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双相不锈钢(双相钢)的元素组成及性能应用
新闻来源:钛龙水泵    作者:龙亚一体化提升泵站    点击数:    更新时间:2019-02-13 10:53:26    收藏此页

双相不锈钢(双相钢)的元素组成及性能应用
    双相不锈钢是指它的微观组织是由铁素体相和奥氏体相二组成的材料,二相各约占50%。在实际使用中其中一相约在40-60%之间较为合适。

    根据两相组织的特点,通过正确控制化学成分和热处理工艺,将奥氏体不锈钢所具有的优良韧性和焊接性与铁素体不锈钢所具有的较高强度和耐氯化物应力腐刨性能结合在一起,使双相不锈钢成为一类集优良的耐腐蚀、高强度和易于加工制造等诸多优异性能于一身的钢种。它们的物理性能介于奥氏体不锈钢和铁素体不锈钢之间,但更接近于铁素体不锈钢和碳钢。双相不锈钢的耐耐氯化物孔蚀和缝隙腐蚀能力与铬、钼和氮含量有关,其耐钇蚀和缝隙腐蚀能力可以类假于316不锈钢,或者高于海水用不锈钢如6%MO奥氏体不锈钢。所有的双相不锈钢耐氯化物应力腐蚀断裂的能力均明显强于300系列奥氏体不锈钢,而且其强度也大大高于奥氏体不锈钢,同时表现出良好的塑性和韧性。

    双相不锈钢各种产品形式: 板材和带材   管---焊管和无缝管   锻材 管件和法兰    棒和丝

    双相不锈钢一般可分为四类: DY类低合金型,代表P号UNSS32304,钢中不含钼,PREN:24-25,耐应力腐蚀方面可代替AISI304或是316使用。第二类中合金型,代表P号UNSS31803,PREN:32-33耐蚀性能介于AISI 316L和6%MO+N奥氏体不锈钢之间。第三类高合金型,一般含25%CR,还含有钼和氮,有的还含有铜和钨,标准P号有UNSS32550,PREN:38-39耐蚀性能高于22%Cr双相不锈钢。第四类超级双相不锈钢型,含高钼和氮,标准P号有UNSS32750,有的也含钨和铜,PREN>40可使用于苛刻的介质条件,具有良好的耐蚀与力学综合性能,可与超级奥氏体不锈钢相媲美。(注:PREN:孔蚀抗力当量值)

    化学成分 双相钢的Z主要合金元素是Cr、Ni、Mo和N。其中Cr、Mo为增加铁素体含量,而Ni、N为奥氏体稳定元素。有些钢种还有Mn、Cu、W等元素。Cr、Ni、Mo能改进抗腐蚀性。在含氯化物的环境中其抗点蚀及裂缝腐蚀的性能特别好。

1.化学成分(%)
表1

P号

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.  双相不锈钢(双相钢)的机械性能 双相钢机械性能取决于产品形式及Z终热处理,下表列出了规定的极限     
表2

项目P号

试验温度

RP0.2N/MM2

RM0.2N/MM2

A5%

 SAF2205

室温

450

620

25

100

360

 

 

150

335

 

 

200

310

 

 

250

295

 

 

300

285

 

 

SA2507 室温

550

800

1000

46

100

450

 

 

200

400

 

 

 

 

 

 

 

 在-50度-280度温度范围同,双相不锈钢(双相钢)具有很好的机械性能,当双相钢长期承受300度以上高温时,其微机组织会发生变化并导致韧性下降,然而,韧性的降低并不一定对处于工作温度的材料性能产生影响。 腐蚀性能跟类似合金含量的奥氏体钢种相比,双相钢和超级双相钢基体材料具有类心抗点蚀和裂纹腐蚀性能,但一般具有极好的抗应力腐蚀有机酸腐蚀的能力。在工业界按照孔蚀抗力当量值PREN来表示抗点蚀等级是众所周知的。
物理性能:双相钢热传导率列于下表中,并与316L相比絏H却悸蔠/M摄氏率
表3

温度

P号

SAF2205

SAF2507

AISI316L

20

19

16

15

100

19

17

16

200

21

19

17.5

300

23

20

19

双相不锈钢(双相钢)的热膨胀与碳钢接近,这使双相钢与奥氏体不锈钢相比,具有明显的优势。 金相组织我公司使用于西气东输的UNSS31803双相不锈钢的微观组织图如下,其铁素体含量54%
   双相不锈钢优势
   1、与奥氏体不锈钢相比
   1)服强度比普通奥氏体不锈钢高一倍多,且具有成型需要的足够的塑韧性。采用双相不锈钢制造储罐或压力容器的厚度要比常用奥氏体不锈钢减少30-50%,有利于降低成本。
2)具有优异的耐应力腐蚀破裂的能力,尤其在含氯离子的环境中,即使是含合金量Z低的双相不锈钢也有比奥氏体不锈钢更高的耐应力腐蚀断裂的能力,应力腐蚀是普通奥氏体不锈钢难以解决的突出问题。
3)在许多介质中应用Z普通的2205双相不锈钢的耐腐蚀性优于普通的316L奥氏体不锈钢,而超级双相不锈钢具有极高的耐腐蚀性,在一些介质中,如醋酸、甲酸等甚Z可以取代高合金奥氏体不锈钢,乃Z耐蚀合金。
4)具有良好的耐局部腐蚀性能,与合金含量相发的奥氏本不锈钢相比,它的耐磨损腐蚀和腐蚀疲劳性能都优于奥氏体不锈钢。
5)比奥氏体不锈钢线膨胀系数低,与碳钢接近,适合与 碳 钢 连 接 , 具  有 重 要 的 工 程 意 义 ,如 生 产 复 合 板 或 衬 里 等等。

2、与铁素不锈钢相比,双相不锈钢的优势如下:
1)综事力学性能比铁素体不锈钢高,尤其是塑韧性。不像铁素本不锈钢那样对脆性敏感。
2)除耐应力腐蚀性能外,其他耐局部腐蚀性能都优于铁素体不锈钢。
3)冷加工工艺性能和冷成型性能远优于铁素体不锈钢。
4)焊接性能远优于铁素体不锈钢,一般焊前不需预热焊后不需热处理。
5)应用范围较铁素体不锈钢宽。
 
应用情况
    由于双相钢强度高,它往往可以节约材料,如减少管子的壁厚。以一为SAF2205、SAF2507的用途。 SAF2205适用于含氯环境中,该材料适用于混有氯化物的炼油或其它工艺介质中。SAF2205尤其适用于使用含氯水溶液或微咸水作为冷却介质的热交换器。该材料同样也适用于X释的硫酸溶液和纯有机酸及其混合液。 如:石油和天然气工业中的油管:炼油厂中的原油脱盐,含硫气体净化,废水处理设备;使用微咸水或含氯溶液的冷却系统。
SAF2205双相不锈钢的应用

序号

设备名称

介质条件

原用材料及及问题

双相钢使用情况

 1

油田、油井口的输送管道

/油:91/10H2S2%NaCI9%CO22%~3%pH4.5~6115~140℃7MPA

碳钢衬里使用3~9个月,304短时间即产生SCC

1980年开始使用

2

油田用空气冷却器

/油:91/10H2S2%NaCI9%CO22-3%pH4.5~680~110℃7MPa

 

 

3

炼油厂馏分

管程:水,28~45℃

碳钢使用1年,321使用半的出现孔蚀及SCC

1985年开始使用

4

炼油厂加氢裂经塔的空气冷却塔

0.1 kPa ~1kPa

碳钢和13%~17%Cr铁素本不锈钢易损坏

1983年开始使用

5

聚乙烯产品冷却器

管程:聚乙烯气本混合物,1002MPa壳程:含约100×10-6CI的淡水,材料温度<100℃

304L管板因SCC损坏

换用SAF2205钢后情况良好

6

近海气田用空气冷却器

管程:CO225%,含CI的湿天然气,9013MPa

 

1980年开始使用

7

双相钢化工泵

氯碱盐

不锈钢304316容易被腐蚀

换用双相钢后,钛龙P化工泵耐腐蚀性能有了很大提升

8

生产纯碱用的海水热交换器

管程:海水,入口温度12~31℃,出口温度40℃~60℃,壳程:NH357%CO233%H2O10%,不含氧的H2S,出口温度

TI焊管2-3年焊缝损坏,TI地缝管使用7-8年后失效

1983年开始使用

 

SAF2507双相不锈钢(双相钢)是专为苛刻的含氯环境而开发的,在加工工业中也有许多重要应用。


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