材质双相不锈钢
双相不锈钢(Duplex Stainless Steel,简称DSS),指铁素体与奥氏体各约占50%,一般较少相的含量少也需要达到30%的不锈钢。在含C较低的情况下,Cr含量在18%~28%,Ni含量在3%~10%。有些钢还含有Mo、Cu、Nb、Ti、N等合金元素。
该类钢兼有奥氏体和铁素体不锈钢的特点,与铁素体相比,塑性、韧性更高,无室温脆性,耐晶间腐蚀性能和焊接性能均显著提高,同时还保持有铁素体不锈钢的475℃脆性以及导热系数高,具有超塑性等特点。与奥氏体不锈钢相比,强度高且耐晶间腐蚀和耐氯化物应力腐蚀有明显提高。双相不锈钢具有优良的耐孔蚀性能,也是一种节镍不锈钢。
优缺点
与奥氏体不锈钢相比,双相不锈钢的优势如下:
(1)屈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壁厚要比常用的奥氏体减少30-50%,有利于降低成本。
(2)具有的耐应力腐蚀破裂的能力,即使是含合金量低的双相不锈钢也有比奥氏体不锈钢更高的耐应力腐蚀破裂的能力,尤其在含氯离子的环境中。应力腐蚀是普通奥氏体不锈钢难以解决的问题。
(3)在许多介质中应用普遍的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的耐腐蚀性,再一些介质中,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,与合金含量相当的奥氏体不锈钢相比,它的耐磨损腐蚀和疲劳腐蚀性能都优于奥氏体不锈钢。
(5)比奥氏体不锈钢的线膨胀系数低,和碳钢接近,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。
(6)不论在动载或静载条件下,比奥氏体不锈钢具有更高的能量吸收能力,这对结构件应付突发事故如冲撞,爆炸等,双相不锈钢优势明显,有实际应用价值。
与奥氏体不锈钢相比,双相不锈钢的弱势如下:
(1)应用的普遍性与多面性不如奥氏体不锈钢,例如其使用温度控制在250摄氏度以下。
(2)其塑韧性较奥氏体不锈钢低,冷,热加工工艺和成型性能不如奥氏体不锈钢。
(3)存在中温脆性区,需要严格控制热处理和焊接的工艺制度,以避免有害相的出现,损害性能。
与铁素体不锈钢相比,双相不锈钢的优势如下:
(1)综合力学性能比铁素体不锈钢好,尤其是塑韧性,不象铁素体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)焊接性能也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。
与铁素体不锈钢相比,双相不锈钢的弱势如下:
合金元素含量高,价格相对高,一般铁素体不含镍。
耐碱腐蚀
双相不锈钢的高含铬量和铁素体相的存在使其在碱性介质中具有良好的性能。在中等温度下,其腐蚀速度低于标准奥氏体不锈钢的腐蚀速度。
耐点蚀和缝隙腐蚀
需要先了解的概念:
1)在特殊的氯化物环境中,每一种不锈钢都可用一个温度来描述其特征,此温度点蚀开始出现,并且24 小时之内可发展成肉眼可见的大小。低于此温度则在无限长的时间内不会产生点蚀。这一温度即所谓的临界点蚀温度(CPT),对于不同牌号的 CPT 通常以一个温度范围来表示。
2)缝隙腐蚀也有一个类似的临界温度称为临界缝隙腐蚀温度(CCT)。CCT与不锈钢不同试样、氯化物环境和缝隙的特性(紧度,长度等)有关。
双相不锈钢中的高铬、钼和氮使其在水的环境中具有非常好的耐氯化物局部腐蚀性能。在这方面,即使是极低合金化的双相不锈钢牌号也大大优于316型不锈钢。根据合金含量,一些双相不锈钢牌号甚至路身于不锈钢的行列。由于双相不锈钢的铬含量相对高,从而具有高耐蚀性而且非常经济。
图7给出了按照 ASTM G 48 (6%FeCl;)测定的一些不锈钢在固溶处理状态下的耐点蚀和缝隙腐蚀性能的比较。材料焊接态的临界温度要低一些。较高的临界点蚀或缝隙腐蚀温度表明该钢对这种类型腐蚀源具有较大的抗力。2205 钢的CPT和 CCT 都大大316 型钢。这使2205钢成为有多方面用途的材料,例如用在由于蒸发而使氯化物浓缩的环境,像在热交换器的蒸汽空间或隔热层的下面。2205 钢的CPT还表明它可用在碱水和脱气盐水中。它还成功地用于脱气海水中,在这些应用中,通过高流速的海水或用其他方法使钢的表面没有沉积物。在苛刻的应用中,如薄壁热交换器管,或表面有沉积物或有缝隙时,2205钢在海水中则没有足够的耐缝隙腐蚀能力。然而,比2205钢具有更高CCT的高合金化双相不锈钢,如超级双相不锈钢,已经在许多苛刻的海水条件下使用,在这些环境下,既需要钢的强度又要有耐氯化物的能力。