双相不锈钢的发展与紧固件的应用

双相不锈钢的发展与紧固件的应用
类别： 技术问题

一、双相不锈钢的发展

所谓双相不锈钢是在固态组织中铁素体相于奥氏体相各一半。一般最少含量也许要达到30%。双相不锈钢是在18-8奥氏体不锈钢的基础上，提高铬含量或者加入其他铁素体元素形成的，使钢具有奥氏体加铁素体双相组织的特点，通过正确控制化学成份和热处理工艺，使双相不锈钢兼有铁素体不锈钢和奥氏体不锈钢的优点。双相不锈钢由于奥氏体的存在降低了高Cr铁素体钢的脆性和晶粒长大的倾向性，又保证其优良的韧性和焊接性；而铁素体的存在又提高了奥氏体的屈服强度、抗晶间腐蚀的能力和耐氯化物应力腐蚀能力。

在许多介质中应用最普遍的2205双相不锈钢螺栓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、甲酸等甚至可以替代高合金奥氏体不锈钢，乃至耐蚀合金。应用的普遍性与多样性不如奥氏体不锈钢，耐热性较低，其使用温度须控制在300℃以下，另外，其塑韧性较奥氏体不锈钢差，冷加工比奥氏体不锈钢的加工硬化效应大。在冷镦变形初期，需要施加较大的力才能变形，但内应力较大，还需去应力回火。含25%Cr的双相不锈钢比奥氏体不锈钢热加工困难，合金元素含量高，并且价格相对高，一般铁素体不含镍。

迄今为止，双相不锈钢的发展经历了三代，目前世界各国均有其牌号。典型的双相不锈钢可分为四类：

第一类属低合金型。代表牌号是UNS U32304（23Cr4Ni0.1N）,钢中不含钼，耐点蚀当量PRE值为24-25，在耐应力腐蚀方面可代替AISI304（0Cr18Ni9）或316（0Cr17Ni12Mo2）使用。

第二类属中合金型。代表牌号是UNS U31803（22Cr5Ni3Mo0.15N）,PRE值为32-33，它的耐蚀性能介于AISI316L（00Cr17Ni14Mo2）和6%Mo+N奥氏体不锈钢）之间。

第三类属高合金型。一般含25% Cr，还含有钼和氮，有的还含有铜和钨，标准牌号有UNS U32550（25Cr6Ni3Mo2Cu0.2N）, PRE值为38-39，这类钢的耐蚀能力高于22% Cr的双相不锈钢。

第四类属超级双相不锈钢型。含高钼和氮，标准牌号是UNS U32750（25Cr7Ni4Mo0.3N）,有的也含有钨和铜，PRE值大于40%，可适用于苛刻的介质条件下，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。

二、双相不锈钢紧固件的应用

双相不锈钢经过了几十年的研制和开发己在化石油、造纸、能源、船舶、军事等工业领域取得了一之地，而且其应用的范围也正在不断扩大。在石油化工上的应用瑞典将3RE60 钢用于炼油厂的原油脱盐、加氢脱(HOS)、废水处理、脱蜡等装置上的紧固件,主要用作热交换塔顶冷却器、废水冷却器等螺栓、螺母，也用作氯乙烯预冷凝甲醇反应器触媒管、生产苯的冷却盘管等紧固件。此外有用3R E6和SAF2205 钢制造氢裂化和加氢装置的空冷器(REAC) 的管束、管板和封头等紧固件，如秦山核电公司的J一L台空冷器上的螺栓(介质为:65%一85 %的氢、碳氢物、HZs,压力为5一8 MPa,温度为:110~205℃)已用了8一10 年。

1、在低浓度氯化物环境中的应用

在含有氯化物的工业用水环境条件下引起应力腐的事例是相当多的，用双相不锈钢可代替304L、316L钢解决这方面的腐蚀问题，尤其是适用于由孔蚀起的应力腐蚀,其中3RE60(加氮)8AF2208钢多于化工和石化厂的热交换器管材、高压釜上的紧固件。

2、在海水腐蚀条件下的应用

海水是自然环境中腐蚀性最强的介质之一，尤其有海洋生物附着的表面上,304 钢和316 很容易生缝隙腐蚀，而对于热海水介质中的紧固件则要求材料具有更的耐孔蚀、缝隙腐蚀性能。目前，25%Cr 型双相不锈钢适用于制造海水泵、轴、船用推进器等紧固件。如用329JI钢制造化工厂和船用海交换器或海水冷却管紧固件，以部分代替铝铜紧固件。我国上海石化总厂用0Cr25 Ni7Mo3 WCuN钢制造的海水热交换器,至今已使用8 年,效果良好。

3、 在酸性油气井上的应用

双相不锈钢SAF2205 主要用于油、气井的管道和紧固件，如用于生产天然气的空冷器、输送管道等螺栓，还有如酸性气井的摇臂支架等紧固件。近年来,UR52N+超级双相不锈钢用于北海油田的集油、集气和水混合物的输送管线及海岸设施等紧固件。

4、在高腐蚀环境中的应用

双相不锈钢在硝酸、尿素、磷酸、醋酸等要求高腐蚀的环境中已广泛使用,如我国开发的NAR一SN一5(27Cr一SNi一N) 钢已在生产硝酸的设备上紧固件应用,上海电气公司则用双相不锈钢制造高压冷凝器和高压分解塔等或紧固件。

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