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                双相不锈钢 | Duplex steel

                双相不锈钢是指在它固溶@ 组织中的铁素体相和奥氏体相约各占一半,一般最少相含量也需要达到30%。因此它兼有铁素体不锈◣钢和奥氏体不锈钢的性能特点。双相不锈钢已广泛地应用于各工业领域,诸如纸浆和造纸、陆上和海↘上的油气工业、化学加工工业、运输业(化学品船和槽罐车)、制〇药和食品工业以及建筑业等。多用制反应容器,各工业设备和输送管道等。在大多数应用中,双相不锈钢被认为是具有成本效益▃的材料,填补了普通奥氏体不锈钢和高合≡金奥氏体不锈钢之间的空白。

                产品分类 / 用途

                022Cr25Ni7Mo4WCuN (S32760/S27603)


                (022Cr25Ni7Mo4WCuN)(Zeron100)  S27603 / S32760 双相钢在20世纪80年代初系用作铸钢,代替耐蚀性不足的第二代双相不锈钢(00Cr22Ni5Mo2N)2205 双相不锈钢。80年代后期开始作∑ 为用于管道系统的变形材料,随后此钢成为石油天然气开发、海水环境、烟气脱硫(FGD)、脱盐、化工等应用领域的重要耐蚀材料。


                一、化学成分


                (022Cr25Ni7Mo4WCuN)S32760 双相不锈钢的化学成分 %
                牌  号
                (Zeron100)UNS S32760≤0.05≤1.0≤1.0≤0.010≤0.03024.0~26.06.0~8.03.0~4.00.50~1.00.20~0.300.50~1.0
                022Cr25Ni7Mo4WCuN S27603≤0.030≤1.0≤1.0≤0.030≤0.03524.0~26.06.0~8.03.0~4.00.50~1.00.20~0.300.50~1.0


                  S32760 双相不『锈钢除了高铬、钼、氮量外还含有少量的钨和铜。早期作为铸造合金,加入钨、铜以改善此合金的铸造性∮能,后来︼才发现钨、铜能改善此钢在某些酸中的耐腐蚀性和在海水中在钝化的能力。


                二、组织特点


                  此钢与其他超级双相不锈钢〓相同,在固溶条件下,其显微组织也是α/γ近于1的双相←结构,但是,自高温到室◢温,包括不正确的热加工、热处理和焊接工艺等的冷却过程中,在此钢的基体上也╱会有金属间相和氮化》物析出,在900℃左右停留超过近100s就会有σ、χ、Cr2N等在〒基体上析出;在约475℃左右→停留超过约800秒便会有α相析出。为了▃防止金属间相和Cr2N相的析出,在冷却过程中必须具有足够的冷却速度。另外∏此钢不适应热处理和冷却而产生σ相。


                三、力学性能

                 


                ASTM A240 标准规定的力学性能
                材料UNSσb/MPaσ0.2/MPaδs/%
                022Cr25Ni7Mo4WCuN 锻态S32760≥550≥750≥25
                022Cr25Ni7Mo4WCuN 铸态J93380≥450≥700≥25



                022Cr25Ni7Mo4WCuN 双相钢的实测力学性能
                板厚/mmσb/MPaσ0.2/MPaδs/%硬度(HRC)冲击值(V型)Akv/J
                20℃’-30℃
                1087467173442241207
                1286569073738227227
                1984364770140211183
                3485362770032241248


                四、耐腐蚀性◆能


                 1. 全面腐蚀


                  由于 S32760 双相不锈钢中不仅铬、钼、氮量高,而且还会有少量的钨↙和铜,因而在一些还原性酸介质中耐蚀性优良,且优于超级双相∏不锈钢 022Cr25Ni7Mo4 和超级奥氏◣体不锈钢 00Cr20Ni18Mo6CuN (SAF 254SMO )。一些实验结果表明,022Cr25Ni7Mo4WCuN 双相钢的▲耐全面腐蚀性在HCl中由于 2507 双相不锈钢和 6Mo 超级奥氏体不锈钢 254SMO;在硫酸中,不仅远优于2%~3%的 2205 和 316L ,而且也优于 2507 ; 在商用H3PO4中,还优于6Mo型↓超级奥氏体不锈钢 254SMO。


                 2. 晶间腐蚀


                  由于 S32760 双相不锈钢 碳:C≤0.03%且具有α+γ双相结构,因此其耐晶间腐蚀性能优々良。在所∩试验的条件下▲还优于如 C-276Inconel 625G30 等几种高镍的耐蚀合金。


                 3. 应力腐蚀


                 用海水介质并采用液滴发法进行应力腐蚀试验,所得出的此钢的临界应☉力腐蚀温度(当外加应力为σ0.2的90%时)为70℃见下表


                S32760双相不锈钢用海水介◇质进行液滴蒸发法应力腐蚀(SCC)试验结果
                试验温度/℃应力/MPa外加应力σ0.2%SCC结果
                11047188SCC
                10549492SCC
                10049492SCC
                9050892SCC
                8050792SCC
                7051890无SCC


                  由于 S32760 双相不锈钢不仅具有双相组织,屈服强度高,而且铬、钼、氮含量高,耐蚀性好。因此此钢的耐氯化物应力腐蚀性能优异,在含有氯⌒化物介质的试验中,316L奥氏体不锈钢当温度≥60℃,介质仅0.001%氯化物便会产生应力腐蚀。虽然双相不锈钢∩S32304(SAF 2304) 和 S31803 (SAF 2205)耐应力腐蚀性能要优于316L,但却远远低于S32760 双相不锈钢,022Cr25Ni7Mo4WCuN 钢在此试验条件下不会产生应力★腐蚀(不断裂)。


                  在酸性环境中,当在高氯化物(>100000mg/L)时,022Cr25Ni7Mo4WCuN双相不锈钢耐硫化Ψ 物应力腐蚀的能力取决于氯化物的浓度水平,而在低氯化物浓度时,则取决于硫化物的浓度水平。当PH>4时,此钢↓至少耐0.7bar(0.7MPa)硫化氢分压而不产生SSCC。


                4. 点蚀和缝隙腐蚀


                几种Ψ不锈钢在FGD石灰浆液介质中CCT值
                ( Cl–50000mg/L ,PH=2 )
                钢种产品形态CCT/℃
                S32760锻态75
                S32760铸态60
                Zeron 25铸态40
                254 SMO锻态65
                SAF 2205锻态35


                  S32760 双相不锈钢的临界点蚀温度(CPT)虽较 C-276(00Cr16Ni69Mo16W4)为低,但较 904L(022Cr20Ni25Mo4.5Cu)和 316L 为高。下表为,在模拟常规电厂烟气脱硫(FGD)的石【灰浆液介质中,022Cr25Ni7Mo4WCuN双相钢在锻态的临界缝隙腐蚀温度(CCT)可达75℃,比超级奥氏体不锈钢 254SMO(00Cr20Ni18Mo6CuN)还要高出10℃。


                5. 磨蚀


                 在带有1000mg/L泥沙的酸性盐「水(pH=3.5),以40m/s速度冲刷时,一些不锈钢的重量损失
                牌号316L22Cr双相钢825合金S32760
                失重数值/mg18.515.51513



                  从S32760 双相不锈钢在烟气脱硫泥浆泵介质条件下的耐磨蚀试▆验结果,可以看出 022Cr25Ni7Mo4WCuN 钢的耐磨蚀〖性不仅优于 316L ,而且还优于第二代双相不锈钢 2205 (022Cr25Ni5Mo2N)和 铁镍基ω耐蚀合金 Incoloy 825 。在所试验的条件下,仅有 22Cr 型双相不锈钢和超级双相不锈钢 022Cr25Ni7Mo4WCuN 的磨蚀损失并不随着◣pH值ω 变化而改变,而且只有 022Cr27Ni7Mo3.5WCuN 钢的☆磨蚀损失是最低的。从上述结果可知 ,由于 S32760 超级双相不锈钢具有的高强度、高硬度、高耐蚀性,充分证明 022Cr25Ni7Mo4WCuN 钢具有优异的耐ζ腐蚀性。


                五、加工性能


                  022Cr25Ni7Mo4WCuN 双相不锈钢的冷热加工性能与 S32750 双相不锈钢※相似,热加工时需要适宜的︾热加工(成型)温度和冷却♀速度,冷加工(成型)时需要较大的外力,适宜的冷变」形量,当大变形量时需要及时进行中间热处理。


                六、焊接性能


                 022Cr25Ni7Mo4WCuN可采用SMAW、GTAW和SAW方法进行焊接,后感∑ 觉线能在0.5 ~1.5KJ/mm,层间温度在↙≤150℃,焊后不需热处理。


                不同方法焊接时S32760双相钢使用的典型焊接参数△
                焊接参数GTAWφ2.4SMAWφ3.25SAWφ3.2
                电流/A80100330
                电压/V112332
                焊接速度
                mm*min-1
                45120450
                道次数14填满


                  022Cr25Ni7Mo4WCuN 钢焊缝金属的质量要求一般要达」到:-20℃低温Ak值为28J,平均值为40J。硬度值为不大于28(HRC),能通过6%FeCl3、35℃检验,不产生点〖蚀,注意需要控制焊缝中铁素体量←为35% ~60%,这样就能获得焊接▆性、成型性、耐腐蚀性和力学性能等均优良的综合性能。

                 

                七、热处理【工艺


                  022Cr25Ni7Mo4WCuN 双相不锈钢适宜热ω处理温度为1000~1100℃,保温后快冷,为了防止∴此钢的金属间相的析出,热处理①后的冷却速率≥5000℃/h。


                八、产品应用


                  022Cr25Ni7Mo4WCuN 双相不锈□ 钢主要用于海上石油、天然气开采,在电√站烟气脱硫、石化◆工程和化肥工业中,制造反应器、容器、各种热交换器以及※管线、泵、阀等。