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双相不锈钢的优劣与应用

返回列表 来源:未知 浏览: 发布日期:2020-12-03 16:53【
双相不锈钢是一类集优良的耐腐蚀、高强度和易于制造加工等诸多优异性能于一身的钢种。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。因为其金相显微组织由铁素体和奥氏体两种不锈钢晶粒组成,所以被称为“双相”。
 
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于铁素体不锈钢和碳钢。2205不锈钢管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似于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。
2205不锈钢管

当双相不锈钢熔化后,它从液态凝固时首先凝固成完全的铁素体结构,随着材料冷却到室温,大约有一半的铁素体晶粒转变为奥氏体晶粒。其结果是显微组织中大约50%为奥氏体相,50%为铁素体相。
 
   1)双相不锈钢的强度大约是常规奥氏体不锈钢或铁素体不锈钢强度的2倍。且具有成型需要的足够的塑韧性。因此设计师在某些应用中就可减薄壁厚。下图比较了室温到300℃的温度区间几种双相不锈钢与316L奥氏体不锈钢的屈服强度。
 
    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。

不锈钢一般是不锈钢和耐酸钢的总称。不锈钢是指耐大气、蒸汽和水等弱介质腐蚀的钢,2205不锈钢管而耐酸钢则是指耐酸、碱、盐等化学浸蚀性介质腐蚀的钢。不锈钢自本世纪初问世,到现在已有90多年的历史。不锈钢的发明是世界冶金史上的重大成就,不锈钢的发展为现代工业的发展和科技进步奠定了重要的物质技术基础。
 
不锈钢钢种很多,性能各异,它在发展过程中逐步形成了几大类。按组织结构分,分为马氏不锈钢(包括沉淀硬化不锈钢)、铁素体不锈钢、奥氏体不锈钢和奥氏体加铁素体双相不锈钢等四大类;
 
按钢中的主要化学成分或钢中的一些特征元素来分类,分为铬不锈钢、铬镍不锈钢、铬镍钼不锈钢以及低碳不锈钢、高钼不锈钢、高纯不锈钢等;
 
按钢的性能特点和用途分类,分为耐硝酸不锈钢、耐硫酸不锈钢、耐点蚀不锈钢、耐应力腐蚀不锈钢、高强不锈钢等;按钢的功能特点分类,分为低温不锈钢、无磁不锈钢、易切削不锈钢、超塑性不锈钢等。
 
目前常用的分类方法是按钢的组织结构特点和钢的化学成分特点以及两者相结合的方法分类。一般分为马氏体不锈钢、铁素体不锈钢、奥氏体不锈钢、双相不锈钢和沉淀硬化型不锈钢等,或分为铬不锈钢和镍不锈钢两大类。 
 
奥氏体+铁素体双相不锈钢是指不锈钢中既有奥氏体又有铁素体组织结构的钢种,而且此二相组织要独立存在,含量都较大,一般认为最少相的含量应大于15%。而实际工程中应用的奥氏体+铁素双相不锈钢(习惯称α+γ双相不锈钢或双相不锈钢)多以奥氏体为基并含有不小于30%的铁素体,最常见的是两相各约占50%的双相不锈钢。双相不锈钢英文简写是DSS(Duplex Stainless Steel)。 
2205不锈钢管
 
由于具有α+γ双相组织结构,双相不锈钢兼有奥氏体不锈钢和铁素体不锈钢的特点。与铁素体不锈钢相比,α+γ双相不锈钢的韧性高,脆性转变温度低。耐晶间腐蚀性能和焊接性能均显著提高;同时又保留了铁素体不锈钢的一些特点,如4750C脆性、导热系数高、线膨胀系数小、具有超塑性、有磁性等。
 
与奥氏体不锈钢相比,α+γ双相不锈钢的强度高,特别是屈服强度显著提高,且耐晶间腐蚀、耐应力腐蚀、耐腐蚀疲劳等性能有明显的改善。 
 
双相不锈钢这类不锈钢的典型钢种为2205,即22%铬和5%镍。这类钢种的特性是:强度佳[远优于304]耐蚀性亦佳,因此常用于石化业管线、压力容器及心轴等。 
 
二十世纪三十年代双相不锈钢的首次应用之一便是在亚硫酸盐造纸工业。如今,双相不锈钢用作纸浆造纸工业的漂白设备、蒸煮器、木片储罐、黑液和白液储罐以及吸水辊外壳等。
 
由于双相不锈钢强度高,耐腐蚀性能优越,对于同样的压力等级,允许使用壁厚较薄的板材,因此现在双相不锈钢已经取代了奥氏体不锈钢和碳钢的应用。加工制造壁厚较薄的板材,其综合材料成本较低,焊接时间较短,运输和装卸费用也较低。
 
海水淡化由于其高氯化物含量、高温的腐蚀性工艺环境,使材料经受了最严格的一种考验。海水淡化的历史基本上是材料发展的历史,因为海水淡化业的客户需要在满足耐腐蚀性要求与将投资控制在可承受范围的要求之间寻求平衡。
 
早期的海水淡化项目中,多级闪蒸(MSF)和多效(MED)海水淡化设备的蒸发器使用碳钢制造。后来,MSF蒸发器一般用316L 奥氏体不锈钢包覆。MED蒸发室先是采用环氧树脂涂层,后来用不锈钢包覆。
 
使用双相不锈钢的好处是它的高强度(是传统奥氏体不锈钢的两倍)与高耐腐蚀性能相结合。因此,双相不锈钢蒸发器可用更薄的钢板制造,所需的材料和焊接较少。其它好处包括容易处理,对环境的综合影响较少。
 
关于双相不锈钢的理念在2003年有了突破,2205双相不锈钢被用来制造实体双相钢蒸发器,安装在利比亚的Melittah MSF设备和Zuara MED设备中。
 
双相不锈钢应用于海水淡化的下一个阶段起始于2004年,两种不同类型的双相不锈钢被用于蒸发器装置:采用耐腐蚀性能好的2205制造在最恶劣条件下使用的部件,使用2304制作不太恶劣条件下使用的部件。