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上海优钢集团有限公司


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|双相不锈钢简介|双相不锈钢牌号,分类及标准

双相不锈钢一般可分为低合金型、中合金型、高合金型和超级双相不锈钢型四类。

常用双相不锈钢牌号和各国牌号的近似值对照如下表:
 
型号国家
中国
美国
瑞典
德国
法国
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
超级双相钢
00Cr25Ni7Mo4N
00Cr25Ni6Mo3CuN
UNS S32750
UNS S32550
SS2328(SAF2507)
W.Nr.1.4410
W.Nr.1.4507
 
UR47N+
UR52N+
  
常用双相不锈钢的性能
  1.化学成分(%)

 

钢号
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.机械性能:

 

 
热处理制度℃
Ab(MPa)≥
As(MPa)≥
∮≥
布氏
洛氏
S32750(SAF2507)
00Cr22Ni5Mo3N
1025-1125
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.双相不锈钢的连续使用温度范围为-50℃-60℃。热加工温度应不低于950℃。
 
双相不锈钢简介
    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   和丝
    双相不锈钢一般可分为四类: 第一类低合金型,代表牌号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,代表牌号UNSS31803,PREN:32-33耐蚀性能介于AISI316L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,标准牌号有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,标准牌号有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 双相钢的最主要合金元素是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  

 

牌号
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. 机械性能 双相钢机械性能取决于产品形式及最终热处理,下表列出了规定的极限     
表2

 

项目牌号
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相比较。热传导率W/M摄氏率
表3

 

温度
牌号
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,即使是含合金量最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)在许多介质中应用最普通的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、甲酸等甚至可以取代高合金奥氏体不锈钢,乃至耐蚀合金。
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。
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稀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
水/油:91/10,H2S:2%,NaCI:9%,CO2:2%~3%,pH:4.5~6,115℃~140℃,7MPA
碳钢衬里使用3~9个月,304短时间即产生SCC
自1980年开始使用
2
油田用空气冷却器
水/油:91/10,H2S:2%,NaCI:9%,CO2:2-3%,pH:4.5~6,80℃~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
自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
自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,100℃,2MPa 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:CO2:25%,含CI的湿天然气,90℃,13MPa
 
自1980年开始使用
7
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无缝管使用7-8年后失效
自1983年开始使用

 

 SAF2507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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