雙相不銹鋼的應(yīng)用日益廣泛，用戶對這類不銹鋼也越來越熟悉。本文圍繞雙相不銹鋼應(yīng)用的難點之一 — 加工和焊接，介紹了雙相不銹鋼的各種特性，給出了加工和焊接雙相不銹鋼的基本原則和實用信息。

內(nèi)容包括：雙相不銹鋼的歷史、化學(xué)成分、冶金學(xué)、耐腐蝕性能、力學(xué)性能、物理性能、技術(shù)條件、質(zhì)量控制、切割、成形、焊接、應(yīng)用等。

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1  引言

雙相不銹鋼是一類集優(yōu)良的耐腐蝕、高強度和易于制造加工等諸多優(yōu)異性能于一身的鋼種。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。雙相不銹鋼的耐氯化物點蝕和縫隙腐蝕能力與其鉻、鉬、鎢和氮含量有關(guān)，可以類似于316不銹鋼，也可高于海水用不銹鋼如6％Mo奧氏體不銹鋼。所有雙相不銹鋼耐氯化物應(yīng)力腐蝕斷裂的能力均明顯強于300系列奧氏體不銹鋼，而且其強度也大大高于奧氏體不銹鋼，同時表現(xiàn)出良好的塑性和韌性。

雙相不銹鋼的制造加工與奧氏體不銹鋼的制造加工有許多相似之處，但也有重要區(qū)別。雙相不銹鋼的高合金含量和高強度等要求在制造工藝上作某些改變。本文面向加工制造商和承擔制造任務(wù)的最終用戶，它提供了關(guān)于雙相不銹鋼加工制造的實用信息。本文假定讀者已具備不銹鋼的加工制作經(jīng)驗，因此，給出了雙相不銹鋼和300系列奧氏體不銹鋼及碳鋼之間的性能和加工工藝的對比數(shù)據(jù)。

雙相不銹鋼的加工制造不同于一般不銹鋼，但并不困難。

2  雙相不銹鋼的歷史

雙相不銹鋼已有近80年的歷史，它是一種混合顯微組織，奧氏體相和鐵素體相大約各占一半。

早期的牌號是鉻、鎳和鉬的合金。1930年在瑞典生產(chǎn)出第一批鍛軋雙相不銹鋼并用于亞硫酸鹽造紙工業(yè)。開發(fā)這些牌號是為了減少早期高碳奧氏體不銹鋼的晶間腐蝕問題。1930年芬蘭生產(chǎn)出雙相不銹鋼鑄件，1936年，Uranus 50 的前身在法國獲得專利。二戰(zhàn)后，AISI 329型不銹鋼成為公認的鋼種并廣泛用于硝酸裝置的熱交換器管道。3RE60是第一代專為提高耐氯化物應(yīng)力腐蝕斷裂（SCC）性能而研制的雙相不銹鋼牌號之一；后來，鍛軋和鑄造雙相不銹鋼牌號均用于各種加工工業(yè)的應(yīng)用，包括容器、熱交換器和泵。

第一代雙相不銹鋼有良好的性能表現(xiàn)，但在焊接狀態(tài)下有局限性。焊縫的熱影響區(qū)（HAZ）由于鐵素體過多而韌性低，并且耐腐蝕性明顯低于母材。這些局限性使第一代雙相不銹鋼的應(yīng)用，僅限于非焊接狀態(tài)下的一些特定應(yīng)用。1968年不銹鋼精煉工藝，即氬氧脫碳(AOD)的發(fā)明，使一系列新不銹鋼鋼種的產(chǎn)生成為可能。AOD所帶來的諸多進步之一便是合金元素氮的刻意添加。雙相不銹鋼添加氮可以使焊接狀態(tài)下HAZ的韌性和耐腐蝕性接近于母材的性能。隨著奧氏體穩(wěn)定性的提高，氮還降低了有害金屬間相的形成速率。

含氮的雙相不銹鋼被稱為第二代雙相不銹鋼。這一新的商品化進展始于70年代后期，正好與北海海上油氣田的開發(fā)及市場對具有優(yōu)異耐氯離子腐蝕性能、良好的制造加工性和高強度的不銹鋼需求相吻合。2205成為第二代雙相不銹鋼的主要牌號并廣泛用于海上石油平臺集氣管線和處理設(shè)施。由于這種鋼的強度高，因此壁厚可減薄，可以減輕平臺的重量，使這種不銹鋼的應(yīng)用有很大的吸引力。

如同奧氏體不銹鋼一樣，雙相不銹鋼是一類按腐蝕特性排列的鋼種，腐蝕性能取決于它們的合金成分。雙相不銹鋼一直在不斷發(fā)展，現(xiàn)代雙相不銹鋼可分為5種類型：

• 不添加鉬的經(jīng)濟型雙相不銹鋼如2304；
  

•  標準雙相不銹鋼如2205，是主要的鋼種，占雙相鋼用量的80%以上；

•  25Cr雙相不銹鋼如合金255，PREN值小于40*； 

•  超級雙相不銹鋼（PREN值40～45）， 含25％～26%Cr，與含25%Cr雙相不銹鋼如2507相比，鉬和氮的含量增加；

•  特超級雙相不銹鋼，PREN值超過45的高合金化雙相不銹鋼

* PREN = 點蝕當量數(shù) = %Cr+3.3(%Mo+0.5%W)+16%N

表1 給出了第二代鍛軋雙相不銹鋼和鑄造雙相不銹鋼的化學(xué)成分，為便于比較，第一代雙相不銹鋼和常用奧氏體不銹鋼也包括在其中。

表1  鍛軋和鑄造雙相不銹鋼的化學(xué)成分*（重量％）

* 最大值，除非指明范圍或說明是最小值。

- 標準中未指明。

** 這一種鋼最初沒有添加氮，被認為是未加氮的第一代雙相不銹鋼。

3  化學(xué)成分和合金元素的作用

3.1  雙相不銹鋼的化學(xué)成分

 一般認為，雙相不銹鋼的相平衡比例為30％～70%的鐵素體比奧氏體時，可以獲得良好的性能。但雙相不銹鋼常常被認為是鐵素體和奧氏體大致各占一半，在目前的商品化生產(chǎn)中，為了獲得最佳的韌性和加工特性，傾向于奧氏體的比例稍大一些。主要的合金元素尤其是鉻、鉬、氮和鎳之間的相互作用是非常復(fù)雜的。為了獲得穩(wěn)定的有利于加工和制造的雙相組織，必須注意使每種元素有適當?shù)暮俊?/p>

除了相平衡以外，有關(guān)雙相不銹鋼及其化學(xué)組成的第二個主要問題是溫度升高時有害金屬間相的形成。σ相和χ相在高鉻、高鉬不銹鋼中形成，并優(yōu)先在鐵素體相內(nèi)析出，氮的添加大大延遲了這些相的形成。因此在固溶體中保持足夠量的氮非常重要。隨著雙相不銹鋼制造經(jīng)驗的增加，控制窄的成分范圍的重要性變得越來越明顯。2205雙相鋼（UNS S31803，表1）最初設(shè)定的成分范圍過寬，經(jīng)驗表明，為了得到最佳的耐腐蝕性能及避免金屬間相的形成，S31803的鉻、鉬和氮含量應(yīng)保持在含量范圍的中上限，由此引出了成分范圍較窄的改進型2205雙相鋼UNS S32205（表1）。S32205的成分就是今天商品化的2205雙相不銹鋼的典型成分。在本文中，除非另有說明，通常2205指的就是S32205。

3.2  雙相不銹鋼中合金元素的作用

以下簡單介紹幾個最重要的合金元素對雙相不銹鋼的力學(xué)性能、物理性能和腐蝕特性的影響。

鉻：

鋼中鉻含量必須不低于10.5％才能形成穩(wěn)定的含鉻鈍化膜保護鋼不受大氣腐蝕。不銹鋼的耐蝕性隨鉻含量的增加而增加。鉻是鐵素體形成元素，鋼中加鉻可促使體心立方結(jié)構(gòu)的鐵素體形成。鋼中鉻含量較高時，需要加入更多的鎳才能形成奧氏體或雙相（鐵素體－奧氏體）組織，較高的鉻量也能促進金屬間相的形成。奧氏體不銹鋼鉻含量至少為16％，雙相不銹鋼鉻含量至少為20％。鉻還能增加鋼在高溫下的抗氧化能力。鉻的這一作用很重要，它影響熱處理或焊接后氧化皮或回火色的形成和去除。雙相不銹鋼的酸洗和去除回火色要比奧氏體不銹鋼困難。

鉬：

鉬與鉻的協(xié)同作用能提高不銹鋼的耐點蝕的能力。當不銹鋼中鉻含量至少為18％時，鉬在含氯化物的環(huán)境中耐點蝕和縫隙腐蝕的能力是鉻的三倍。鉬是鐵素體形成元素，同時也增大了不銹鋼形成金屬間相的傾向。因此，奧氏體不銹鋼的鉬含量通常小于約7.5％，雙相不銹鋼的鉬含量小于4％。

氮：

氮提高奧氏體和雙相不銹鋼的耐點蝕和縫隙腐蝕的能力，它還能顯著地提高鋼的強度。事實上它是最有效的固溶強化元素和低成本合金元素。含氮雙相不銹鋼韌性的改善得益于其較高的奧氏體含量和金屬間相含量的降低。氮并沒有阻止金屬間相的析出，但可推遲金屬間相的形成，使得有足夠的時間進行雙相不銹鋼的加工和制造。氮被添加到鉻和鉬含量高的高耐蝕性奧氏體和雙相不銹鋼中，以抵消它們形成σ相的傾向。

氮是強奧氏體形成元素，在奧氏體不銹鋼中能代替部分鎳。氮可降低層錯能并提高奧氏體的加工硬化率。

它還通過固溶強化提高了奧氏體的強度。雙相不銹鋼一般都添加氮并調(diào)整鎳含量以便獲得適當?shù)南嗥胶狻ｈF素體形成元素鉻和鉬與奧氏體形成元素鎳和氮相平衡才能獲得雙相組織。

鎳：

鎳是穩(wěn)定奧氏體的元素，鎳促使不銹鋼的晶體結(jié)構(gòu)從體心立方結(jié)構(gòu)（鐵素體）轉(zhuǎn)化為面心立方結(jié)構(gòu)（奧氏體）。鐵素體不銹鋼含極少的鎳或不含鎳，雙相不銹鋼含鎳量為低至中等，如1.5%～7％，300系奧氏體不銹鋼至少含有6％的鎳（見圖1、2）。添加鎳延緩了奧氏體不銹鋼中有害金屬間相的形成，但是在雙相不銹鋼中鎳的延緩作用遠不如氮有效。面心立方結(jié)構(gòu)使得奧氏體不銹鋼具有極佳的韌性。雙相不銹鋼中有近一半是奧氏體組織，因此雙相鋼的韌性比鐵素體不銹鋼顯著提高。

4  雙相不銹鋼的冶金學(xué)

Fe-Cr-Ni合金三元相圖是雙相不銹鋼冶金行為的指路圖。從鐵含量為68％處的三元截面圖（圖3）可看出：這些合金以鐵素體(a)凝固，當溫度下降至1000℃（1832℉）左右時，部分鐵素體轉(zhuǎn)變成奧氏體(g)（取決于合金成分）。在更低溫度下，處于平衡態(tài)的鐵素體和奧氏體幾乎沒有進一步的改變。從圖3還可看出增加氮的影響。從熱力學(xué)觀點看，因奧氏體是由鐵素體轉(zhuǎn)變而來的，合金不可能跳過奧氏體的平衡態(tài)。然而，當繼續(xù)冷卻至較低溫度時，碳化物、氮化物、σ相以及其他金屬間相都可能成為顯微組織的成分。

冶金產(chǎn)品或制造加工中鐵素體和奧氏體的相對數(shù)量取決于其化學(xué)成分和加熱歷史。如相圖所顯示，成分上較小的變化即會對兩相的相對體積分數(shù)有較大影響。單獨的鐵素體形成元素和奧氏體形成元素在雙相鋼中也同樣發(fā)揮作用。顯微組織中的鐵素體/奧氏體相平衡可通過如下的多變量線性回歸來預(yù)測：

Creq = %Cr + 1.73 %Si + 0.88 %Mo

Nieq = %Ni + 24.55 %C + 21.75 %N + 0.4 %Cu

% 鐵素體 = -20.93 + 4.01 Creq – 5.6 Nieq + 0.016 T

T（攝氏溫度）是退火溫度，1050-1150°C，元素含量為重量百分數(shù)（wt%）。

為達到使雙相不銹鋼具有理想相平衡的目的，主要通過調(diào)整鉻、鉬、鎳和氮的含量，并控制好加熱操作。然而，由于冷卻速度決定了可轉(zhuǎn)變成奧氏體的鐵素體的數(shù)量，因此高溫受熱后的冷卻速度將影響相平衡。因為快速冷卻有利于保留鐵素體，所以可能得到比平衡狀態(tài)下更多的鐵素體。例如，采用低熱輸入來焊接大截面的產(chǎn)品，會導(dǎo)致HAZ（熱影響區(qū)）過量的鐵素體。

氮的另一個有效作用是提高了從鐵素體開始形成奧氏體的溫度，見圖3，它增加了鐵素體轉(zhuǎn)變?yōu)閵W氏體的比例。因此，即使在相對快速的冷卻條件下，奧氏體數(shù)量也幾乎能達到平衡狀態(tài)時的水平。對第二代雙相不銹鋼而言，這一效應(yīng)可減少HAZ鐵素體過量的問題。

因為σ相的形成溫度低于冷卻時鐵素體轉(zhuǎn)變成奧氏體的溫度（圖4），為避免冶金產(chǎn)品中出現(xiàn)σ相，可控制退火溫度，確保鋼從退火溫度盡快淬火，防止冷卻過程中形成σ相。所要求的冷卻速度非?？?，可使用水淬。在實際制造中，只有當焊接截面尺寸相差懸殊或以很低的熱輸入焊接厚截面時，才會遇到過度的冷卻速度。

雙相不銹鋼中的α'相也是一個穩(wěn)定相，它在低于525℃（950℉）的鐵素體相中形成，其形成機制與全鐵素體不銹鋼中α'相相同。鐵素體不銹鋼長時間暴露在475℃（885℉）左右的溫度后，其中的α'相會造成常溫韌性的喪失，這就是所謂的475℃/885℉脆性。

在不銹鋼中，氮作為一個合金元素意味著在焊縫的熱影響區(qū)沿鐵素體－鐵素體晶界和奧氏體－鐵素體相界可能出現(xiàn)氮化鉻。如果它的數(shù)量很大，退火時貧鉻區(qū)來不及補償失去的鉻的時候，氮化鉻會對鋼的耐蝕性產(chǎn)生不利影響。不過，由于較高的氮能促使奧氏體的形成，奧氏體對氮溶解度高，所以第二代雙相不銹鋼很少含有較大量的氮化鉻。此外，第二代雙相不銹鋼碳含量都很低，因此，通常無需考慮碳化物的有害影響。

在某些溫度下，有害的σ相、α'相以及碳化物和氮化物相在數(shù)分鐘內(nèi)即可形成。因此，加工和制造以及使用時的熱處理必須要考慮相形成的反應(yīng)動力學(xué)以保證獲得所需要的耐蝕性和力學(xué)性能。現(xiàn)已開發(fā)的這些雙相不銹鋼牌號都力求有最好的耐蝕性和充分延遲析出反應(yīng)，使加工制造得以順利進行。

圖5為2304、2205和2507雙相不銹鋼的等溫析出圖。碳化鉻和氮化鉻在析出溫度開始析出的時間是相對較“慢”的1～2分鐘。雙相不銹鋼比鐵素體不銹鋼或高合金奧氏體不銹鋼析出要慢，部分原因是由于碳和氮元素在低鎳奧氏體相中的溶解度高，以及氮對碳化物析出的延遲效應(yīng)。因此，雙相不銹鋼牌號在冷卻時抗敏化能力相對較強。這些牌號中碳化物和氮化物的形成動力學(xué)僅在一定程度上受到鉻．鉬及鎳的影響，因此，所有含氮雙相不銹鋼牌號的析出動力學(xué)都與2205鋼相似。

σ相和χ相析出的溫度略高但是與碳化物和氮化物析出的時間大致相同。鉻、鉬和鎳含量更高的雙相不銹鋼牌號的σ相和χ相析出比2205更快；低合金化牌號析出則較慢。圖5中的虛線說明σ相和χ相在較高合金化的2507中開始形成的時間較早，而在2304中開始時間較晚。

α'相析出于鐵素體相內(nèi)，它使鐵素體相硬化和脆化。幸而雙相不銹鋼中含有50％的奧氏體，這種硬化和脆化所帶來的危害不象在全鐵素體不銹鋼中那么大。α'相析出造成韌性的損失（脆性）要慢于硬化的速度（圖5）。由于發(fā)生脆化需要較長的時間，在加工制造時很少考慮α'相脆性問題。但材料的使用溫度上限則受到α'相形成的制約 。

因為長時間高溫下使用會使鋼的室溫韌性喪失，壓力容器設(shè)計規(guī)范已確立了最大許用設(shè)計應(yīng)力下的使用溫度上限值。德國TüV規(guī)范區(qū)別對待了焊接和非焊接結(jié)構(gòu)件，它的溫度上限值比ASME鍋爐和壓力容器規(guī)范更保守。

壓力容器設(shè)計規(guī)范中規(guī)定的各種雙相不銹鋼的溫度限值見表2。

表3綜合了雙相不銹鋼的一些重要析出反應(yīng)和析出的溫度極限。

5　耐腐蝕性能

在絕大多數(shù)標準奧氏體不銹鋼應(yīng)用的環(huán)境中，雙相不銹鋼都顯示出較高的耐蝕性能，值得注意的是它們在某些情況下具有非常明顯的優(yōu)勢。這是由于它們鉻含量高，在氧化性酸中很有利，并且含有足夠量的鉬和鎳，能耐中等還原性酸介質(zhì)的腐蝕。

雙相不銹鋼相對較高的鉻、鉬和氮含量也使它們具有很好的耐氯化物點蝕和縫隙腐蝕性能，其雙相結(jié)構(gòu)在可能發(fā)生氯化物應(yīng)力腐蝕斷裂的環(huán)境是一個優(yōu)勢。

如果雙相不銹鋼的顯微組織中含有至少25％到30％的鐵素體，則其耐氯化物應(yīng)力腐蝕斷裂的性能遠比奧氏體不銹鋼304或316好。但鐵素體易發(fā)生氫脆，因此雙相不銹鋼在氫有可能進入金屬的環(huán)境或應(yīng)用中耐蝕性不高，會發(fā)生氫脆。

5.1  耐酸腐蝕

為了說明雙相不銹鋼在強酸溶液中的耐腐蝕性，圖6給出了硫酸溶液的腐蝕數(shù)據(jù)。介質(zhì)條件從低酸濃度的弱還原性環(huán)境到高濃度的氧化性環(huán)境及中等濃度熱溶液的強還原性環(huán)境。

2205和2507雙相不銹鋼在酸濃度最大約15％的溶液中，性能優(yōu)于許多高鎳奧氏體不銹鋼；在酸濃度至少為40％的范圍內(nèi)，雙相鋼優(yōu)于316或317不銹鋼。

雙相不銹鋼在這種含氯化物的氧化性酸中也很有用。

雙相不銹鋼的含鎳量不足以耐受中等濃度硫酸溶液或鹽酸的強還原性腐蝕。在還原性環(huán)境有酸濃縮的濕/干界面，腐蝕尤其是鐵素體的腐蝕就會開始并快速進展。

雙相不銹鋼耐氧化性腐蝕的性能使它們成為硝酸和強有機酸裝置優(yōu)良的候選材料。

圖7顯示在沸點溫度下，50％醋酸和不同含量甲酸混和溶液中雙相不銹鋼和奧氏體不銹鋼的腐蝕。盡管304和316不銹鋼可用于室溫和中等溫度下的強有機酸介質(zhì)，但2205和其他雙相不銹鋼在許多涉及高溫有機酸的工藝中占優(yōu)勢，而且由于它們耐點蝕和耐應(yīng)力腐蝕，也可用于鹵代烴工藝。

5.2  耐堿腐蝕

雙相不銹鋼的高含鉻量和鐵素體相的存在使其在堿性介質(zhì)中具有良好的性能。在中等溫度下，其腐蝕速度低于標準奧氏體不銹鋼的腐蝕速度。

5.3  耐點蝕和耐縫隙腐蝕

為討論不銹鋼的耐點蝕和縫隙腐蝕的性能，引入臨界點蝕溫度這一概念。對于某一氯化物環(huán)境，每一種不銹鋼都可用一個溫度來描述其特征，高于此溫度點蝕開始出現(xiàn)，并且24小時之內(nèi)可發(fā)展到肉眼可見的程度。低于此溫度則在無限長的時間內(nèi)也不會產(chǎn)生點蝕。這一溫度即所謂的臨界點蝕溫度（CPT）。它是對特定不銹鋼牌號和特定環(huán)境的表征。由于點蝕的起始發(fā)生從統(tǒng)計學(xué)上看是隨機的，而且CPT對牌號和產(chǎn)品的微小變化敏感，因此，對于不同牌號的CPT通常以一個溫度范圍來表示。而采用ASTM G 150標準介紹的研究工具，即采用電化學(xué)測量法可能可以準確和可靠地測定CPT。

縫隙腐蝕也有一個類似的臨界溫度，稱為臨界縫隙腐蝕溫度（CCT）。CCT取決于不銹鋼試樣、氯化物環(huán)境和縫隙的特性（緊密度，長度等）。由于縫隙的幾何形狀以及實際中很難再現(xiàn)同樣縫隙的尺寸，CCT的測量數(shù)據(jù)要比CPT更分散。通常對于同樣的鋼和在同樣的腐蝕環(huán)境中CCT往往比CPT低15～20℃(27～36℉）。

雙相不銹鋼的高鉻、鉬和氮使其在含水環(huán)境中具有非常好的耐氯化物局部腐蝕性能。根據(jù)合金含量，一些雙相不銹鋼牌號甚至躋身于性能最好的不銹鋼之列。雙相不銹鋼的鉻含量相對高，所以耐蝕性好而且非常經(jīng)濟。

圖8給出了按照ASTM G 48 2（6% FeCl3）測定的一些固溶退火不銹鋼耐點蝕和縫隙腐蝕性能的比較。材料焊接態(tài)的臨界溫度要低一些。臨界點蝕或縫隙腐蝕溫度高則表明材料耐腐蝕起始發(fā)生的能力較高。2205鋼的CPT和CCT都顯著高于316不銹鋼。這使2205鋼成為多用途的材料，適用于因蒸發(fā)導(dǎo)致氯離子濃縮的環(huán)境以及熱交換器的蒸汽空間或保溫層的下面。2205雙相鋼的CPT還表明它可用在堿水和脫氣鹽水中。它還成功地用于脫氣海水中，在這些應(yīng)用中，通過高流速的海水或用其他方法使鋼的表面沒有沉積物。

在苛刻的應(yīng)用中，如薄壁熱交換器管，或表面有沉積物或有縫隙時，2205雙相鋼在海水中沒有足夠的耐縫隙腐蝕能力。然而，CCT高于2205的高合金化雙相不銹鋼如超級雙相不銹鋼，已經(jīng)用于許多既要求高強度又要求耐氯離子腐蝕的苛刻海水條件。

因為CPT與材料和特定環(huán)境成函數(shù)關(guān)系，有可能對單一要素的影響進行研究。利用按照ASTM G 48 A法確定的CPT，采用回歸分析法得出鋼的成分（考慮每種元素作為一個獨立變量）和測定的CPT（相關(guān)變量）的關(guān)系。結(jié)果顯示只有鉻、鉬、鎢和氮對CPT有穩(wěn)定的影響。關(guān)系式如下：

CPT = 常數(shù) + %Cr + 3.3 (%Mo + 0.5%W) + 16%N.

式中4個合金元素乘以各自的回歸常數(shù)之和通常被稱為耐點蝕當量值（PREN）。不同研究者給出的氮的系數(shù)不同，通常使用16，22和30?？筛鶕?jù)PRE值給某一家族的牌號排序，但要注意避免對這一關(guān)系式的過分依賴。式中合金元素為“獨立變量”，但實際并不真正獨立，因為試驗的鋼是平衡成分。這種關(guān)系不是線性或交叉關(guān)系，例如鉻和鉬的協(xié)同作用被忽略。此關(guān)系式只是針對理想狀態(tài)的材料，沒有考慮金屬間相、非金屬相以及不當?shù)臒崽幚韼淼挠绊懀瑹崽幚聿划斠矊δ臀g性有不利影響。

5.4  耐應(yīng)力腐蝕斷裂

雙相不銹鋼最早期的某些應(yīng)用是基于它們耐氯化物應(yīng)力腐蝕斷裂（SCC）的性能。與具有類似耐氯化物點蝕和縫隙腐蝕性能的奧氏體不銹鋼相比，雙相不銹鋼表現(xiàn)出明顯優(yōu)越的耐應(yīng)力腐蝕斷裂性能。雙相不銹鋼在化學(xué)加工工業(yè)的許多應(yīng)用都是在有很大的應(yīng)力腐蝕斷裂危險的場合，代替奧氏體不銹鋼的使用。然而，和其他所有材料一樣，雙相不銹鋼在特定條件下也易于發(fā)生應(yīng)力腐蝕斷裂。這種情況可能發(fā)生于高溫、含氯化物的環(huán)境或存在促使氫致斷裂的介質(zhì)條件。

雙相不銹鋼可能會發(fā)生應(yīng)力腐蝕斷裂的環(huán)境條件如42％的沸騰氯化鎂溶液試驗，金屬處于高溫并暴露于加壓含水氯化物系統(tǒng)的液滴蒸發(fā)試驗（系統(tǒng)中的溫度可能高于常壓下的溫度）。

圖9給出了若干軋制退火的雙相不銹鋼和奧氏體不銹鋼在苛刻的氯化物介質(zhì)中的相對耐氯化物應(yīng)力腐蝕斷裂性能。得出這些數(shù)據(jù)的液滴蒸發(fā)試驗腐蝕條件很苛刻，因為試驗溫度為120℃(248℉)的高溫，并且氯化物溶液由于蒸發(fā)而濃縮。試驗中兩種雙相不銹鋼2205和2507最終在所受應(yīng)力達到其屈服強度的某一百分比時發(fā)生斷裂，但這一百分數(shù)比316不銹鋼相應(yīng)的百分比值高得多。由于雙相鋼在常壓下的氯化物水溶液中能夠耐應(yīng)力腐蝕斷裂，例如耐保溫層下的腐蝕，所以在已知304和316不銹鋼會發(fā)生斷裂的氯化物介質(zhì)中，可以考慮使用雙相不銹鋼。

表4總結(jié)了在不同腐蝕程度的各類試驗介質(zhì)中，幾種不銹鋼的氯化物應(yīng)力腐蝕斷裂行為。表左右兩側(cè)介質(zhì)分別由于含有酸性鹽和溫度高而條件苛刻。表中間的介質(zhì)條件不那么苛刻。鉬含量小于4%的標準奧氏體不銹鋼在所有這些條件下均發(fā)生氯化物應(yīng)力腐蝕斷裂，而雙相不銹鋼能夠耐受上述中間范圍的中等試驗條件。

耐氫致應(yīng)力腐蝕受多種因素影響，不僅與鐵素體含量有關(guān)，而且與強度、溫度、充氫條件、外加應(yīng)力等有關(guān)。雙相不銹鋼盡管對氫致斷裂敏感，但只要仔細評估和控制操作條件，在含氫介質(zhì)中仍可以利用其強度優(yōu)勢。這些應(yīng)用中最突出的是輸送鹽水和高硫石油氣混合物的高強度管道。圖10說明了2205雙相不銹鋼在含氯化鈉的酸性介質(zhì)中對腐蝕免疫和敏感的范圍。