双相不锈钢的焊接性及其焊接材料

1.双相不锈钢简介在一些氯化物、硫化物、醋酸、甲酸等介质的石化装置中，一般奥氏体不锈钢难以防止应力腐蚀（SCC）、点蚀和洞穴式局部腐蚀。双相不锈钢的研究、开发、应用经历了三代：1.双相不锈钢简介钢牌号国别CCrNiMoSiMnN其他第一代3RE60Uranus50瑞典芬兰0.030.0418.521.54.96.52.71.51.7-2.0---Cu=1.0～2.0第二代SAF2205DP-308X21H6M2T0Cr21Ni5Ti瑞典日本俄国中国0.030.03≤0.080.0622.025.021.022.05.56.56.55.83.03.52.0-≤0.8--≤0.8≤2.0W=0.4-≤0.80.140.20--Cu=0.2～0.8Ti=5(C%～0.02)第三代SAF2507DP-3W0Cr26Ni5Mo3瑞典日本中国0.030.030.0525.525.026.57.07.05.04.53.03.0--≤1.0-W=2.51.00.300.32-Cu=0.5Cu=0.8三代双相不锈钢的部分牌号及化学成分（%）1.双相不锈钢简介双相不锈钢组织应奥氏体A50%，铁素体F50%，实际二者比例60%～40%。202468101214161820222426283032343638403028262422201816141210864F+MAFA+MMM+FA+M+FA+F26-2123-1318-12-219-10E2510E220929-9(A1002)镍当量=%Ni+30×%C+0.5×%Mn铬当量=%Cr+%Mo+1.5×%Si+0.5×%Nb不锈钢焊缝金相组织在舍菲尔组织图中的参考位置A-奥氏体F-铁素体M-马氏体1.双相不锈钢简介双相不锈钢的最大优点比奥氏体钢σS高近一倍塑韧性好对氯化物、硫化物有优异的抗SCC抗点蚀、缝隙洞穴腐蚀能力强线胀系数比奥氏体钢低接近低碳钢双相不锈钢的不足之处（与奥氏体钢相比）耐热性较低250℃以下锻压、冷冲成型性不如奥氏体钢存在中温脆性区σ相、475℃脆性1.双相不锈钢简介评价抗局部孔蚀的能力用PREN（抗孔蚀当量指数）表示：PREN=Cr%+3.3Mo%+16N%钢种化学成分（%）PREN组织CCrNiMoN308L316L0.030.0320181012-2--2025奥氏体220525525070.030.030.032225255673340.150.200.25343842双相钢1.双相不锈钢简介不同组织不锈钢的力学性能组织类别钢种热处理状态力学性能硬度σS(MPa)σb(MPa)δ5(%)HV奥氏体0Cr18Ni9固溶205～300520～580≥40200双相钢SAF2205DP-3W0Cr26Ni5Mo2固溶550～580560～590400～450750～780760～780620～650302030220270250铁素体00Cr18Mo2退火250～270420～450302001.双相不锈钢简介双相不锈钢的冶炼要求高，采用真空脱碳（VOD）和氩气脱碳（AOD），价贵产量小，约占世界不锈钢产量的1%，1990年2.4万吨，1999年11万吨，2002年约20万吨。中国双相不锈钢上世纪60年代开始研究，分Cr18、Cr22、Cr25三种，产量大约2000吨，2001年用量约4000吨，有1/2随工程进口。2.双相不锈钢的焊接性双相不锈钢的焊接性兼顾了奥氏体钢和铁素体钢各自的优点，削弱了各自的不足。双相不锈钢的焊接性热裂纹敏感性低于奥氏体钢因F≈50%可打乱A结晶方向氢致冷裂低于低合金钢因A≈50%可溶氢存在脆性区σ相（700～950℃）475℃脆性（α′相）工作温度低于250℃焊接HAZ快冷非平衡多余铁素体引起腐蚀及脆化2.双相不锈钢的焊接性焊后经检验如发现有σ相和α′相（475℃脆性）可用固溶处理消除。双相不锈钢固溶处理及σ相、475℃脆性的温度范围内容SAF2205及2507双相钢等超级双相钢（00Cr25Ni7Mo3CuN等）固溶处理温度σ相形成温度475℃脆性(α′)1040℃700～950℃300～525℃1025～1100℃700～1000℃320～550℃3.双相不锈钢的焊接材料双相不锈钢的种类虽多，但工程上应用最多的是SAF2205(00Cr22Ni5Mo3N)，约占80%，超级双相钢SAF2750(00Cr25Ni7Mo4N)约占13%。配套的焊接材料多用E2209(00Cr23Ni9Mo3N)和E2510(00Cr25Ni10Mo4N)，国内用E312(29-9)较多，如金桥A1002(29-9)，大西洋CHS29.9，锦泰JS312、JS2209等。3.双相不锈钢的焊接材料双相钢及异种金属的焊接材料钢种2304(Cr18)2205(Cr22)255(Cr25)超级双相钢2304(Cr18)E2209E2304E2209E2209E22092205(Cr22)E2209E2209E2510E2510255(Cr25)E2209E2510E2510E2510超级双相钢E2209E2510E2510E2510304E309LMoE2209E309LMoE2209E309LMoE2209E309LMo316E309LMoE2209E309LMoE2209E309LMoE2209E309LMoE2209低合金高强钢E309LE309LE309LE309L焊条熔敷金属含F≈40%3.双相不锈钢的焊接材料双相不锈钢焊材主要是焊条，但也有少量的实芯焊丝和药芯焊丝，如Sandvik的ER312、ER2209(用于TIG、MIG），药芯焊丝FCW2209、FCW2553等。4.双相不锈钢的应用前景双相不锈钢能胜任强酸、强碱、硫化物、氯化物中抗点蚀、应力腐蚀（SCC）、缝隙孔穴式腐蚀。双相不锈钢又具有高强度、高韧性，故在能源、交通、环保等得到应用，如桥梁、船舶、汽车、高速列车、飞机，以及沿海城市和化工区的装饰建筑等。4.双相不锈钢的应用前景（1）美国俄勒冈州（OREGON）COOS海湾大桥，长235m，宽20m，设计寿命120年，用双相钢SAF2205，用钢365吨，耗资1200万美元。在含盐的潮湿空气中，易产生SCC，以前的钢桥只服役17年就被腐蚀严重而坍塌。4.双相不锈钢的应用前景（2）瑞典斯德哥尔摩Sickla运河，1997年建了一座长62m的公路桥，材质SAF2205双相不锈钢，用钢80吨，桥的造型如同一架弓形钢琴，有“海市蜃楼”之称。瑞典Sickla运河上的双相钢（2205）公路桥4.双相不锈钢的应用前景受氯化物侵蚀的双相钢制造的热交换器（SAF2507）船舶用双相不锈钢（DSD-T）螺旋桨轴[高泽制作所（株）]石油脱硫双相钢（SAF2205）制造的加热干燥装置4.双相不锈钢的应用前景日本电力公司的海水淡化厂透析高浓度氯化物的双相钢（DP-3W）容器及管道双相钢（SAF2205）结构的林肯超长轿车提取海底石油和天然气用的脐状ASF2507无缝管4.双相不锈钢的应用前景此外，一些污水处理厂、城市饮用水处理厂、高级游泳池、造纸厂，以及某些沿海城市的艺术雕塑金字塔（如英国日光金字塔）等采用了耐蚀的双相不锈钢，香港会展中心屋顶用双相钢。双相不锈钢的应用随着制造技术进步，价格降低，将会不断发展，应不断研发出配套的焊接材料。请提宝贵意见，谢谢！