双向钢的有关知识.doc

双向钢的有关知识2005年改造，尿素车间中压系统的一些设备采用双向钢材料进行制造，主要设备有C501、E501、C502、E503、E310A。它们普遍采用的是双向钢为S31803.双相不锈钢2205(00Cr22Ni5Mo3N,S31803)的化学成份%牌号C Mn P S Si NiCrMoN22050.0302.00.030.021.04.5-6.521-232.5-3.50.08-0.2双相不锈钢2205(00Cr22Ni5Mo3N,S31803)的机械性能牌号温度/状态屈服强度b(MPa) 抗拉强度 0.2(MPa)伸长率 标距2in或50mm(或4D）,% 2205的板70C/退火75105352205的板200C/退火50902205的板400C/退火45802205的板600C/退火4079双相不锈钢2205的用途：用于炼油, 化肥,造纸,石油,化工 等耐海水耐高温浓硝酸等 的热交换器和冷淋器及器件。双相不锈钢的主要代表牌号 DSS一般可分为四类: 低合金型-代表牌号是UNS S32304（23Cr-4Ni-0.1N） PREN值2425 中合金型-代表牌号是UNS S31803（22Cr-5Ni-3Mo-0.15N）, PREN 值32 33 高合金型-标准牌号有UNS S32550（25Cr-6Ni-3Mo-2Cu-0.2N）, PREN 值3839 超级双相不锈钢型-标准牌号有UNS S32750（25Cr-7Ni-3.7Mo-0.3N）, PREN值40 ( PREN 耐孔蚀指数 PREN=Cr%+3.3Mo%+16N%) 低合金型UNS S32304不含钼, 在耐应力腐蚀方面可代替AISI304或316使用. 中合金型UNS S31803的耐蚀性能介于AISI 316L和6%Mo+N奥氏体不锈钢之间. 高合金型,一般含25%Cr,还含有钼和氮,有的还含有铜和钨,这类钢的耐蚀性能高于22%Cr的双相不锈钢. 超级双相不锈钢型,含高钼和氮,有的也含钨和铜 , 可适用于苛刻的介质条件,具有良好的耐腐蚀与力学综合性能,可与超级奥氏体不锈钢相比美. 代表牌号的主要化学成分双相不锈钢化学成分,%类型 UNS 牌号CCrNi MoCu N 低合金型S323040.032340.05/0.20中合金型 S318030.0322 5 30.08/0.20中合金型S322050.0322530.14/0.20高合金型S325500.04256320.10/0.25超级DSSS32750 0.0325740.24/0.32 从表中可以看出: S 32205是由S31803派生出的钢种, 在ASTM A 240/240M-99a标准中是在1999年才纳标的,它的Cr、Mo和N元素的区间都比较窄,容易达到相的平衡(即两相约各占一半), 改善了钢的强度,耐腐蚀性和焊接性能,多用于性能要求较高和需要焊接的材料,如油气管线等. 4. 双相不锈钢的发展动向 值得关注的是低合金含锰双相不锈钢的开发. 近十年来有关国家如美国,南非等研究以锰代镍双相不锈钢的开发,但除铸件外,所开发的新钢种多具有介稳的奥氏体,藉冷变形后马氏体的转变 提高强度,很难作焊接件使用,也很难适应某些环境,例如会产生应力腐蚀的环境,这样使用很局限.近年瑞典开发的低锰低镍双相不锈钢则比较成熟,目标明确,为了节镍以取代用途很广的304,甚至可能代替价格与304相当,目前使用并不广的2304双相不锈钢,具有实际推广的价值,值得注意. 瑞典Avesta Polarit AB开发的LDX 2101 双相不锈钢(21.5%Cr, 5%Mn, 1.5%Ni, 0.22%N), 由于提高了钢中的氮,获得了稳定的奥氏体,相的平衡与组织稳定性都较好,对金属间相的析出不敏感,在析出最敏感的温度650,保温10h后的冲击值才降至50J，其组织稳定性较2205钢好。该钢的强度高，耐腐蚀性与304相当，可焊接，其寿命周期成本较奥氏体不锈钢低. LDX 2101钢已进行工业试制,在AOD/CLU炉精炼后进行连铸,生产长材铸胚和板胚,只是目前尚未大量推广应用，鉴于它具有较好的综合性能，潜在的用途范围很宽，尤其用作结构件很有前途，例如可代替 2205双相不锈钢用作桥梁结构，还可用制混凝土中的钢筋，解决在有氯离子污染环境中材料的腐蚀问题,此外，还可取代304和316钢制造容器、塔器、热水贮罐和加热器等。 从世界不锈钢的消耗量来看,双相不锈钢只占很少的份额,它的价格还是较高的,从价格比来看:若304,304L为1,则 316L为1.3, 而2205则为1.6, 说明要想增加双相不锈钢的市场份额,应当有更廉价的,能与应用最普遍的304(304L)钢相竞争的新钢种还是有价值的,当然这方面还有许多工作要做. 值得一述的还有含锰超级双相不锈钢的开发,在德国开发了含25%Cr, 6%Mn, 6%Ni, 3%Mo, 2%W和0.5%N,还有Cu的高合金铸钢,该钢靠固溶强化,0.2 可达到550MPa, 比含0.15%N的类似钢种高出近70MPa, 临界孔蚀温度(CPT)达到70,耐磨损腐蚀性能好. 在奥地利也开发了BO A920(26%Cr, 7%Ni, 3%Mn, 4%Mo, 0.35%N)超级双相不锈钢, PREN值达45,0.2为600MPa, AK为100200J, 适合用制小尺寸高速运转的部件. 这两种钢目前还处于试验室阶段. 这两种钢都是靠加入锰提高了氮的溶解度,由于合金含量高,组织稳定性相对较低,容易析出脆性相.双相不锈钢以其优良的耐腐蚀、高强度和易于加工制造等优异性能，在诸多领域中替代奥氏体不锈钢，市场前景十分广阔。世界上双相不锈钢的年产量大约仅占不锈钢总产量的。自年以来，双相不锈钢的年增长率已接近，年产量从年的万吨增加到年的万吨。其产品分布为热轧板（占总产量的），用来制造焊管（占双相不锈钢应用的）的容器；冷轧板占，无缝管占。现代双相不锈钢中的低级双相不锈钢（型），是低合金化的双相不锈钢。它具有良好的力学和物理性能，有优异的耐应力腐蚀断裂和其它形式腐蚀的性能以及良好的焊接性，可以替代标准奥氏不锈钢；标准双相不锈钢（型），是中等合金化的双相不锈钢。由于优异的耐腐蚀性，适于制造氯化物和硫化氢介质条件下的设备，尤其适合于用含氯离子水或微咸水做冷却介质的热交换器，也适用于稀释的硫酸溶液和储运有机酸的设备。同时，双相不锈钢因高强度使其在负荷较重的结构应用中成为奥氏体不锈钢理想的替代材料。由于双相不锈钢良好的力学性能和耐腐蚀性能，可使设备的寿命期成本降低。因此，在许多应用中，不锈钢是一种经济的选择。目前，它是双相不锈钢系列的主力，占世界双相不锈钢总产量的；超级双相不锈钢（型），广泛用于苛刻的腐蚀环境，市场份额约为。双相不锈钢以其独具的优势广泛用于各领域：纸浆和造纸工业：纸浆和造纸工业是最早使用双相不锈钢的加工工业。用和奥氏体不锈钢制成的硫酸和亚硫酸蒸煮锅，常常因应力腐蚀破裂而报废，有时寿命仅为短短的两个月。同时，用低碳钢制造蒸煮锅时，壁厚又高达，使得蒸锅的总重量很高。而采用双相不锈钢，即耐腐，强度又高，壁厚还减少许多。自年以来，国外在纸浆和造纸工厂用双相不锈钢制造的容器越来越多，使用寿命大大提高，效果很好。化学加工业：化学加工业所涉及的范围非常广，工况也较为复杂。保存工业湿法磷酸的储槽，通常用或型奥氏不锈钢来制造，但壁很厚。采用双相不锈钢，强度几乎高出和一倍，且能减少壁厚，从而减少储槽的重要和费用。同时，在工业硫酸环境中，特别是在含有氯离子存在的情况下，的耐局部腐蚀能力比奥氏体不锈钢更好。食品和饮料工业：食品和饮料工业生产一般在含氯离子的热溶液中进行加工。双相不锈钢在耐应力腐蚀破裂方面具有独特的优势。因此，根据使用环境的不同，可选用不同双相不锈钢，但在总费用上也比奥氏体不锈钢占优势。其中以最为便宜。目前，国外的一些糖厂、啤酒厂等设备中使用了双相不锈钢。运输业：由于双相不锈钢的高强度和优良的耐腐蚀性能，使其在用于制作化学品船时，有很大的优势。减轻了船的重要，降低了燃料的消耗，在这方面，使用最多的是铬型双相不锈钢。同时可满足所载货物需要材料的耐腐蚀性能。建筑业：在沿海地区，空气中充满了从海水蒸发出来的气体（海洋大气）。这种海洋大气中氯离子浓度要比内陆的空气高得多，因此，需要一种耐“海水”的材料。而双相不锈钢的耐腐蚀正具有这一优势，同时，它的高强度还可减轻重量。目前，有许多海上石油平台均采用双相不锈钢来制造防爆墙。国外的一些桥梁、楼层的建筑也使用了双相不锈钢。石油化工工业：石油化工和化学工业腐蚀环境的特征是反应温度较高，介质中常含有高浓度或中等浓度的氯化物，容易诱发不锈钢的应力腐蚀断裂。因此，这一领域中不仅需要双相不锈钢，更多的还要使用超级双相不锈钢。炼油工业是使用双相不锈钢较多的领域之一，主要用在常减压蒸馏、催化裂化加氢脱硫等装置，国内外都有使用。另外，双相不锈钢在酸性气和油的生产中用量逐渐增多，主要用作生产管衬里、岸上和近海的管道系统以及热交换器。此外，双相不锈钢还成功地应用在废水处理换热器、热水管、热水器中。目前我国已开发出种双相不锈钢，都属于第二代钢种，只有钢纳入国际，并大量生产，其他都按厂标生产，产量不大。根据我国双相不锈钢的发展水平和有关特殊钢厂的生产条件和技术水平，一些国产双相不锈钢可替代进口，如涉及大、中型化肥厂的技术改造、新建、扩建所需要的甲铵泵体材料完全可以采用国产双相不锈钢以代替进口的、钢，实现甲铵泵泵体材料的更新换代和国产化。太钢、浦钢是国内主要生产双相不锈钢的企业。三峡工程中所使用的双相不锈钢就是太钢等企业生产的。但是，双相不锈钢市场仍需大量进口国外产品。如双相不锈钢应用最多的领域化工行业，设备多数是靠进口，设备中所使用的双相不锈钢也随之引进来了。目前一些特殊装备中需要较薄的双相不锈钢我国可以生产，而较厚的双相不锈钢仍需要进口。焊接材料与方法1 双相不锈钢可焊性良好，热裂倾向小，一般焊前不需预热，焊后不需热处理，可与18-8型奥氏体不锈钢或碳钢等异种钢焊接。2 双相不锈钢的焊接材料或填充材料通常采用比母材含镍高的材料，对于含氮的双相不锈钢要求焊材和母材的含氮量相同。以保证焊缝金属有足够的奥氏体量。3 双相不锈钢常用的焊接方法有手工电弧焊和钨极氩弧焊两种。适宜使用多层焊，采用多道次和低熔敷率的方式。4 双相不锈钢的中温敏化问题在焊接时一般不会出现。5 两种双相不锈钢同种钢焊接的焊丝与焊条见表11。 表 11母材牌号焊材牌号焊材化学成分（质量分数） CCrNiMoMnSiPSNCuS31803SAF2205焊条E2209-xx0.0421.0/23.58.5/10.52.5/3.50.5/2.00.90.040.030.08/0.20.75焊丝ER22090.0321.5/23.57.5/9.52.5/3.50.5/2.00.90.030.030.08/0.20.75S32750SAF250725.10.4 LR0.03251040.70.50.030.0250.25-25.10.4 L0.02251040.40.30.020.020.25-6双相不锈钢的焊条、焊丝常备规格见表12 单位：毫米 表 12焊条规格直径1.62.02.43.24.04.85.66.4长度230230230350350350350350焊丝规格直径1.62.02.43.24.04.86.4长度有直条和卷两种规格双相不锈钢具有奥氏体和铁素体双相组织，其特点为屈服强度、抗拉强度较奥氏体或铁素体不锈钢高。双相不锈钢的另一个特点是具有良好的耐局部腐蚀性能，（如抗点腐蚀、缝隙腐蚀和应力腐蚀），因此，特别适用于耐海水腐蚀、海水冲刷腐蚀、富含Cl离子的介质和酸性介质中使用。广泛用于制造炼油、化肥、造纸、石油化工等耐海水、耐高温、浓硝酸等的热交换器、PTA、FGD装置、冷凝器零件。双相不锈钢分类、牌号及标准双相不锈钢一般可分为低合金型、中合金型、高合金型和超级双相不锈钢型四类。常用双相不锈钢牌号和各国牌号的近似值对照如下表：型号国家中国美国瑞典德国法国日本低合金型00Ci23Ni4NUN23（SAF2304）SS232（SAF2304）WNr.1.4362UR35NDP11中合金型00Cr18Ni5Mo3Si200Cr22Ni5Mo3NUNS S31500UNS S31803SS2376(3RE60)SS2377(SAF2205)W.Nr.1.4417w.Nr.1.4462UR45NDP1DP8高合金型0Cr25Ni5Mo200Cr25Ni7Mo3WCuNUNS S32900UNS S31760SS2324(10RE51)W.Nr.1.4460W.Nr.1.4501329J1329J2L超级双相钢00Cr25Ni7Mo4N00Cr25Ni6Mo3CuNUNS S32750UNS S32550SS2328(SAF2507)W.Nr.1.4410W.Nr.1.4507UR47N+UR52N+常用双相不锈钢的性能：1化学成分（%）钢号CMnSiSPCrNiMoCuNS32750（SAF2507）00Cr22Ni7Mo4N0.031.200.800.0200.03524.0/26.06.0/8.03.0/5.00.500.24/0.32S31803（SAF2205）00Cr22Ni5Mo3N0.032.001.00.020.03021.0/23.04.50/6.502.50/3.500.08/0.20S31500（3RE60）00Cr18Ni5Mo3Si20.031.2/2.001. 4/2.000.0300.03018.0/19.04.25/5.252.50/2.000.05/0.102机械性能：热处理温度Ab（Mpa）As（Mpa） 布氏洛氏S32750（SAF2507）00Cr22Ni5Mo3N1025-1125水8005501531032S31803（SAF2205）00Cr22Ni5Mo3N1020-11006204502529030.5S31500（3RE60）00Cr18Ni5Mo3Si2980-10406304403029030.53金相组织本公司的内控标准对相比例作出规定，固溶状态下的金相组织为铁素体相-奥氏体双相。其奥氏体相的含量为40%-60%。金相组织中不允许有相等脆性相的析出。4双相不锈钢的连续使用温度范围为-50-60。热加工温度应不低于950。表示不锈钢材质的符号和数字都代表什么意思？比如：S31803 321H 321 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，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。不锈钢的牌号是钢的牌号的一个分类,它不能独立于其他的钢的牌号,要掌握全面的知识才能准确理解。下面我只能简单摘录介绍部分有关知识。我国钢号表示方法的分类说明:1不锈钢和耐热钢钢号中碳含量以千分之几表示。例如“2Cr13”钢的平均碳含量为0.2%；若钢中含碳量0.03%或0.08%者,钢号前分别冠以“00”及“0”表示之，例如00Cr17Ni14Mo2、0Cr18 Ni9等。对钢中主要合金元素以百分之几表示，而钛、铌、锆、氮等则按上述合金结构钢对微合金元素的表示方法标出。2合金结构钢钢号开头的两位数字表示钢的碳含量，以平均碳含量的万分之几表示，如40Cr。钢中主要合金元素，除个别微合金元素外，一般以百分之几表示。当平均合金含量1.5%时，钢号中一般只标出元素符号，而不标明含量，但在特殊情况下易致混淆者，在元素符号后亦可标以数字“1”，例如钢号“12CrMoV”和“12Cr1MoV”，前者铬含量为0.4-0.6%，后者为0.9-1.2%，其余成分全部相同。当合金元素平均含量1.5%、2.5%、3.5%时，在元素符号后面应标明含量，可相应表示为2、3、4等。例如18Cr2Ni4WA。钢中的钒V、钛Ti、铝AL、硼B、稀土RE等合金元素，均属微合金元素，虽然含量很低，仍应在钢号中标出。例如20MnVB钢中。钒为0.07-0.12%，硼为0.001-0.005%。高级优质钢应在钢号最后加“A”，以区别于一般优质钢。专门用途的合金结构钢，钢号冠以（或后缀）代表该钢种用途的符号。例如，铆螺专用的30CrMnSi钢，钢号表示为ML30CrMnSi。美国钢铁产品牌号表示方法美国钢铁产品的标准比较多，主要有以下几种：ANSI美国国家标准AISI 美国钢铁学会标准ASTM美国材料与试验协会标准ASME美国机械工程师协会标准AMS航天材料规格（美国航空工业最常用的一种材料规格，由SAE制定）API美国石油学会标准AWS美国焊接协会标准SAE美国机动车工程师协会标准MIL美国军用标准QQ美国联邦政府标准对上述标准难以一一介绍他们的牌号表示方法。本书只对使用比较广泛的ANSI，ASTM，SAE和AISI几种标准的牌号表示方法，作重点介绍。(一) ANSI（美国国家标准）牌号表示方法1.标准代号字母类号序号颁布年份如：ANSIA58.1?19822.标准代号断开号原专业标准号序号颁布年份如：ANSI/UL 560-19803.如果某个ANSI标准在内容上有补充，其补充件的表示方法是在原标准序号的后面加一英文小写字母。a表示第一次补充，b表示第二次补充。如：ANSIZ21.17-1979家用煤气转换燃烧器。ANSIZ21.17a-1981家用煤气转换燃烧器第一次补充件4.对于经过复审，被重新确认为继续有效的ANSI标准，一般在该标准号后面注确认年份。如：ANSI B27.6-1972（R 1983），表示1972年的ANSI B27.6标准在1983年复审后，重新确认有效，其内容毫无变化。(三)ASTM、SAE和AISI标准中碳素钢和合金钢牌号表示方法在ASTM、SA