2205雙相不銹鋼
2205雙相不銹鋼是由22%鉻,3%鉬及5-6%鎳氮構(gòu)成的雙相不銹鋼。它具有高強度、良好的沖擊韌性以及良好的整體和局部的抗應(yīng)力腐蝕能力。
與316L和317L奧氏體不銹鋼相比,2205合金在抗點腐蝕及隙腐蝕方面的性能更優(yōu)越,它具有很高的抗腐蝕能力,與奧氏體相比,它的熱膨脹系數(shù)更低,導(dǎo)熱性更高。
2205的屈服強度是奧氏體不銹鋼的兩倍，這一特性使設(shè)計者在設(shè)計產(chǎn)品時減輕重量，讓這種合金比316，317L更具有價格優(yōu)勢。
這種合金特別適用于-50°F/+600°F 溫度范圍內(nèi)。超出這一溫度范圍的應(yīng)用，也可考慮這種合金，但是有一些限制，尤其是應(yīng)用于焊接結(jié)構(gòu)的時候。
應(yīng)用領(lǐng)域
壓力器皿、高壓儲藏罐、高壓管道、熱交換器(化學(xué)加工工業(yè))。
石油天然氣管道、熱交換器管件。
污水處理系統(tǒng)。
紙漿和造紙工業(yè)分類器、漂白設(shè)備、貯存處理系統(tǒng)。
高強度耐腐蝕環(huán)境下的回轉(zhuǎn)軸、壓榨輥、葉片、葉輪等。
輪船或卡車的貨物箱
食品加工設(shè)備
標(biāo)準
ASTM/ASME...........A240 UNS S32205/S31803EURONORM...........1.4462 X2CrNiMoN 22.5.3
AFNOR...................Z3 CrNi 22.05 AZ
DIN.........................W. Nr 1.4462
抗腐蝕能力
均勻腐蝕
由于鉻含量（22%），鉬（3%）及氮含量（0.18%）,2205的抗腐蝕特性在大多數(shù)環(huán)境下優(yōu)于316L和317L。
局部抗腐蝕
2205中鉻、鉬及氮的含量使其在氧化性及酸性的溶液中, 對點腐蝕及隙腐蝕具有很強的抵抗能力。
在含2000ppm 氯化物的硫酸溶液中的腐蝕曲線4 mpy (0.1 mm/yr)
抗應(yīng)力腐蝕
不銹鋼的雙相微觀結(jié)構(gòu)有助于提高不銹鋼的抗應(yīng)力腐蝕龜裂能力。
在一定的溫度、應(yīng)張力、氧氣及氯化物存在的情況下,奧氏體不銹鋼會發(fā)生氯化物應(yīng)力腐蝕。由于這些條件不易控制，因此304L、316L和317L的使用在這方面受到限制。
抗腐蝕疲勞
2205 合金的高強度及抗腐蝕能力使其具有很高的抗腐蝕疲勞強度。加工設(shè)備易受腐蝕環(huán)境和加載循環(huán)的影響，2205的特性非常適合這樣的應(yīng)用。
采用AvestaPolarit 蝕損電池測得1M NaCl 中蝕損臨界溫度。
在10% FeCl3?6H2O中的隙腐蝕臨界溫度
濕處理磷酸中的均勻腐蝕
| 腐蝕率, ipy | ||||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 等級 | 溶液A, 140°F | 溶液B, 120°F | ||||||
| 2205 | 3.1 | 3.9 | ||||||
| 316L | >200 | >200 | ||||||
| 904L | 47 | 6.3 | ||||||
| 成份, wt% | ||||||||
| P2O5 | HCl | HF | H2SO4 | Fe2O3 | Al203 | SiO2 | CaO | MgO |
| Sol A 54.0 | 0.06 | 1.1 | 4.1 | 0.27 | 0.17 | 0.10 | 0.20 | 0.70 |
| Sol B 27.5 | 0.34 | 1.3 | 1.72 | 0.4 | 0.001 | 0.3 | 0.02 | — |
抗應(yīng)力開裂性腐蝕
| Boiling | Wick | Boiling | |
|---|---|---|---|
| 等級 | 42% MgCl2 | Test | 25% NaCl |
| 2205 | F | P | P |
| 254 SMO? | F | P | P |
| Type 316L | F | F | F |
| Type 317L | F | F | F |
| Alloy 904L | F | P or F | P or F |
| Alloy 20 | F | P | P |
(p=通過F=未通過)
化學(xué)成分
平均值 (重量 %)
| Carbon | Chromium | Nickel | Molybdenum | Nitrogen | Others |
|---|---|---|---|---|---|
| 0.020 | 22.1 | 5.6 | 3.1 | 0.18 | S=0.001 |
| PREN = [Cr%] = 3.3 [Mo%] = 16 [N%] ≥ 34 | |||||
機械特性
室溫下機械特性
| ASTM A 240 | Typical | |
|---|---|---|
| 屈服強度 0.2%, ksi | 65 min. | 74 |
| 耐壓強度, ksi | 90 min. | 105 |
| 延展率, % | 25 min. | 30 |
| 硬度 | 32 max. | 19 |
高溫下力學(xué)特性
| 溫度 °F | 122 | 212 | 392 | 572 |
|---|---|---|---|---|
| 屈服強度 0.2%, ksi | 60 | 52 | 45 | 41 |
| 耐壓強度, ksi | 96 | 90 | 83 | 81 |
物理特性
| 溫度 °F | 68 | 212 | 392 | 572 | |
|---|---|---|---|---|---|
| 密度 | lb/in3 | 0.278 | — | — | — |
| 彈性模量 | psi x 106 | 27.6 | 26.1 | 25.4 | 24.9 |
| 線膨脹 (68°F-T) | 10-6/°F | — | 7.5 | 7.8 | 8.1 |
| 導(dǎo)熱系數(shù) | Btu/h ft°F | 8.7 | 9.2 | 9.8 | 10.4 |
| 熱容量 | Btu/lb ft°F | 0.112 | 0.119 | 0.127 | 0.134 |
| 電阻率 | Ωin x 10-6 | 33.5 | 35.4 | 37.4 | 39.4 |
結(jié)構(gòu)
The chemical analysis of 2205 duplex stainless steel plate is optimized to obtain a typical 50 a/ 50 g microstructure after solution annealing treatment at 1900°/1922°F (1040°/1080°C).
Chloride Pitting Resistance
2205 的化學(xué)成分在經(jīng)過1900°/1922°F (1040°/1080°C)固熔退火處理后,可獲得理想的微觀結(jié)構(gòu)50 α / 50 γ 。
如果熱處理的溫度高于2000°F ,可能會導(dǎo)致鐵素體成分的增加。
像其他的雙相不銹鋼一樣,2205 合金易受金屬間相析出的影響。金屬間相在1300°F和1800°F 之間析出,在1600°F溫度下,其析出速度最快。因此,我們需對2205 進行試驗，確保無金屬間相，,試驗參考ASTM A 923。
加工
熱成形
我們建議成形應(yīng)盡量在600°F 溫度以下進行。在進行熱成形處理時,整個工件應(yīng)整體受熱,應(yīng)在1750°F 到2250°F 的溫度范圍內(nèi)進行,2205 合金在此溫度下非常柔軟。如果溫度過高,2205合金易于熱撕裂。如果低于此溫度,奧氏體就會發(fā)生斷裂。低于1700°F時,由于溫度和形變的影響,金屬間相會很快形成。熱成形進行完后,應(yīng)立即對其在最低為1900°F 的溫度下進行固熔退火,并進行淬火來還原其相位平衡、韌性及抗腐蝕能力。我們不建議進行應(yīng)力消除,但如果必須這樣做,材料應(yīng)在最低為1900°F 的溫度下進行固熔退火,然后迅速冷卻,進行水淬火。
冷成形
2205 合金可以進行切割和冷成形。然而,由于2205 合金自身的高強度及硬度,它比奧氏體鋼鐵更需要進行冷成形,也正因為它的高強度,要充分考慮到回彈的因素。
熱處理
2205 合金應(yīng)在最低為1900°F 的溫度下進行退火處理,然后迅速冷卻,進行水淬火。這項處理應(yīng)用于固熔退火及應(yīng)力解除。應(yīng)力解除處理如在低于1900°F 的溫度下進行,容易導(dǎo)致有害的金屬或非金屬相位的析出。
機械切削性
在高速的機床上,2205 合金的進給率和切削速度和316L 是一樣的。如果采用炭化刀,切割速度與316L 相比降低了大約20%,機器設(shè)備及其部件的性能在此起著關(guān)鍵性的作用。
焊接
2205 合金的焊接性很好。2205 合金所要達到的性能為焊接金屬和熱變質(zhì)部分仍然保持和基底金屬同樣的抗腐蝕能力、強度及韌性。2205 的焊接難度不大,但需設(shè)計其焊接程序,以便焊接后,可以保持良好的相位平衡狀態(tài),避免有害的金屬相位或非金屬相位的析出。2205 可在以下設(shè)備中進行焊接: GTAW (TIG); GMAW (MIG); SMAW (“stick” electrode);SAW; FCW; and PAW.
