雙相不銹鋼毛細管、2205毛細管、2507不銹鋼毛細管

雙相不銹鋼是指它的微觀組織是由鐵素體相和奧氏體相二組成的材料，二相各約占 50%。在實際使用中其 中一相約在 40-60%之間較為合適。
根據兩相組織的特點，通過正確控制化學成分和熱處理工藝，將奧氏體不銹鋼所具有的優良韌性和焊接性 與鐵素體不銹鋼所具有的較高強度和耐氯化物應力腐蝕性能結合在一起，使雙相不銹鋼成為一類集優良的耐腐 蝕、高強度和易于加工制造等諸多性能于一身的鋼種。它們的物理性能介于奧氏體不銹鋼和鐵素體不銹鋼 之間，但更接近于鐵素體不銹鋼和碳鋼。雙相不銹鋼毛細管的耐氯化物孔蝕和縫隙腐蝕能力與鉻、鉬和氮含量有關， 其耐孔蝕和縫隙腐蝕能力可以類似于 316 不銹鋼毛細管，或者海水用不銹鋼如 6%MO 奧氏體不銹鋼。所有的雙 相不銹鋼毛細管耐氯化物應力腐蝕斷裂的能力均明顯強于 300 系列奧氏體不銹鋼毛細管，而且其強度也大大奧氏體不銹 鋼，同時表現出良好的塑性和韌性。


雙相不銹鋼毛細管一般可分為四類：
一、低合金型，代表牌號 UNSS32304，鋼中不含鉬，PREN：24-25，耐 應力腐蝕方面可代替 AISI 304 或是 316 使用。
二、中合金型，代表牌號 UNSS31803，PREN：32-33 耐蝕性 能介于 AISI316L 和 6%MO+N 奧氏體不銹鋼之間。
三、高合金型，一般含 25%Cr，還含有鉬和氮，有的還 含有銅和鎢，標準牌號有 UNSS32550，PREN：38-39 耐蝕性能 22%Cr 雙相不銹鋼。
四、超級雙相不銹 鋼型，含高鉬和氮，標準牌號有 UNSS32750，有的也含鎢和銅，PREN>40 可使用于苛刻的介質條件，具有良 好的耐蝕與力學綜合性能，可與超級奧氏體不銹鋼相媲美。（注：PREN：孔蝕抗力當量值）
化學成分 雙相鋼毛細管的主要合金元素是 Cr、Ni、Mo 和 N。其中 Cr、Mo 為增加鐵素體含量，而 Ni、N 為 奧氏體穩定元素。有些鋼種還有 Mn、Cu、W 等元素。Cr、Ni、Mo 能改進抗腐蝕性。在含氯化物的環境中其 抗點蝕及裂縫腐蝕的性能特別好。

1．化學成分（％）
表 1
牌號 C Cr Ni Mo N P S
SAF2205 0.030 21.0-23 4.5-6.5 2.5-3.5 0.08-0.2 0.030 0.030
SA2507 0.030 24.0-26 6.0-8.0 3.0-5.0 0.32 0.035 0.020

2． 機械性能 雙相鋼機械性能取決于產品形式及終熱處理，下表列出了規定的極限
表 2
項目牌號 試驗溫度℃ RP0.2N/mm2 RM0.2N/mm2 A5%


SAF2205 室溫 450 620 25
?100 360 ?
?150 335 ?
?200 310 ?
?250 295 ?
?300 285 ?

SA2507 ?室溫 550 800 1000 46
?100 450 ?
?200 400 ?
在-50℃-280℃溫度范圍同，雙相不銹鋼毛細管具有很好的機械性能，當雙相鋼長期承受 300℃以上高溫時，其微觀組織會發生變化并導致韌性下降，然而，韌性的降低并不一定對處于工作溫度的材料性能產生影響。 腐蝕 性能 跟類似合金含量的奧氏體鋼種相比，雙相鋼和超級雙相鋼基體材料具有類心抗點蝕和裂紋腐蝕性能，但 一般具有的抗應力腐蝕有機酸腐蝕的能力。在工業界按照孔蝕抗力當量值 PREN 來表示抗點蝕等級是眾所 周知的。
物理性能：雙相鋼熱傳導率列于下表中，并與 316L 相比較。熱傳導率 W/M 攝氏率
表 3
溫度 牌號
?SAF2205 SAF2507 AISI316L
20 19 16 15
100 19 17 16
200 21 19 17.5
300 23 20 19
雙相不銹鋼的熱膨脹與碳鋼接近，這使雙相鋼與奧氏體不銹鋼相比，具有明顯的優勢。 金相組織我公司使 用于西氣東輸的 UNSS31803 雙相不銹鋼的微觀組織圖如下，其鐵素體含量 54%
雙相不銹鋼毛細管優勢
1、與奧氏體不銹鋼相比
1）雙向不銹鋼毛細管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 壓力容器的厚度要比常用奧氏體不銹鋼減少 30-50%，有利于降低成本。

2）雙向不銹鋼毛細管具有的耐應力腐蝕破裂的能力，尤其在含氯離子的環境中，即使是含合金量低的雙相不銹鋼也有比 奧氏體不銹鋼更高的耐應力腐蝕斷裂的能力，應力腐蝕是普通奧氏體不銹鋼難以解決的問題。?
3）在許多介質中應用普通的 2205 雙相不銹鋼毛細管的耐腐蝕性優于普通的 316L 奧氏體不銹鋼，而超級雙相不銹鋼毛細管具有的耐腐蝕性，在一些介質中，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，與合金含量相同的奧氏本不銹鋼相比，它的耐磨損腐蝕和腐蝕疲勞性能都優 于奧氏體不銹鋼。
?5）比奧氏體不銹鋼線膨脹系數低，與碳鋼接近，適合與碳鋼連接，具有重要的工程意義，如生產復合板或襯 里等。
2、與鐵素不銹鋼相比，雙相不銹鋼毛細管的優勢如下：
1）綜合力學性能比鐵素體不銹鋼高，尤其是塑韌性。不像鐵素體不銹鋼那樣對脆性敏感。
2）除耐應力腐蝕性能外，其他耐局部腐蝕性能都優于鐵素體不銹鋼。
3）冷加工工藝性能和冷成型性能遠優于鐵素體不銹鋼。
4）焊接性能遠優于鐵素體不銹鋼，一般焊前不需預熱焊后不需熱處理。
5）應用范圍較鐵素體不銹鋼寬。

應用情況
由于雙相鋼強度高，它往往可以節約材料，如減少管子的壁厚。以 SAF2205、SAF2507W 為例的用途。 SAF2205 適用于含氯環境中，該材料適用于混有氯化物的煉油或其它工藝介質中。SAF2205 尤其適用于使用含 氯水溶液或微咸水作為冷卻介質的熱交換器。該材料同樣也適用于稀釋的硫酸溶液和純有機酸及其混合液。 如：石油和天然氣工業中的油管：煉油廠中的原油脫鹽，含硫氣體凈化，廢水處理設備；使用微咸水或含氯溶 液的冷卻系統。
SAF2205 雙相不銹鋼的應用

序號 設備名稱 介質條件 原用材料及及問題 雙相鋼使用情況

1 油田、油井口的輸 送管道 水/油：91/10，H2S：2%，NaCL：
9%，CO2：2%~3%，PH：4.5~6，
115℃~140℃，7MPa 碳鋼襯里使用 3~9
個月，304 短時間即 產生 SCC?
自 1980 年開始使用

2?
油田用空氣冷卻器 水/油：91/10，H2S：2%，NaCI：9%，
CO2：2-3%，PH：4.5~6，80℃~110℃， 7MPa ?

3?
煉油廠餾分?
管程：水，28℃~45℃ 碳鋼使用 1 年，321
使用半的出現孔蝕 及 SCC?
自 1985 年開始使用

4 煉油廠加氫裂經塔 的空氣冷卻塔?
0.1 kPa ~1kPa 碳鋼和 13%~17%Cr
鐵素本不銹鋼易損 壞?
自 1983 年開始使用

5?
聚乙烯產品冷卻器 管程：聚乙烯氣本混合物，100℃，
2MPa 殼程：含約 100×10-6CI 的淡 水，材料溫度<100℃ 304L 管板因 SCC 損 壞 換用 SAF2205 鋼后 情況良好
6 近海氣田用空氣冷
卻器 管程：CO2：25%，含 CI 的濕天然 氣，90℃，13MPa ?自 1980 年開始使用

7?
生產純堿用的海水 熱交換器 管程：海水，入口溫度 12℃~31℃，
出 口 溫 度 40 ℃ ~60 ℃ ， 殼 程 ：
NH357%，CO233%，H2O10%，不
含氧的 H2S，出口溫度 TI 焊管 2-3 年焊縫損 壞，TI 地縫管使用 7-8 年后失效?
自 1983 年開始使用
?