2205雙相不銹鋼機械性能和耐腐蝕性研究
來源： 作者： 發布時間：2016-06-02 10:35:19 點擊數：
2205 合金( UNS S32305/S31803 )是由22%鉻，3%鉬及5-6%鎳氮合金構成的復式不銹鋼。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協強腐蝕能力。與316L 和317L 奧氏體不銹鋼相比，2205 合金在抗蝕損斑及裂縫方面的性能 更優越，它具有很高的抗腐蝕能力，與奧氏體相比，它的熱膨脹系數更低，導熱性 更高。與奧氏體不銹鋼相比，它的耐壓強度是其兩倍，與316L 和317L 相比，設計者可以減輕其重量，其成本也更低。
這種合金特別適用于—50F/+600F溫度范圍內,在嚴格限制的情況下(尤其對于焊接結構),也可以用于更低的溫度.
應用領域
• 壓力器皿、高壓儲藏罐、高壓管道、熱交換器(化學加工工業)。
• 石油天然氣管道、熱交換器管件。
• 污水處理系統。
• 紙漿和造紙工業分類器、漂白設備、貯存處理系統。
• 高強度耐腐蝕環境下的回轉軸、壓榨輥、葉片、葉輪等。
• 輪船或卡車的貨物箱
• 食品加工設備
抗腐蝕能力
一般抗腐蝕是由于其較高的鉻鉬及氮含量,2205的抗腐蝕特性在大多數環境下優于316L和317L局部抗腐蝕，2205中鉻、鉬及氮的含量使其在腐蝕性及酸性的溶液中, 對銹斑及裂隙腐蝕具有很強的抵抗能力。
在含2000ppm 氯化物的硫磺酸溶液中等腐蝕曲線4 mpy (0.1 mm/yr)
抗應力腐蝕
不銹鋼的復式微觀結構有助于提高其抗應力裂隙腐蝕的能力。
在一定的溫度、壓強、氧氣及氯化物存在的情況下,氯化物應力腐蝕的現象會發生。因為這些條件不宜控制。304L、316L和317L的使用在這方面受到限制。
抗疲勞強度腐蝕
2205合金的高強度及抗腐蝕能力使其具有很高的抗腐蝕抗疲勞強度。主要應用于具有較強腐蝕性的環境中。
采用AvestaPolarit 蝕損電池測得1M NaCl 中蝕損臨界溫度。
在10% FeCl3•6H2O中的裂縫腐蝕臨界溫度
濕處理磷酸中的一般腐蝕
|
|
腐蝕率, ipy |
|
|
等級 |
溶液A, 140F |
溶液B, 120F |
|
2205 |
3.1 |
3.9 |
|
316L |
>200 |
>200 |
|
904L |
47 |
6.3 |
|
成份, wt % |
||||
|
P2O5 |
HCl |
HF |
H2SO4 |
Fe2O3 |
|
Sol A 54.0 |
0.06 |
1.1 |
4.1 |
0.27 |
|
Sol B 27.5 |
0.34 |
1.3 |
1.72 |
0.4 |
|
成份, wt % |
||||
|
P2O5 |
Al2O |
SiO2 |
CaO |
MgO |
|
Sol A 54.0 |
0.17 |
0.10 |
0.20 |
0.70 |
|
Sol B 27.5 |
0.01 |
0.3 |
0.02 |
-- |
抗應力開裂性腐蝕
|
等級 |
Boiling 42% MgCI2 |
Wick Test |
Boiling 25% NaCI |
|
2205 |
F |
P |
P |
|
254 SMO® |
F |
P |
P |
|
Type316L |
F |
F |
F |
|
Type317L |
F |
F |
F |
|
Alloy904L |
F |
F or P |
F or P |
|
Alloy 20 |
F |
P |
P |
(p=通過F=未通過)
化學成分
|
C |
Cr |
Ni |
Mo |
N |
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HB |
293 max. |
256 |
高溫下力學特性
|
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 |
|
導熱系數 |
Btu/h ft. °F |
8.7 |
9.2 |
9.8 |
10.4 |
|
熱容量 |
Btu/lb/°F |
0.112 |
0.119 |
0.127 |
0.134 |
|
電阻率 |
in x 10-6 |
33.5 |
35.4 |
37.4 |
39.4 |
結構
2205 的化學成分在經過1040/1080C固熔退火處理后,理想的微觀結構為50 α / 50 γ 。如果熱處理的溫度高于2000F ,可能會導致鐵酸鹽成分的增加。
像其他的復式不銹鋼一樣,2205 合金易受金屬間相析出的影響。金屬間相在1300F和1800F
之間析出,在1600F溫度下,其析出速度最快。因此,我們需對2205 進行試驗,試驗參考ASTM A 923.
加工
熱成形
我們建議成形應盡量在600°F 溫度以下進行。在進行熱成形處理時,整個工件應整體受熱,應在1750F到2250F的溫度范圍內進行,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,應立即對其在最低為1900F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。我們不建議進行應力解除,但如果必須這樣做,材料應在最低為1900F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 合金應在最低為1900F的溫度下進行退火處理,然后迅速冷卻,進行水淬火。這項處理應用于固熔退火及應力解除。應力解除處理如在低于1900F 的溫度下進行,容易導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%,機器設備及其部件的性能在此起著關鍵性的作用。
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,但需設計其焊接程序,以便焊接后,可以保持良好的相位平衡狀態,避免有害的金屬相位或非金屬相位的析出。2205 可在以下設備中進行焊接: GTAW (TIG); GMAW (MIG); SMAW (“stick”electrode);SAW;FCW; and PAW.