無(wú)錫不銹鋼板廠(chǎng)家無(wú)錫漢能不銹鋼2019年12月2日訊 2205是一種加N雙相不銹鋼。N的加入明顯地改善了2205的耐腐蝕性能，尤其是焊接的情況。早期的雙相不銹鋼可以耐中等強(qiáng)度的均勻腐蝕和氯應(yīng)力腐蝕斷裂，但是在焊接情況下使用時(shí)，其性能就會(huì)大大下降。為了改善這種情況，N元素就加入了2205雙相不銹鋼，這樣不僅使耐腐蝕性能上升，而且焊接使用情況也很良好。ASTM標(biāo)準(zhǔn)對(duì)2205雙相鋼的含N量要求是0.08-0.2%，Cr、Mo、Ni的含量也有要求，所以2205雙相鋼的點(diǎn)蝕當(dāng)量PREN值達(dá)到了35.8，進(jìn)一步提高了耐蝕性能。
當(dāng)有恰當(dāng)?shù)臒崽幚頃r(shí)，2205中22%的Cr和3.5%的Ni、3%的Mo、0.16%的N就會(huì)產(chǎn)生包括奧氏體相和鐵素體相平衡的顯微組織結(jié)構(gòu)，這種結(jié)構(gòu)和化學(xué)成分讓2205不銹鋼有比316和317不銹鋼更好和更廣泛的耐蝕性能，同時(shí)還有比普通奧氏體不銹鋼兩倍還高的屈服強(qiáng)度。
2205是使用最廣泛的雙相不銹鋼材料，在出廠(chǎng)前的所有2205不銹鋼都要金相檢驗(yàn)，以防止加工過(guò)程中產(chǎn)生σ相。2205最常見(jiàn)的應(yīng)用形式是焊管和管件，在有較強(qiáng)的均勻腐蝕和應(yīng)力腐蝕的情況下，板材應(yīng)用也很廣泛。
二、化學(xué)成分和產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)
2205材料的ASTM和ASME標(biāo)準(zhǔn)如下表所示
不含鎳的鐵素體鋼對(duì)氯化物的應(yīng)力腐蝕斷裂有天生的免疫力，即使在苛刻的42%的MgCl2溶液中也是如此，從另一方面來(lái)說(shuō)，含鎳的奧氏體不銹鋼則很容易受到氯離子應(yīng)力腐蝕斷裂的影響。奧氏體和鐵素體不銹鋼對(duì)氯離子的應(yīng)力腐蝕斷裂的抵抗取決于合金中鎳的含量。
從某種意義上說(shuō)，雙相合金是奧氏體相和鐵素體相的合成，但在雙相合金中的成分都會(huì)傾向于某一相。例如，鐵素體相中的Ni要比奧氏體相中的Ni含量少的多，因此，雙相合金對(duì)氯離子的應(yīng)力腐蝕斷裂的抵抗性要比傳統(tǒng)300系列不銹鋼好的多。
下表是是304和2205在幾種沸騰溶液中的腐蝕性能試驗(yàn)結(jié)果。
對(duì)氯離子的點(diǎn)蝕和縫隙腐蝕的評(píng)定可以使用ASTM標(biāo)準(zhǔn)G-48試驗(yàn)方法(10%FeCl3-6H2O)，并且逐漸提高溫度直到發(fā)現(xiàn)縫隙腐蝕發(fā)生為止。則首先發(fā)現(xiàn)縫隙腐蝕發(fā)生的溫度稱(chēng)為臨界縫隙腐蝕溫度，可以用來(lái)衡量材料耐縫隙腐蝕的能力，但在氯化溶液中不必要標(biāo)明合金的限制使用溫度。
下表是退火2205鋼板材和316L、317L等合金的縫隙腐蝕溫度試驗(yàn)對(duì)比情況。10%FeCl3溶液中的縫隙腐蝕數(shù)據(jù)
2205對(duì)稀的還原性酸和高濃度的氧化性酸有抵抗性，對(duì)低濃度的有機(jī)酸也有抵抗性，但在高溫高濃度下要小心使用。下表是316和2205普通狀態(tài)和焊接狀態(tài)的腐蝕試驗(yàn)對(duì)比情況。腐蝕對(duì)比試驗(yàn)數(shù)據(jù)
熱傳導(dǎo)系數(shù)：(20-100℃)：19w/m-k
熱膨脹系數(shù)：(20-100℃)：13.7×10-6/℃
平均彈性模量：190 Gpa
五、力學(xué)性能
典型室溫下的力學(xué)性能如下表所示。
2205雙相鋼在ASME鍋爐與壓力容器規(guī)范中被允許使用在316℃以下溫度。其強(qiáng)度可以通過(guò)ASME鍋爐與壓力容器標(biāo)準(zhǔn)中的許用應(yīng)力來(lái)表示。下表是典型316和2205的許用應(yīng)力對(duì)比情況。焊接管件的焊縫系數(shù)取0.85。如此大的許用應(yīng)力可以和有很利地使用在過(guò)程裝備設(shè)計(jì)中。
最大許用應(yīng)力(依據(jù)ASME規(guī)范)
ASME Boiler and Pressure Vessel Code, Section II, PartD, Table 1A.
沖擊性能
2205雙相鋼可以從高溫塑性破壞向低溫脆性斷裂轉(zhuǎn)變，此塑性-脆性的轉(zhuǎn)變溫度可以通過(guò)在343-538°C長(zhǎng)時(shí)間的保溫來(lái)充分地提高。不恰當(dāng)?shù)暮附庸に嚕缡褂眉兇獾腃r不銹鋼填料，可以提高焊縫向沖擊脆性轉(zhuǎn)變的敏感性。高溫對(duì)力學(xué)性能的影響
ASME鍋爐與壓力容器規(guī)范中明確規(guī)定2205雙相鋼的使用溫度上限是316℃，因?yàn)殡p相鋼有一個(gè)“475℃脆化”的問(wèn)題，主要是由于鐵素體相在343-538℃之間加熱時(shí)會(huì)出現(xiàn)脆化現(xiàn)象。但這種脆化是可逆的，只要通過(guò)在593℃以上加熱就可以還原。然而，另外一個(gè)脆化溫度區(qū)間是538-1000℃，因?yàn)橛杏泻τ跊_擊性和腐蝕性的中間相析出。整體退火和快速冷卻處理可以消除脆性相，同時(shí)也是消除成形應(yīng)力和“475℃脆化”首選方案。
六、成形和熱處理
2205可以很成功地冷彎和拉伸。相對(duì)于普通奧氏體不銹鋼來(lái)說(shuō)，2205有很高的強(qiáng)度，對(duì)成形設(shè)備要求有很高的要求。雙相鋼中鐵素體相的延伸率比奧氏體相要小，所以2205在彎曲時(shí)其彎曲半徑要比奧氏體不銹鋼大。
此外，2205管材和管板脹接時(shí)，由于其彈性延伸率較低，所以其脹接程度要受到限制。2205相對(duì)于很多管板材料來(lái)說(shuō)其強(qiáng)度是很高的，因此，2205管材和其它材料的管板脹接時(shí)要十分小心
重度彎曲變形后要整體退火(不只是消應(yīng)力退火)，以防止在使用環(huán)境中應(yīng)力腐蝕開(kāi)裂，消應(yīng)力熱處理的溫度一般在316-927℃之間，至于對(duì)材料性能的影響不作考慮。
七、熱處理
2205的退火溫度一般在1020-1100℃并快速冷卻，在1100℃附近熱處理時(shí)，會(huì)讓鐵素體相含量大大增加。
八、焊接
2205雙相鋼中的鐵素體相和奧氏體相含量基本相同，氧炔焊會(huì)讓基材的焊縫和熱影響區(qū)的鐵素體含量上升，并行的退火處理可以恢復(fù)兩相的平衡。然而退火處理后焊縫的鐵素體含量還是要稍高一點(diǎn)。焊縫中的鐵素體含量不可以過(guò)高。當(dāng)2205和異種鋼焊接時(shí)，填料金屬中要含有一些奧氏體形成元素，以便可以形成一條奧氏體焊縫。焊縫區(qū)域如含有大量鐵素體晶粒，就會(huì)讓材料的室溫沖擊韌性大大降低。
