概要: 所謂雙相不銹鋼是在其固溶組織中鐵素體相與奧氏體相各占約一半。使雙相不銹鋼兼有鐵素體不銹鋼和奧氏體不銹鋼的優(yōu)點(diǎn)，它將奧氏體不銹鋼所具有的優(yōu)良韌性和焊接性與鐵素體不銹鋼所具有的較高強(qiáng)度和耐氯化物應(yīng)力腐蝕性能結(jié)合在一起，正是這些優(yōu)越的性能使雙相不銹鋼具有廣泛的用途
關(guān)鍵詞: 雙相不銹鋼，較高強(qiáng)度，耐氯化物應(yīng)力腐蝕，廣泛用途，一站式銷(xiāo)售
一．前言:
鐵素體-奧氏體型雙相不銹鋼已發(fā)展成為不銹鋼的一個(gè)新的鋼種。
所謂雙相不銹鋼是在其固溶組織中鐵素體相與奧氏體相約各占一半，一般量少相的含量也需要達(dá)到30%。在含C較低的情況下，Cr含量在18%~28%，Ni含量在3%~10%。有些鋼還含有Mo、Cu、Nb、Ti，N等合金元素。該類(lèi)鋼兼有奧氏體和鐵素體不銹鋼的特點(diǎn)，與鐵素體相比，塑性、韌性更高，無(wú)室溫脆性，耐晶間腐蝕性能和焊接性能均顯著提高，同時(shí)還保持有鐵素體不銹鋼的475℃脆性以及導(dǎo)熱系數(shù)高，具有超塑性等特點(diǎn)。與奧氏體不銹鋼相比，強(qiáng)度高且耐晶間腐蝕和耐氯化物應(yīng)力腐蝕有明顯提高。雙相不銹鋼具有優(yōu)良的耐孔蝕性能，也是一種節(jié)鎳不銹鋼。
二．雙相不銹鋼的性能特點(diǎn):
（1）含鉬雙相不銹鋼在低應(yīng)力下有良好的耐氯化物應(yīng)力腐蝕性能。一般18-8型奧氏體不銹鋼在60°C以上中性氯化物溶液中容易發(fā)生應(yīng)力腐蝕斷裂，在微量氯化物及硫化氫工業(yè)介質(zhì)中用這類(lèi)不銹鋼制造的熱交換器、蒸發(fā)器等設(shè)備都存在著產(chǎn)生應(yīng)力腐蝕斷裂的傾向，而雙相不銹鋼卻有良好的抵抗能力。
（2）含鉬雙相不銹鋼有良好的耐孔蝕性能。在具有相同的孔蝕抗力當(dāng)量值（PRE=Cr% 3.3Mo% 16N%）時(shí)，雙相不銹鋼與奧氏體不銹鋼的臨界孔蝕電位相仿。雙相不銹鋼與奧氏體不銹鋼耐孔蝕性能與AISI 316L相當(dāng)。含25%Cr的，尤其是含氮的高鉻雙相不銹鋼的耐孔蝕和縫隙腐蝕性能超過(guò)了AISI 316L。
（3）具有良好的耐腐蝕疲勞和磨損腐蝕性能。在某些腐蝕介質(zhì)的條件下，適用于制作泵、閥等動(dòng)力設(shè)備。
（4）綜合力學(xué)性能好。有較高的強(qiáng)度和疲勞強(qiáng)度，屈服強(qiáng)度是18-8型奧氏體不銹鋼的2倍。固溶態(tài)的延伸率達(dá)到25%，韌性值AK（V型槽口）在100J以上。
（5）可焊性良好，熱裂傾向小，一般焊前不需預(yù)熱，焊后不需熱處理，可與18-8型奧氏體不銹鋼或碳鋼等異種焊接。
（6）含低鉻（18%Cr）的雙相不銹鋼熱加工溫度范圍比18-8型奧氏體不銹鋼寬，抗力小，可不經(jīng)過(guò)鍛造，直接軋制開(kāi)坯生產(chǎn)鋼板。含高鉻（25%Cr）的雙相不銹鋼熱加工比奧氏體不銹鋼略顯困難，可以生產(chǎn)板、管和絲等產(chǎn)品。
（7）冷加工時(shí)比18-8型奧氏體不銹鋼加工硬化效應(yīng)大，在管、板承受變形初期，需施加較大應(yīng)力才能變形。
（8）與奧氏體不銹鋼相比，導(dǎo)熱系數(shù)大，線膨脹系數(shù)小，適合用作設(shè)備的襯里和生產(chǎn)復(fù)合板。也適合制作熱交換器的管芯，換熱效率比奧氏體不銹鋼高。
（9）仍有高鉻鐵素體不銹鋼的各種脆性傾向，不宜用在高于300°C的工作條件。雙相不銹鋼中含鉻量愈低，σ等脆性相的危害性也愈小。
三． 雙相不銹鋼與幾種奧氏體不銹鋼的性能對(duì)比:
1, 雙相不銹鋼的綜合力學(xué)性能好,有較高的強(qiáng)度和疲勞強(qiáng)度,屈服強(qiáng)度是304(1Cr18Hi9Ti 普通常用不銹鋼) 奧氏體不銹鋼的2 倍。
2,幾種不銹鋼材料機(jī)械性能對(duì)比：
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鋼 種 機(jī)械性能
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雙相不銹鋼
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304
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316L
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σb kg /mm2
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83
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62
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60
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σ0.2 kg /mm2
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62
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31
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30
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δ %
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31
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61
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58
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硬度 HRB
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100
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81
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78
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3,幾種不銹鋼材料腐蝕速度對(duì)比：
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鋼種
試 驗(yàn) 介 質(zhì)
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溫度
（0C）
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腐蝕速度 （mm /a）
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雙相不銹鋼
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3RE60
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316L
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20cb-3
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硫酸H2SO4 20 %
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66
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＜ 0.1
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120
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50
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9.3
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鹽酸HCl 2.5 %
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25
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＜ 0.1
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20
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11
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2.5
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磷酸H3PO4 60 %
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100
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＜ 0.02
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甲酸 80 %
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100
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＜ 1.6
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2.0
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醋酸 100 %
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100
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0.00
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0.04
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海水
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室溫
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0.075
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0.08
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4, 附圖:
幾種鋼號(hào)的雙相不銹鋼與316不銹鋼(0Cr18Ni12M02Ti)在不同濃度和溫度的硫酸 (H2SO4) 溶液中可以適應(yīng)的范圍.
5,附圖:
TY-5牌號(hào)的雙相不銹鋼與幾種鋼材耐磨耗損失性能對(duì)比
TY-5雙相不銹鋼的磨耗損失是304型奧氏體不銹鋼的約三分之一。
四．節(jié)約資源
金屬中合金元素的多少,直接影響該材料的性能, 雙相不銹鋼以相對(duì)于與奧氏體不銹鋼相比,其金屬中合金元素的含量在不大于奧氏體不銹鋼的狀態(tài)下,其綜合性能比奧氏體不銹鋼成倍提高,反之,若以相當(dāng)?shù)木C合性能指標(biāo)來(lái)推算,就能夠成倍的降低合金元素的消耗量。例如: 304型(1Cr18N i 9Ti 普通常用不銹鋼) 奧氏體不銹鋼含的合金元素量是:Cr18 Ni9 Ti1=28, 相對(duì)應(yīng)的雙相不銹鋼00Cr18Ni5Mo3Si2含的合金量是:Cr18 Ni5 Mo3 Si2=28 ,兩者含的合金量是一樣多,而所做產(chǎn)品的使用壽命可以成倍提高,由此可以相對(duì)降低成本。
五．與奧氏體不銹鋼相比，雙相不銹鋼的優(yōu)勢(shì)如下:
①屈服強(qiáng)度比普通奧氏體不銹鋼高一倍多，且具有成型需要的足夠的塑韌性。采用雙相不銹鋼制造儲(chǔ)罐或壓力容器的壁厚要比常用奧氏體不銹鋼減少30%~50%，有利于降低成本。
②具有優(yōu)異的耐應(yīng)力腐蝕破裂的能力，尤其在含氯離子的環(huán)境中，即使是含合金量最低的雙相不銹鋼也有比奧氏體不銹鋼更高的耐應(yīng)力腐蝕破裂的能力，應(yīng)力腐蝕是普通奧氏體不銹鋼難以解決的突出問(wèn)題。
③在許多介質(zhì)中應(yīng)用最普遍的2205雙相不銹鋼的耐腐蝕性優(yōu)于普通的316L奧氏體不銹鋼，而超級(jí)雙相不銹鋼具有極高的耐腐蝕性，在一些介質(zhì)中，如醋酸、甲酸等甚至可以取代高合金奧氏體不銹鋼，乃至耐蝕合金。
④具有良好的耐局部腐蝕性能，與合金含量相當(dāng)?shù)膴W氏體不銹鋼相比，鑒于雙相不銹鋼的高強(qiáng)度和良好耐腐蝕性能，它的耐磨損腐蝕和腐蝕疲勞性能都優(yōu)于奧氏體不銹鋼。
⑤比奧氏體不銹鋼的線膨脹系數(shù)低，與碳鋼接近，適合與碳鋼連接，具有重要的工程意義，如生產(chǎn)復(fù)合板或襯里等。
⑥不論在動(dòng)載或靜載條件下，比奧氏體不銹鋼具有更高的能量吸收能力。這對(duì)于結(jié)構(gòu)件應(yīng)付突發(fā)事故如沖撞、爆炸等，雙相不銹鋼優(yōu)勢(shì)明顯，有實(shí)際應(yīng)用價(jià)值。
與奧氏體不銹鋼相比，雙相不銹鋼的弱勢(shì)如下:
①應(yīng)用的普遍性和多面性不如奧氏體不銹鋼，例如長(zhǎng)期應(yīng)用其使用溫度必須控制在250℃以下。
②其塑韌性較奧氏體不銹鋼低，冷、熱加工工藝和成型性能不如奧氏體不銹鋼。
③存在中溫脆性區(qū)，需要嚴(yán)格控制熱處理和焊接的工藝制度，以避免有害相的出現(xiàn)，損害性能。
雙相不銹鋼與奧氏體不銹鋼相比存在弱勢(shì)是由于雙相不銹鋼中有大量鐵素體組織。
與鐵素體不銹鋼相比，雙相不銹鋼的優(yōu)勢(shì)如下:
①綜合力學(xué)性能比鐵素體不銹鋼高，尤其是塑韌性。對(duì)脆性不如鐵素體不銹鋼那樣敏感。
②除耐應(yīng)力腐蝕性能外，其他的耐局部腐蝕性能都優(yōu)于鐵素體不銹鋼。
③冷加工工藝性能和冷成型性能遠(yuǎn)優(yōu)于鐵素體不銹鋼。
④焊接性能也遠(yuǎn)優(yōu)于鐵素體不銹鋼，一般焊前不需預(yù)熱，焊后不需熱處理。
⑤應(yīng)用范圍較鐵素體不銹鋼寬。
雙相不銹鋼與鐵素體不銹鋼相比存在優(yōu)勢(shì)是由于雙相不銹鋼中有大量奧氏體組織。
與鐵素體不銹鋼相比，雙相不銹鋼的另一弱勢(shì)是合金元素含量高，價(jià)格相對(duì)高，而且一般鐵素體不銹鋼中不含鎳。
綜上所述，可以概括地看出雙相不銹鋼的使用性能和工藝性能全貌，它以其優(yōu)越的力學(xué)與耐腐蝕的綜合性能贏得了使用者的青睞，已成為既節(jié)省重量又節(jié)省投資的優(yōu)良的耐蝕工程材料。
五．雙相不銹鋼的應(yīng)用范圍
雙相不銹鋼含高鉻、低鎳、鉬、氮等元素，其性能高于 1Cr18Ni9Ti （304）和 0Cr18Ni12Mo2Ti（316L） 等耐腐蝕不銹鋼，而成本價(jià)格較低。在含氯離子、氟化物、各種無(wú)機(jī)、有機(jī)酸中具有優(yōu)異的抗均勻腐蝕、點(diǎn)蝕、縫隙腐蝕及應(yīng)力腐蝕性能，特別是在含有固相顆粒介質(zhì)中更顯出其優(yōu)越性能。
可廣泛用于化工工業(yè)、造紙工業(yè)、礦山井下泵、海水泵、油田注水泵、倉(cāng)儲(chǔ)及運(yùn)輸罐，醫(yī)藥工業(yè)、化肥工業(yè)、化纖工業(yè)，環(huán)保產(chǎn)業(yè)、清洗工業(yè)等。
六．廣泛應(yīng)用實(shí)例：
１，海底石油開(kāi)采：采油平臺(tái)實(shí)施標(biāo)準(zhǔn)化的深海管道纜束，以便從油井環(huán)形通路上提供水源，電源，減壓以及井上通訊，深海回接管注入化學(xué)藥劑，東馬來(lái)西亞油田深度超過(guò)１２００米的海底輸油管線，在７０００米深海底放置設(shè)備和電纜的容器材料。
２，海水淡化：多級(jí)閃蒸法用蒸發(fā)器的冷凝器管，海水循環(huán)泵。
3，煙氣脫硫：（FGD）脫硫吸收塔頂部，噴淋泵
4，化學(xué)品船：波壁狀液貨艙。
5，汽車(chē)、火車(chē)液罐：由于它的耐腐蝕性好，強(qiáng)度高，液罐重量可以減輕30%左右，重量減輕，能耗降低，節(jié)能減排，減少大氣升溫，是環(huán)保的好產(chǎn)品。
6，橋梁與混凝土鋼筋：該鋼的高強(qiáng)度和較高的伸長(zhǎng)率賦予它優(yōu)良的抗疲勞性能，尤其是那些對(duì)氯化物誘導(dǎo)腐蝕敏感的結(jié)構(gòu)。英國(guó)、瑞典、挪威、紐約的大橋，香港的昂船洲大橋，武漢天興洲大橋都有利用。
7，建筑設(shè)施：西班牙建的面粉倉(cāng)庫(kù)，美國(guó)為卡塔爾多哈國(guó)際機(jī)場(chǎng)建世界上最大的不銹鋼屋頂，孟買(mǎi)街道過(guò)街天橋的扶手。
8，制鹽工業(yè)：
我國(guó)煉制含鹽，含硫高的原油數(shù)量較多，原油中含有的無(wú)機(jī)鹽（NaCl,CaCl2）及硫化物形成了HCl-H2S- H2O腐蝕環(huán)境，南京煉油廠采用雙相不銹鋼制作減頂增濕空冷器效果很好。
鹽化工裝置真空制鹽蒸發(fā)罐采用雙相不銹鋼制作，用于湖北化工廠、應(yīng)城鹽礦和出口泰國(guó)，獲得經(jīng)濟(jì)效益甚豐。
9，化工工業(yè)：
上海石化一廠乙烯裝置的催化劑再生氣體冷卻器,該設(shè)備管程介質(zhì)為海水,原使用鋁黃銅,三個(gè)月運(yùn)行即發(fā)生管子穿孔腐蝕,而用雙相不銹鋼制作,已使用五年仍在安全服役。
化機(jī)廠為青海鉀肥廠在提鉀生產(chǎn)設(shè)備上制作的砂泵配件葉輪(φ280),使用一年后檢查結(jié)果該葉輪表面毫無(wú)腐蝕跡象。
由鋼廠為湖北化工廠制鹽分廠制作的循環(huán)泵使用多年沒(méi)有出現(xiàn)腐蝕現(xiàn)象。
10，清洗行業(yè)：
,經(jīng)電力科研單位用幾種不銹鋼標(biāo)樣做試驗(yàn)，用304 、316L 、20Cb和雙相不銹鋼試片，同時(shí)做耐氫氟酸腐蝕試驗(yàn)，結(jié)果,雙相不銹鋼耐氫氟酸腐蝕性能最佳。選用此材質(zhì)為東北電科院和楊柳青電廠制造鍋爐清洗用輸送氫氟酸的多級(jí)式離心泵 DF80-30×9 ， 流量Q=30 m3/h， 揚(yáng)程H=270 m,泵使用效果很好，德國(guó)清洗專(zhuān)家翹指稱(chēng)好。
鍋爐清洗用低濃度鹽酸,選用雙相不銹鋼材質(zhì)制作化學(xué)清洗循環(huán)泵,耐腐蝕情況良好,已經(jīng)使用十年以上,還在服役。至今全國(guó)90%以上的電廠清洗鍋爐用的化學(xué)清洗循環(huán)泵并配套成清洗平臺(tái)
綜上簡(jiǎn)述，雙相不銹鋼的開(kāi)發(fā)利用前景廣闊，工業(yè)、民用，都可以充分的開(kāi)發(fā)利用雙相不銹鋼制作。
隨著鎳價(jià)居高不下，近來(lái)國(guó)際鉻系不銹鋼和低鎳系不銹鋼如200系、400系等發(fā)展加快，預(yù)計(jì)未來(lái)鉻系不銹鋼品種和低鎳不銹鋼品種的需求量都將進(jìn)一步增加。雙相不銹鋼品種是一種高鉻低鎳不銹鋼品種，不僅具有良好的韌性和可焊性，且具有較高屈服強(qiáng)度和耐氯化物應(yīng)力腐蝕性能。
業(yè)界人士認(rèn)為，雙相不銹鋼的發(fā)展將會(huì)促進(jìn)高鎳價(jià)的理性回歸，減小不銹鋼生產(chǎn)商的成本壓力，同時(shí)也將給制品生產(chǎn)企業(yè)解壓。
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