2205双相不锈钢管耐应力腐蚀性能强的原因

1、2205双相不锈钢管耐应力腐蚀性能强的原因|204Cu不锈钢代替304不锈钢2009-11-27:55:342205双相不锈钢管耐应力腐蚀性能强的原因|204Cu不锈钢代替304不锈钢与奥氏体型不锈钢相比，2205双相不锈钢具有强度高，对晶问腐蚀不敏感和较好的耐点腐蚀和耐缝隙腐蚀的能力，其中优良的耐应力腐蚀性能是开发该类钢种主要目的。双相不锈钢耐应力腐蚀的基本原因，有下述几点1）双相不锈钢的屈服强度比奥氏体不锈钢高，即产生表面滑移所需的应力水平较高，在相同的腐蚀环境中，由于双相不锈钢的表面膜因表面滑移而破坏的应力较大，即应力腐蚀裂纹较难以形成。2）双相不锈钢中一般含有较高的铭、钳合金元素，而加

2、人这些元素都能使不锈钢具有较好的耐点腐蚀性能，不会由于点腐蚀而发展成为应力腐蚀；而奥氏体不锈钢中不含钳或者含钳量少，其含铭量也不是很高，所以其耐点腐蚀能力较差，由点腐蚀扩展成孔蚀，成为应力腐蚀的起始点而导致应力腐蚀裂纹的延伸。3）由于双相不锈钢的两个相的腐蚀电极电位不同，裂纹在不同相中和在相界的扩展机制不同，其中必有对裂纹扩展起阻止或抑制作用的阶段，此时应力腐蚀裂纹发展极慢。4）在双相不锈钢应力腐蚀过程中，无论是铁素体相，还是奥氏体相，二者之中必有一个相对另外一个相在应力腐蚀裂纹的扩展中起到极化保护或机械屏障的阻挡作用，从而阻止了裂纹朝前发展的可能。此外，两个相的晶体形而取向差异，使扩展中的裂

3、纹频繁改变方向，从而大大地延长了应力腐蚀裂纹的扩展期。从双相不锈钢形成的应力腐蚀裂纹形貌上看裂纹往往是分枝多，扩散无一定方向，走向弯曲，发展缓慢，可以证实上述的分析。总之，相比例和相分布是影响双相不锈钢耐应力腐蚀的最主要因素开发廉价204Cu不锈钢代替304不锈钢304不锈钢管和204次Cu不锈钢在20世纪才进入合金钢这个古老系列中。大约在1910年，在铁铭合金中添加锐，发明了奥氏体钢，通用的18-8型奥氏体钢成分含18滞和8赚。这种奥氏体钢除具有良好的延展性、韧性和无磁外，还具有在酸性介质中耐腐蚀的特性。目前18-8型奥氏体钢已形成了一个完整的系列，美国钢铁协会不锈钢管厂颁布的牌号有300多

4、个。18-8型最具有代表性的牌号是304，其他牌号是304成分为基础上，为改进某种性能，如力学性能、焊接性能、耐腐性能和成型性而开发的，关键元素是对钢的性能影响如图1所示。如加硫改进的切削性能、降低碳改进焊接性能、加钳改进耐蚀性能、加铜改进冷成型性。到1930年因锐资源匮乏，德国人研究成功以铤和氮代替部分锐。朝鲜战争期间，美国人因为同样的原因，经深入研究，开发出一系列高铤奥氏体不锈钢，即200系列不锈钢。韩鲜战争后一段时期，200系列钢一度陷入困难境地，人们对它能否代替300系列生产怀疑，直到1970年市场才发生重大变化。关键原因是：尽管200系列材料成本比300系列低，但抗拉强度高。随着30

5、4带材和丝材的用量迅速猛增，其加工成本低的优势在一定程度上弥补了材料成本偏高的弱点。而200系列钢由丁冷加工硬化率高，加工成本居高难下。新开发的204Cu钢在200系列和300系列之间架起桥梁，填补了两者之间的空白。与304相比，204Cu由丁锐含量低，材料成本低，由丁加工硬化相近，加工成本也相近。同时204Cu成型性比304好，退火后强度高丁304，这些特性对某些使用304钢的行业很有吸引力。1、204Cu实验室研制实验方案是以低锐奥氏体不锈钢一一改型201为基础开发研究的，表1列出改型201和304常规成分，比较两者成分可以看出：改型201的碳、铤、氮的含量较高，而铭锐量较低，尽管改型20

6、1和304两者成分有很大差别，但从舍菲尔(schaeffler)组织结构图上可以看出，两者成分当量基本相同。表1304及其试验用基础合金的化学成分/%牌号CMnSiCrNiMoCuNFe改型2010.097.80.616.52.50.20.20.2其余3040.061.70.618.58.50.20.20.05其余新试验钢是基础钢加1%2%n3%勺铜。舍菲尔组织结构图原先用来判定不锈钢焊接后的铸态相组织，特别是铁素体的含量。现在依斯皮(espy)对这个图做一些改进，并用于200系列钢的研制和开发。在这个图上，元素被分为铭当量和镣当量两种。铁素体形成元素分在铭当量中，奥氏体形成元素分在镣当量中。

7、合金的金相组织取决于铭当量和镣当量平衡状况。304和改型201在组织结构图上都处于黑色矩形框位置，两者具有相近的铸态铁素体含量，可铸造性和焊接性能也基本相当。对于丝材产品，由于热加工过程的扩散作用，钢中铁素体含量一般都有所减少。生产试验证明：204cu可以按304工艺路线拉拔出成品钢丝，因为204cu镣的含量较低（仅为6%,其最终生产成本比304低。镣的价格按3美元/磅计算，每磅204cu可节约材料成本约10美元分。如果镣的价格按4.5美元/磅计算，材料节约费用更多。3美元/磅到4.5美兀磅是近4年来镣价正常波动的氾围。表2性能对比数据钢号屈服强度b0.2/ksi抗拉强度bb/ksi盐雾试验冷

8、傲试验零件裂纹率/%3043891无腐蚀37、35、40（平均37）204cu53104无锈蚀3、1、2（平均2）改型2016912940%-60禳蚀72、93、68（美元78）注：在冷锻机上将头部敏扁（厚0.093英寸，2.36mm）,敏到钢丝直径的1/3.5。开发方案的另一项内容是比较204cu与304的变形能力和耐蚀性能。将340fq（高镣）、改型201和204cu三个钢号的热轧退火5.6mm的盘条，拉拔成3.53mm的钢丝，再进行成品退火，并对三种钢丝进行抗拉强度、冷顶锻和盐雾腐蚀试验，试验结果如表2。其中，改型201退火钢丝抗拉强度最高，204cu次之，304最低。冷顶锻试验是用来比

9、较三种钢的变形能力的，选用制作紧固件的模锻机，经两个道次顶锻成形，如图8所示。每钢号都顶锻出数百个零件，检验这些零件的裂纹状况，裂纹百分比小的，冷变形能力较好。结果显示：改型201冷顶锻裂纹率最高，变形能力最差。204cu制作的零件裂纹率远低于成形能力较好的304,裂纹率之比为2:37。上述结果出乎意料，但充分证明204cu是介于300系列和200系列之间，具有较高变形能力的奥氏体不锈钢。盐雾试验是将试样存放在95C，气氛中含有5%nacl的密封室内，存放时间为96小时，经肉眼观察，只有改型201表面有锈蚀，204cu具有与304试样相同的抗盐图腐蚀性能。此外，还用熔铸的204cu和304试样

10、进行耐腐蚀实验，实验结果如表3。腐蚀实验选用几种常规酸性气氛，包括硫酸、盐酸、醋酸、甲酸和硝酸。硝酸气氛通常用来检验钢的耐晶间腐蚀性能，耐氯化物缝隙腐蚀性能通常用在临界温度下缝隙尺寸大小来衡量。实验结果显示：在含氯气氛中，204cu具有与304不锈钢管相同的耐缝隙腐蚀性能。由于对合金元素铭、钳、氮和镣进行了仔细的平均计算，204cu在酸性溶液和氯离子气氛中都具有良好的抗腐蚀性能。表3204cu和304不锈钢管的各种耐蚀忤能比较环境气氛试验时间平均腐蚀率/mpv204cu3045%hso43-48h周期0125%勺醋酸溶液（沸腾）3-48h周期001%勺盐酸（室温）3-48h周期375别酸176

11、f（80C）3-48h周期0065%hno3（沸腾）5-45h周期范围33595塔131%nan624h周期直到产生侵蚀裂纹20C*20C*注：从0C开始试验，然后每次升高5C,一直上升到所有钢号都产生侵蚀裂纹，25C为止。*表示不产生侵蚀裂纹的最高温度。综上所述，204Cu钢丝的研制获得成功，从冶炼到成品钢丝的生产成本都比较低。与304相比，204Cu退火后强度高，冷加工硬化率低，在各种腐蚀介质中耐蚀性能基本与304相同，变形能力比304更好。良好的性能使204Cu很快进入商业化的批量生产阶段，并以204Cu的牌号纳入新标准（ASTMA313-1998）中，美国钢铁协会uns系统定名为S20

12、430。4、实际应用由于304是通用钢号，能替代304的204Cu也具有潜在的广泛的工业应用前景。在计算机、通讯、安全防护、食品制作、能源和烟草加工业都具有大量使用的可能性。例如，计算机需要高强度、无磁性、冷成形、抗磨损的传动轴，选用300系列的302hq无法满足抗磨损的要求，而且要达到需要的高强度必须经大减面率拉拔。选用200系列钢，如改型201,制作无裂纹的传动轴，成形困难。204Cu填补了这个空白，将高强度与良好的成型性能完美地结合在一起，是最优良的首选材料。在电话通讯行业，架空的电话线需要用架空线固定，多年来考虑到防锈、耐潮湿和耐盐雾腐蚀，一直选用304钢丝。204Cu应该是最好的替代

13、材料，用204Cu生产架空线的试验也获得成功，生产工人认为：204Cu减面率比较小，相对304来说，更容易拉直。此外，204Cu生产成本低，耐盐雾腐蚀实验证明，架空线不容易生锈。工业上常用的紧固件是梯形丝扣的螺栓，这种紧固件多用来固定房屋面板及地下污水管，螺栓成形及螺纹轧制一直是紧固件生产难关，但使用204Cu来制作没有遇到什么困难。在安全防护行业，最常见的产品是刺钢丝，该产品由带刺部件和加强钢丝组成，加强钢丝具有很高的抗拉强度（大于200ksi），还必须保持良好的成型性能，要耐大气腐蚀，采用204Cu大减面率拉拔，已成功地生产出直径2.5mm盘卷钢丝，其生产成本低于304,204Cu已经被纳

14、入ASTM313不锈弹簧钢丝标准中。大量的304钢丝用于制作各种传输网带，各种传输网带制作工艺不同，但基本要求是钢丝必需具有良好的弯曲性能，能轧扁，并具有良好的焊接性能。由于钢丝常被用作强化筋，所以必须具有很高的抗拉强度。不锈钢传送带在食品制作业广泛应用，如粉碎机传送带，将饼干和其他食品送入烤炉中的传送带等。用204cu钢丝制作的食品用传送带，其化学成分获得了fda（美元教育和福利部，粮食和药物管理局）的认可。筛网钢丝不锈钢管厂通常用在煤的分选设备上,从泥浆中筛出煤粉。泥将腐蚀性强，而且煤矿粉对筛网的磨损很厉害，腐蚀和磨损的双重作用使环境变得很恶劣，如用碳钢和410型不锈钢根本承受不了这种腐蚀，不得不采用寿命更长的304钢，204Cu的价格优势对筛网业很有吸引力，现在204Cu已广泛用于这个行业。316L不锈钢管,316不锈钢管，TP316不锈钢管,T