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，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，較高強度，耐氯化物應(yīng)力腐蝕，廣泛用途，一站式銷售
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。該類鋼兼有奧氏體和鐵素體不銹鋼的特點，與鐵素體相比，塑性、韌性更高，無室溫脆性，耐晶間腐蝕性能和焊接性能均顯著提高，同時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。與奧氏體不銹鋼相比，強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:
（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量值（PRE=Cr% 3.3Mo% 16N%）時，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。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、閥等動力設(shè)備。
（4）綜合力學(xué)性能好。有較高的強度和疲勞強度，屈服強度是18-8型奧氏體不銹鋼的2倍。固溶態(tài)的延伸率達到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)過鍛造，直接軋制開坯生產(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比:
1, 雙相不銹鋼的綜合力學(xué)性能好,有較高的強度和疲勞強度,屈服強度是304(1Cr18Hi9Ti 普通常用不銹鋼) 奧氏體不銹鋼的2 倍。
2,幾種不銹鋼材料機械性能對比：
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鋼 種 機械性能
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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比：
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鋼種
試 驗 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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?。?/span> 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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?。?/span> 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牌號的雙相不銹鋼與幾種鋼材耐磨耗損失性能對比
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?shù)木C合性能指標來推算,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,由此可以相對降低成本。
五．與奧氏體不銹鋼相比，雙相不銹鋼的優(yōu)勢如下:
①屈服強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?shù)膴W氏體不銹鋼相比，鑒于雙相不銹鋼的高強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)勢明顯，有實際應(yīng)用價值。
與奧氏體不銹鋼相比，雙相不銹鋼的弱勢如下:
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優(yōu)于鐵素體不銹鋼。
④焊接性能也遠優(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是合金元素含量高，價格相對高，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，而成本價格較低。在含氯離子、氟化物、各種無機、有機酸中具有優(yōu)異的抗均勻腐蝕、點蝕、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、倉儲及運輸罐，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)用實例：
１，海底石油開采：采油平臺實施標準化的深海管道纜束，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?；亟庸茏⑷牖瘜W(xué)藥劑，東馬來西亞油田深度超過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、火車液罐：由于它的耐腐蝕性好，強度高，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：該鋼的高強度和較高的伸長率賦予它優(yōu)良的抗疲勞性能，尤其是那些對氯化物誘導(dǎo)腐蝕敏感的結(jié)構(gòu)。英國、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：西班牙建的面粉倉庫，美國為卡塔爾多哈國際機場建世界上最大的不銹鋼屋頂，孟買街道過街天橋的扶手。
8，制鹽工業(yè)：
我國煉制含鹽，含硫高的原油數(shù)量較多，原油中含有的無機鹽（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，獲得經(jīng)濟效益甚豐。
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,三個月運行即發(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樣做試驗，用304 、316L 、20Cb和雙相不銹鋼試片，同時做耐氫氟酸腐蝕試驗，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式離心泵 DF80-30×9 ， 流量Q=30 m3/h， 揚程H=270 m,泵使用效果很好，德國清洗專家翹指稱好。
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
綜上簡述，雙相不銹鋼的開發(fā)利用前景廣闊，工業(yè)、民用，都可以充分的開發(fā)利用雙相不銹鋼制作。
隨著鎳價居高不下，近來國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)計未來鉻系不銹鋼品種和低鎳不銹鋼品種的需求量都將進一步增加。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，且具有較高屈服強度和耐氯化物應(yīng)力腐蝕性能。
業(yè)界人士認為，雙相不銹鋼的發(fā)展將會促進高鎳價的理性回歸，減小不銹鋼生產(chǎn)商的成本壓力，同時也將給制品生產(chǎn)企業(yè)解壓。
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