雙相不銹鋼的發(fā)展與緊固件的應(yīng)用
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雙相不銹鋼的發(fā)展與緊固件的應(yīng)用
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一、雙相不銹鋼的發(fā)展
所謂雙相不銹鋼是在固態(tài)組織中鐵素體相于奧氏體相各一半。一般最少含量也許要達(dá)到30%。雙相不銹鋼是在18-8奧氏體不銹鋼的基礎(chǔ)上，提高鉻含量或者加入其他鐵素體元素形成的，使鋼具有奧氏體加鐵素體雙相組織的特點(diǎn)，通過正確控制化學(xué)成份和熱處理工藝，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)。雙相不銹鋼由于奧氏體的存在降低了高Cr鐵素體鋼的脆性和晶粒長(zhǎng)大的傾向性，又保證其優(yōu)良的韌性和焊接性；而鐵素體的存在又提高了奧氏體的屈服強(qiáng)度、抗晶間腐蝕的能力和耐氯化物應(yīng)力腐蝕能力。
在許多介質(zhì)中應(yīng)用最普遍的2205雙相不銹鋼螺栓的耐腐蝕性優(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、甲酸等甚至可以替代高合金奧氏體不銹鋼，乃至耐蝕合金。應(yīng)用的普遍性與多樣性不如奧氏體不銹鋼，耐熱性較低，其使用溫度須控制在300℃以下，另外，其塑韌性較奧氏體不銹鋼差，冷加工比奧氏體不銹鋼的加工硬化效應(yīng)大。在冷鐓變形初期，需要施加較大的力才能變形，但內(nèi)應(yīng)力較大，還需去應(yīng)力回火。含25%Cr的雙相不銹鋼比奧氏體不銹鋼熱加工困難，合金元素含量高，并且價(jià)格相對(duì)高，一般鐵素體不含鎳。
迄今為止，雙相不銹鋼的發(fā)展經(jīng)歷了三代，目前世界各國(guó)均有其牌號(hào)。典型的雙相不銹鋼可分為四類：
第一類屬低合金型。代表牌號(hào)是UNS U32304（23Cr4Ni0.1N）,鋼中不含鉬，耐點(diǎn)蝕當(dāng)量PRE值為24-25，在耐應(yīng)力腐蝕方面可代替AISI304（0Cr18Ni9）或316（0Cr17Ni12Mo2）使用。
第二類屬中合金型。代表牌號(hào)是UNS U31803（22Cr5Ni3Mo0.15N）,PRE值為32-33，它的耐蝕性能介于AISI316L（00Cr17Ni14Mo2）和6%Mo+N奧氏體不銹鋼）之間。
第三類屬高合金型。一般含25% Cr，還含有鉬和氮，有的還含有銅和鎢，標(biāo)準(zhǔn)牌號(hào)有UNS U32550（25Cr6Ni3Mo2Cu0.2N）, PRE值為38-39，這類鋼的耐蝕能力高于22% Cr的雙相不銹鋼。
第四類屬超級(jí)雙相不銹鋼型。含高鉬和氮，標(biāo)準(zhǔn)牌號(hào)是UNS U32750（25Cr7Ni4Mo0.3N）,有的也含有鎢和銅，PRE值大于40%，可適用于苛刻的介質(zhì)條件下，具有良好的耐蝕與力學(xué)綜合性能，可與超級(jí)奧氏體不銹鋼相媲美。
二、雙相不銹鋼緊固件的應(yīng)用
雙相不銹鋼經(jīng)過了幾十年的研制和開發(fā)己在化石油、造紙、能源、船舶、軍事等工業(yè)領(lǐng)域取得了一之地，而且其應(yīng)用的范圍也正在不斷擴(kuò)大。在石油化工上的應(yīng)用瑞典將3RE60 鋼用于煉油廠的原油脫鹽、加氫脫(HOS)、廢水處理、脫蠟等裝置上的緊固件,主要用作熱交換塔頂冷卻器、廢水冷卻器等螺栓、螺母，也用作氯乙烯預(yù)冷凝甲醇反應(yīng)器觸媒管、生產(chǎn)苯的冷卻盤管等緊固件。此外有用3R E6和SAF2205 鋼制造氫裂化和加氫裝置的空冷器(REAC) 的管束、管板和封頭等緊固件，如秦山核電公司的J一L臺(tái)空冷器上的螺栓(介質(zhì)為:65%一85 %的氫、碳?xì)湮?、HZs,壓力為5一8 MPa,溫度為:110~205℃)已用了8一10 年。
1、在低濃度氯化物環(huán)境中的應(yīng)用
在含有氯化物的工業(yè)用水環(huán)境條件下引起應(yīng)力腐的事例是相當(dāng)多的，用雙相不銹鋼可代替304L、316L鋼解決這方面的腐蝕問題，尤其是適用于由孔蝕起的應(yīng)力腐蝕,其中3RE60(加氮)8AF2208鋼多于化工和石化廠的熱交換器管材、高壓釜上的緊固件。
2、在海水腐蝕條件下的應(yīng)用
海水是自然環(huán)境中腐蝕性最強(qiáng)的介質(zhì)之一，尤其有海洋生物附著的表面上,304 鋼和316 很容易生縫隙腐蝕，而對(duì)于熱海水介質(zhì)中的緊固件則要求材料具有更的耐孔蝕、縫隙腐蝕性能。目前，25%Cr 型雙相不銹鋼適用于制造海水泵、軸、船用推進(jìn)器等緊固件。如用329JI鋼制造化工廠和船用海交換器或海水冷卻管緊固件，以部分代替鋁銅緊固件。我國(guó)上海石化總廠用0Cr25 Ni7Mo3 WCuN鋼制造的海水熱交換器,至今已使用8 年,效果良好。
3、 在酸性油氣井上的應(yīng)用
雙相不銹鋼SAF2205 主要用于油、氣井的管道和緊固件，如用于生產(chǎn)天然氣的空冷器、輸送管道等螺栓，還有如酸性氣井的搖臂支架等緊固件。近年來,UR52N+超級(jí)雙相不銹鋼用于北海油田的集油、集氣和水混合物的輸送管線及海岸設(shè)施等緊固件。
4、在高腐蝕環(huán)境中的應(yīng)用
雙相不銹鋼在硝酸、尿素、磷酸、醋酸等要求高腐蝕的環(huán)境中已廣泛使用,如我國(guó)開發(fā)的NAR一SN一5(27Cr一SNi一N) 鋼已在生產(chǎn)硝酸的設(shè)備上緊固件應(yīng)用,上海電氣公司則用雙相不銹鋼制造高壓冷凝器和高壓分解塔等或緊固件。
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