、Ni、Mo 和 N。其中 Cr、Mo 為增加鐵素體含量，而 Ni、N 為 奧氏體穩(wěn)定元素。有些鋼種還有 Mn、Cu、W 等元素。Cr、Ni、Mo 能改進抗腐蝕性。在含氯化物的環(huán)境中其 抗點蝕及裂縫腐蝕的性能特別好。
1．化學成分（％）
表 1
|
牌號 |
C |
Cr |
Ni |
Mo |
N |
P |
S |
|
SAF2205 |
0.030 |
21.0-23 |
4.5-6.5 |
2.5-3.5 |
0.08-0.2 |
0.030 |
0.030 |
|
SA2507 |
0.030 |
24.0-26 |
6.0-8.0 |
3.0-5.0 |
0.32 |
0.035 |
0.020 |
2． 機械性能 雙相鋼機械性能取決于產(chǎn)品形式及最終熱處理，下表列出了規(guī)定的極限
表 2
|
項目牌號 |
試驗溫度℃ |
RP0.2N/mm2 |
RM0.2N/mm2 |
A5% |
|
SAF2205 |
室溫 |
450 |
620 |
25 |
|
100 |
360 |
|
|
|
|
150 |
335 |
|
|
|
|
200 |
310 |
|
|
|
|
250 |
295 |
|
|
|
|
300 |
285 |
|
|
|
|
SA2507 室溫 |
550 |
800 |
1000 |
46 |
|
100 |
450 |
|
|
|
|
200 |
400 |
|
|
在-50℃-280℃溫度范圍同，雙相不銹鋼具有很好的機械性能，當雙相鋼長期承受 300℃以上高溫時，其微
觀組織會發(fā)生變化并導致韌性下降，然而，韌性的降低并不一定對處于工作溫度的材料性能產(chǎn)生影響。 腐蝕 性能 跟類似合金含量的奧氏體鋼種相比，雙相鋼和超級雙相鋼基體材料具有類心抗點蝕和裂紋腐蝕性能，但 一般具有極好的抗應(yīng)力腐蝕有機酸腐蝕的能力。在工業(yè)界按照孔蝕抗力當量值 PREN 來表示抗點蝕等級是眾所 周知的。
物理性能：雙相鋼熱傳導率列于下表中，并與 316L 相比較。熱傳導率 W/M 攝氏率
表 3
|
溫度 |
牌號 |
||
|
SAF2205 |
SAF2507 |
AISI316L |
|
|
20 |
19 |
16 |
15 |
|
100 |
19 |
17 |
16 |
|
200 |
21 |
19 |
17.5 |
|
300 |
23 |
20 |
19 |
雙相不銹鋼的熱膨脹與碳鋼接近，這使雙相鋼與奧氏體不銹鋼相比，具有明顯的優(yōu)勢。 金相組織我公司使 用于西氣東輸?shù)?nbsp;UNSS31803 雙相不銹鋼的微觀組織圖如下，其鐵素體含量 54%
雙相不銹鋼優(yōu)勢
1、與奧氏體不銹鋼相比
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儲罐或 壓力容器的厚度要比常用奧氏體不銹鋼減少 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，尤其在含氯離子的環(huán)境中，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)力腐蝕斷裂的能力，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)用最普通的 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)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，與合金含量相同的奧氏本不銹鋼相比，它的耐磨損腐蝕和腐蝕疲勞性能都優(yōu) 于奧氏體不銹鋼。 5）比奧氏體不銹鋼線膨脹系數(shù)低，與碳鋼接近，適合與碳鋼連接，具有重要的工程意義，如生產(chǎn)復合板或襯 里等。
2、與鐵素不銹鋼相比，雙相不銹鋼的優(yōu)勢如下：
1）綜合力學性能比鐵素體不銹鋼高，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優(yōu)于鐵素體不銹鋼。
4）焊接性能遠優(yōu)于鐵素體不銹鋼，一般焊前不需預熱焊后不需熱處理。
5）應(yīng)用范圍較鐵素體不銹鋼寬。
應(yīng)用情況
由于雙相鋼強度高，它往往可以節(jié)約材料，如減少管子的壁厚。以 SAF2205、SAF2507W 為例的用途。 SAF2205 適用于含氯環(huán)境中，該材料適用于混有氯化物的煉油或其它工藝介質(zhì)中。SAF2205 尤其適用于使用含 氯水溶液或微咸水作為冷卻介質(zhì)的熱交換器。該材料同樣也適用于稀釋的硫酸溶液和純有機酸及其混合液。 如：石油和天然氣工業(yè)中的油管：煉油廠中的原油脫鹽，含硫氣體凈化，廢水處理設(shè)備；使用微咸水或含氯溶 液的冷卻系統(tǒng)。
SAF2205 雙相不銹鋼的應(yīng)用
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序號 |
設(shè)備名稱 |
介質(zhì)條件 |
原用材料及及問題 |
雙相鋼使用情況 |
|
1 |
油田、油井口的輸 送管道 |
水/油：91/10，H2S：2%，NaCL： 9%，CO2：2%~3%，PH：4.5~6， 115℃~140℃，7MPa |
碳鋼襯里使用 3~9 個月，304 短時間即 產(chǎn)生 SCC |
自 1980 年開始使用 |
|
2 |
油田用空氣冷卻器 |
水/油：91/10，H2S：2%，NaCI：9%， CO2：2-3%，PH：4.5~6，80℃~110℃， 7MPa |
|
|
|
3 |
煉油廠餾分 |
管程：水，28℃~45℃ |
碳鋼使用 1 年，321 使用半的出現(xiàn)孔蝕 及 SCC |
自 1985 年開始使用 |
|
4 |
煉油廠加氫裂經(jīng)塔 的空氣冷卻塔 |
0.1 kPa ~1kPa |
碳鋼和 13%~17%Cr 鐵素本不銹鋼易損 壞 |
自 1983 年開始使用 |
|
5 |
聚乙烯產(chǎn)品冷卻器 |
管程：聚乙烯氣本混合物，100℃， 2MPa 殼程：含約 100×10-6CI 的淡 水，材料溫度<100℃ |
304L 管板因 SCC 損 壞 |
換用 SAF2205 鋼后 情況良好 |
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6 |
近海氣田用空氣冷 卻器 |
管程：CO2：25%，含 CI 的濕天然 氣，90℃，13MPa |
|
自 1980 年開始使用 |
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7 |
生產(chǎn)純堿用的海水 熱交換器 |
管程：海水，入口溫度 12℃~31℃， 出 口 溫 度 40 ℃ ~60 ℃ ， 殼 程 ： NH357%，CO233%，H2O10%，不 含氧的 H2S，出口溫度 |
TI 焊管 2-3 年焊縫損 壞，TI 地縫管使用 7-8 年后失效 |
自 1983 年開始使用 |
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