雙相不銹鋼的焊接性及其焊接材料

雙相不銹鋼的焊接性及其焊接材料第一頁，共十九頁，2022年，8月28日1.雙相不銹鋼簡(jiǎn)介

在一些氯化物、硫化物、醋酸、甲酸等介質(zhì)的石化裝置中，一般奧氏體不銹鋼難以防止應(yīng)力腐蝕（SCC）、點(diǎn)蝕和洞穴式局部腐蝕。雙相不銹鋼的研究、開發(fā)、應(yīng)用經(jīng)歷了三代：第二頁，共十九頁，2022年，8月28日1.雙相不銹鋼簡(jiǎn)介鋼牌號(hào)國別CCrNiMoSiMnN其他第一代3RE60Uranus50瑞典芬蘭0.030.0418.521.54.96.52.71.51.7-2.0---Cu=1.0～2.0第二代SAF2205DP-308X21H6M2T0Cr21Ni5Ti瑞典日本俄國中國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瑞典日本中國0.030.030.0525.525.026.57.07.05.04.53.03.0--≤1.0-W=2.51.00.300.32-Cu=0.5Cu=0.8三代雙相不銹鋼的部分牌號(hào)及化學(xué)成分（%）第三頁，共十九頁，2022年，8月28日1.雙相不銹鋼簡(jiǎn)介雙相不銹鋼組織應(yīng)奧氏體A50%，鐵素體F50%，

實(shí)際二者比例60%～40%。202468101214161820222426283032343638403028262422201816141210864F+MAFA+MMM+FA+M+FA+F26-2123-1318-12-219-10E2510E220929-9(A1002)0%5%10%20%40%80%100%鎳當(dāng)量=%Ni+30×%C+0.5×%Mn鉻當(dāng)量=%Cr+%Mo+1.5×%Si+0.5×%Nb不銹鋼焊縫金相組織在舍菲爾組織圖中的參考位置A-奧氏體F-鐵素體M-馬氏體第四頁，共十九頁，2022年，8月28日1.雙相不銹鋼簡(jiǎn)介雙相不銹鋼的最大優(yōu)點(diǎn)比奧氏體鋼σS高近一倍塑韌性好對(duì)氯化物、硫化物有優(yōu)異的抗SCC抗點(diǎn)蝕、縫隙洞穴腐蝕能力強(qiáng)線脹系數(shù)比奧氏體鋼低接近低碳鋼雙相不銹鋼的不足之處（與奧氏體鋼相比）耐熱性較低250℃以下鍛壓、冷沖成型性不如奧氏體鋼存在中溫脆性區(qū)σ相、475℃脆性第五頁，共十九頁，2022年，8月28日1.雙相不銹鋼簡(jiǎn)介

評(píng)價(jià)抗局部孔蝕的能力用PREN（抗孔蝕當(dāng)量指數(shù)）表示：

PREN=Cr%+3.3Mo%+16N%鋼種化學(xué)成分（%）PREN組織CCrNiMoN308L316L0.030.0320181012-2--2025奧氏體220525525070.030.030.032225255673340.150.200.25343842雙相鋼第六頁，共十九頁，2022年，8月28日1.雙相不銹鋼簡(jiǎn)介不同組織不銹鋼的力學(xué)性能組織類別鋼種熱處理狀態(tài)力學(xué)性能硬度σS(MPa)

σb(MPa)

δ5(%)

HV奧氏體0Cr18Ni9固溶205～300520～580≥40200雙相鋼SAF2205DP-3W0Cr26Ni5Mo2固溶550～580560～590400～450750～780760～780620～650302030220270250鐵素體00Cr18Mo2退火250～270420～45030200第七頁，共十九頁，2022年，8月28日1.雙相不銹鋼簡(jiǎn)介

雙相不銹鋼的冶煉要求高，采用真空脫碳（VOD）和氬氣脫碳（AOD），價(jià)貴產(chǎn)量小，約占世界不銹鋼產(chǎn)量的1%，1990年2.4萬噸，1999年11萬噸，2002年約20萬噸。 中國雙相不銹鋼上世紀(jì)60年代開始研究，分Cr18、Cr22、Cr25三種，產(chǎn)量大約2000噸，2001年用量約4000噸，有1/2隨工程進(jìn)口。第八頁，共十九頁，2022年，8月28日2.雙相不銹鋼的焊接性 雙相不銹鋼的焊接性兼顧了奧氏體鋼和鐵素體鋼各自的優(yōu)點(diǎn)，削弱了各自的不足。雙相不銹鋼的焊接性熱裂紋敏感性低于奧氏體鋼因F≈50%可打亂A結(jié)晶方向氫致冷裂低于低合金鋼因A≈50%可溶氫存在脆性區(qū)σ相（700～950℃）475℃脆性（α′相）工作溫度低于250℃焊接HAZ快冷非平衡多余鐵素體引起腐蝕及脆化第九頁，共十九頁，2022年，8月28日2.雙相不銹鋼的焊接性

焊后經(jīng)檢驗(yàn)如發(fā)現(xiàn)有σ相和α′相（475℃脆性）可用固溶處理消除。雙相不銹鋼固溶處理及σ相、475℃脆性的溫度范圍內(nèi)容SAF2205及2507雙相鋼等超級(jí)雙相鋼（00Cr25Ni7Mo3CuN等）固溶處理溫度σ相形成溫度475℃脆性(α′)1040℃700～950℃300～525℃1025～1100℃700～1000℃320～550℃第十頁，共十九頁，2022年，8月28日3.雙相不銹鋼的焊接材料

雙相不銹鋼的種類雖多，但工程上應(yīng)用最多的是SAF2205(00Cr22Ni5Mo3N)，約占80%，超級(jí)雙相鋼SAF2750(00Cr25Ni7Mo4N)約占13%。 配套的焊接材料多用E2209(00Cr23Ni9Mo3N)和E2510(00Cr25Ni10Mo4N)，國內(nèi)用E312(29-9)較多，如金橋A1002(29-9)，大西洋CHS29.9，錦泰JS312、JS2209等。第十一頁，共十九頁，2022年，8月28日3.雙相不銹鋼的焊接材料雙相鋼及異種金屬的焊接材料鋼種2304(Cr18)2205(Cr22)255(Cr25)超級(jí)雙相鋼2304(Cr18)E2209E2304E2209E2209E22092205(Cr22)E2209E2209E2510E2510255(Cr25)E2209E2510E2510E2510超級(jí)雙相鋼E2209E2510E2510E2510304E309LMoE2209E309LMoE2209E309LMoE2209E309LMo316E309LMoE2209E309LMoE2209E309LMoE2209E309LMoE2209低合金高強(qiáng)鋼E309LE309LE309LE309L焊條熔敷金屬含F(xiàn)≈40%第十二頁，共十九頁，2022年，8月28日3.雙相不銹鋼的焊接材料

雙相不銹鋼焊材主要是焊條，但也有少量的實(shí)芯焊絲和藥芯焊絲，如Sandvik的ER312、ER2209(用于TIG、MIG），藥芯焊絲FCW2209、FCW2553等。第十三頁，共十九頁，2022年，8月28日4.雙相不銹鋼的應(yīng)用前景

雙相不銹鋼能勝任強(qiáng)酸、強(qiáng)堿、硫化物、氯化物中抗點(diǎn)蝕、應(yīng)力腐蝕（SCC）、縫隙孔穴式腐蝕。 雙相不銹鋼又具有高強(qiáng)度、高韌性，故在能源、交通、環(huán)保等得到應(yīng)用，如橋梁、船舶、汽車、高速列車、飛機(jī)，以及沿海城市和化工區(qū)的裝飾建筑等。第十四頁，共十九頁，2022年，8月28日4.雙相不銹鋼的應(yīng)用前景（1）美國俄勒岡州（OREGON）COOS海灣大橋，長(zhǎng)235m，寬20m，設(shè)計(jì)壽命120年，用雙相鋼SAF2205，用鋼365噸，耗資1200萬美元。在含鹽的潮濕空氣中，易產(chǎn)生SCC，以前的鋼橋只服役17年就被腐蝕嚴(yán)重而坍塌。第十五頁，共十九頁，2022年，8月28日4.雙相不銹鋼的應(yīng)用前景（2）瑞典斯德哥爾摩Sickla運(yùn)河，1997年建了一座長(zhǎng)62m的公路橋，材質(zhì)SAF2205雙相不銹鋼，用鋼80噸，橋的造型如同一架弓形鋼琴，有“海市蜃樓”之稱。瑞典Sickla運(yùn)河上的雙相鋼（2205）公路橋第十六頁，共十九頁，2022年，8月28日4.雙相不銹鋼的應(yīng)用前景

受氯化物侵蝕的雙相鋼制造的熱交換器（SAF2507）船舶用雙相不銹鋼（DSD-T）螺旋槳軸[高澤制作所（株）]石油脫硫雙相鋼（SAF2205）制造的加熱干燥裝置第十七頁，共十九頁，2022年，8月28日4.雙相不銹鋼的應(yīng)用前景日本電力公司的海水淡化廠透析高濃度氯化物的雙相鋼（DP-3W）容器及管道雙相鋼（SAF2205）結(jié)構(gòu)的林肯超長(zhǎng)轎車提取海底石油和天然氣用的臍狀A(yù)SF2507無縫管第十八