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不锈钢新宠——双相不锈钢

2019-10-18

奥氏体-铁素体双相不锈钢:是指不锈钢中既有奥氏体相又有铁素体相的钢种,实际应用中双相不锈钢多以奥氏体为基体,含有不少于30%的铁素体,最常见的是两相各占约50%。

双相不锈钢由于具有良好的耐点蚀性、耐应力腐蚀性,且强度高并有良好的塑性韧性,已广泛用于石油化工、造纸、化学品船、海上及海岸应用、污染控制系统、建筑等行业。


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“荣耀号”——世界最先进38000吨化学品船,选用“京群”双相钢焊材


一、双相不锈钢的特点

由于含有双相组织,双相不锈钢兼有奥氏体不锈钢和铁素体不锈钢的特点。


⑴物理性能

双相不锈钢的物理性能介于铁素体不锈钢和奥氏体不锈钢之间,热导率大,线膨胀系数小(变形量小),并且有磁性。


⑵力学性能

① 强度高,尤其是屈服强度显著提高(屈服强度约为常见18-8型不锈钢的2倍);

② 保留有铁素体不锈钢的σ相脆性和475℃脆性问题,但由于奥氏体相的存在,其脆性倾向明显低于铁素体不锈钢;

③ 连续使用的温度范围为-50~250℃,一般不宜在300℃以上使用。


⑶耐蚀性能

耐晶间腐蚀、耐氯化物应力腐蚀(SCC)、耐孔蚀性能优异。


二、双相不锈钢的焊接性

⑴热裂纹敏感性

双相钢杂质含量低,同时含有大量铁素体,抗热裂纹能力强。


⑵冷裂纹敏感性

冷裂纹一般为氢致延迟裂纹。双相钢本身氢含量低,且氢在双相钢中的扩散速度比碳钢低合金钢慢。同时双相钢焊缝大部分为奥氏体组织,为氢提供了沉积处,从而阻碍了氢的扩散。所以双相钢冷裂纹敏感性也很低。


⑶耐气孔性

双相钢含有一定的N,同时焊缝结晶时初生相为铁素体,对N的溶解度低,易造成气孔。焊接时应注意焊接区的保护,避免空气侵入。


三、焊接注意事项

⑴控制热输入量

热输入量过高时,因双相钢合金成分高(如Cr、Mo),缓慢冷却会造成粗大晶粒,并析出脆化的σ相,影响韧性。

那是否意味着,热输入量越低越好?

答案是否定的,对于双相钢焊接,这是一个误区。当热输入量极低时,会使焊缝金属冷却速率太高,造成热影响区铁素体过高,耐蚀性劣化。

美国石油协会API建议:双相钢焊接,一般控制热输入量在5~25KJ/cm。


⑵控制道间温度

为控制冷却速率并形成合适的奥氏体/铁素体相比例,一般控制道间温度≤120℃。


常见双相不锈钢焊材选用:

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