雙相不銹鋼是不銹鋼的一個重要分支。盡管雙相不銹鋼的年產(chǎn)量大約僅占不銹鋼總產(chǎn)量的1%，但自1990年以來，雙相不銹鋼的年增長率已接近17%，年產(chǎn)量從1990年的2.4萬噸增加到1999年的11萬噸。

生產(chǎn)數(shù)據(jù)或市場份額均顯示出當(dāng)前S31083或2205雙相鋼是最常見的雙相合金鋼，是雙相不銹鋼系列的主力，占雙相不銹鋼總產(chǎn)量的80%，該鋼種廣泛用于各類紙漿和造紙、化工和石化工業(yè)。2507超級雙相不銹鋼市場份額約為13%，廣泛用于苛刻的腐蝕環(huán)境。

產(chǎn)品分布為熱軋板（71%），用來制造焊管（占不銹鋼應(yīng)用的6%）和容器，冷軋板為14%，無縫管為8%。

一、歷史和演變

雙相不銹鋼已經(jīng)有70多年的歷史，第一個可鍛軋雙相不銹鋼于1930年在瑞典生產(chǎn)出來，用于亞硫酸鹽造紙工業(yè)。法國在1935年獲得了第一個專利。研制這些鋼種是為了減少早期高碳奧氏體不銹鋼的晶間腐蝕問題。

雙相不銹鋼已經(jīng)發(fā)展了三代，第一代雙相不銹鋼以美國40年代開發(fā)的AISI329鋼為代表，含高Cr、Mo，耐局部腐蝕性能好，二次大戰(zhàn)后，AISI329型鋼確立了其地位，廣泛用于硝酸裝置的熱交換器管道，但含碳量高，因此焊接時失去相的平衡，沿晶界析出碳化物導(dǎo)致耐蝕性及韌性下降，焊后必須經(jīng)過熱處理，一般用于鑄鍛件，在應(yīng)用和發(fā)展上受到限制。六十年代練鋼工藝的進步使鋼中的含碳量降低到0.03%，有助于避免晶間腐蝕；為改善耐應(yīng)力腐蝕斷裂性能，60年代中期瑞典開發(fā)了著名的3RE60鋼，它是第一代雙相鋼的代表鋼種，特點是焊接及成型性能良好，廣泛代替AISI304、316L用作耐氯離子`應(yīng)力腐蝕的材料，該鋼的問題是在焊接熱影響區(qū)易出現(xiàn)單相鐵素體組織，導(dǎo)致耐應(yīng)力腐蝕及晶間腐蝕性能下降。

隨著1968年  AOD（氬氧精煉脫炭）工藝的引入，雙相不銹鋼成為一種可實施的技術(shù)產(chǎn)品，AOD所帶來進展之一便是作為合金元素的氮的添加（此時誕生了含氮量較高的所謂第二代雙相不銹鋼）。

八十年代，人們對氮的重要性及其對熱影響區(qū)組織平衡及耐腐蝕性的影響有了更好的了解，此時，第一代雙相不銹鋼（329）被2304和2205等第二代含氮雙相不銹鋼所代替，第二代雙相不銹鋼不論是18Cr型，還是22Cr和25Cr型大多數(shù)屬于超低碳型，并且含有鉬、銅或硅等提高耐腐蝕性的元素。由瑞典開發(fā)的SAF2205已納入美國的ASTMA789和790標(biāo)準(zhǔn)，應(yīng)用范圍很寬，如應(yīng)用于工業(yè)用水及海水熱交換器、尿素高壓設(shè)備、硝酸設(shè)備等。80年代后期發(fā)展的超級雙相不銹鋼是屬于第三代雙相不銹鋼，含鉻量25%的雙相鋼發(fā)展迅速，1989年，用于高腐蝕環(huán)境的第一代超級雙相鋼SAF2507問世。

雙相鋼化學(xué)成分大致含量C≤0.03、Cr18～26、Ni4～8、Mo2～5、N 0.1～0.3。

我國自上世紀(jì)70年代中期開始發(fā)展雙相鋼，鋼研總院最早從事這方面的工作，00Cr18Ni5Mo3Si2雙相不銹鋼已納入國家標(biāo)準(zhǔn)GB1220，80年代初在分析國外雙相鋼發(fā)展的基礎(chǔ)上，研究了氮元素在改善雙相鋼耐應(yīng)力腐蝕和孔蝕的機制，并且結(jié)合國內(nèi)各特殊鋼廠生產(chǎn)含氮不銹鋼的成熟經(jīng)驗，確定了以發(fā)展含氮雙相不銹鋼為主的研究方向，至今已有耐應(yīng)力腐蝕、耐孔蝕與縫隙腐蝕，耐腐蝕疲勞和耐磨損腐蝕的雙相不銹鋼系列。

二、 雙相不銹鋼系列及代表牌號

同奧氏體不銹鋼一樣，雙相不銹鋼包括一系列牌號，根據(jù)它們?nèi)Q合金含量的腐蝕性能分類?，F(xiàn)代的雙相不銹鋼分為三類：低級雙相不銹鋼、標(biāo)準(zhǔn)雙相不銹鋼和超級雙相不銹鋼。

（1）低級雙相不銹鋼（2304）型也稱為低合金雙相不銹鋼。

2304是低合金的雙相不銹鋼，這種低合金的雙相不銹鋼具有良好的力學(xué)和物理性能，優(yōu)異的耐應(yīng)力腐蝕斷裂和其它形式腐蝕的性能以及良好的焊接性，它可以替代標(biāo)準(zhǔn)奧氏體不銹鋼304/316。

（2）標(biāo)準(zhǔn)雙相不銹鋼（2205）

標(biāo)準(zhǔn)雙相不銹鋼是中等合金化的雙相不銹鋼。如今它的氮含量已接近標(biāo)準(zhǔn)的上限。因其耐腐蝕性、焊接性和強度得到改善。由于2205優(yōu)異的耐腐蝕性，它適用于氯化物和硫化氫介質(zhì)條件下使用的設(shè)備，用于煉油廠和混有氯化物的加工溶液，尤其適合用于含氯離子水或微咸水做冷卻介質(zhì)的熱交換器，也適用于稀釋的硫酸溶液和儲運純有機酸。

2205雙相不銹鋼的高強度使其在負(fù)荷較重的結(jié)構(gòu)應(yīng)用中成為奧氏體不銹鋼理想的替代材料。由于2205雙相不銹鋼良好的力學(xué)性能和耐腐蝕性能，設(shè)備的壽命期成本降低，因此在許多應(yīng)用中2205雙相不銹鋼是一種較經(jīng)濟的選擇。

（3）超級雙相不銹鋼（2507）

2507雙相不銹鋼專為氯化物的苛刻的腐蝕性介質(zhì)而設(shè)計，大量用于化學(xué)和加工工業(yè)，這種鋼具有高含量的鉻、鉬和氮。

雙相不銹鋼代表牌號的主要化學(xué)成分見表1：

三、 雙相不銹鋼的性能

1.力學(xué)性能

雙相不銹鋼具有非常高的屈服強度，屈強比高主要原因是它的晶粒比其他材料小，這是由于其兩相顯微組織阻止了晶粒生長。雙相不銹鋼的拉伸特性取決于鐵素體相和細(xì)晶粒，但良好的韌性是由于奧氏體的存在。

雙相不銹鋼若長時間加熱，會產(chǎn)生475℃脆性，在300℃以上最明顯。脆性的產(chǎn)生是因為鐵素體相分解成脆性富鉻相（α’）和富鐵相（α）。除了鉻，還有其它因素促使475℃脆化（如鉬、銅和高鐵素體含量）。這樣，雙相不銹鋼的應(yīng)用溫度限制為最大不超過300℃。由于雙相不銹鋼的顯微組織中存在鐵素體相，所以它比奧氏體不銹鋼的熱膨脹系數(shù)低得多。雙相鋼導(dǎo)熱系數(shù)比奧氏體鋼大30%。雙相不銹鋼與碳鋼的熱膨脹系數(shù)接近，在設(shè)計上比奧氏體不銹鋼具有優(yōu)勢。

表1 雙相不銹鋼代表牌號的主要化學(xué)成分

一些典型牌號的室溫力學(xué)性能如下：

2.耐腐蝕性能

雙相不銹鋼不僅有很好的力學(xué)性能，而且它的耐腐蝕性能，如耐孔蝕、耐應(yīng)力腐蝕、耐腐蝕疲勞等性能更引人注目。在很多腐蝕環(huán)境中，雙相不銹鋼會具有與奧氏體不銹鋼相當(dāng)或更優(yōu)越的耐腐蝕性能，尤其在80年代發(fā)展了含25Cr的超級雙相不銹鋼之后，它的耐腐蝕性能可與含高鉬的奧氏體不銹鋼相仿，在某些情況下甚至與鎳基合金相仿。

2.1耐孔蝕和縫隙腐蝕性能

孔蝕是在金屬上產(chǎn)生小孔的一種極為局部的腐蝕形態(tài)（腐蝕深度很深）。是不銹鋼最有害的腐蝕形態(tài)之一，腐蝕孔徑往往又是應(yīng)力腐蝕裂紋和腐蝕疲勞裂紋的起始部位。

浸在腐蝕介質(zhì)中的金屬表面上，在縫隙和其他隱蔽的區(qū)域內(nèi)常常發(fā)生強烈的局部腐蝕。這類腐蝕常和孔穴、墊片底面、搭接縫、表面沉淀物以及螺帽和鉚釘帽下的縫隙內(nèi)積存的少量靜止溶液有關(guān)。因此這種腐蝕形態(tài)稱為縫隙腐蝕。

雙相不銹鋼的耐孔蝕性和縫隙腐蝕性能主要由鉻、鉬、和氮含量決定，用PREN值來比較耐腐蝕性的大小。PREN值是鋼的耐孔蝕當(dāng)量值，或稱做孔蝕指數(shù)，Cr%+3.3%(Mo+0.5W)+16×N%__抗孔蝕指數(shù)計算公式。其數(shù)值愈大，鋼的抗蝕性能愈好，通常可用來預(yù)測合金氯化物介質(zhì)中的性能。

典型雙相不銹鋼的耐孔蝕當(dāng)量值見下表：

可以看出，隨鋼中鉻、鉬含量的提高，PREN值也提高。（316L的PREN值為24）。

2.2耐應(yīng)力腐蝕性能

應(yīng)力腐蝕破裂是指拉應(yīng)力和一種特定腐蝕介質(zhì)共同存在而引起的破裂。標(biāo)準(zhǔn)奧氏體不銹鋼（304L和316L）在溫度為60℃以上的含氯化物溶液中容易發(fā)生應(yīng)力腐蝕斷裂（SCC），而雙相不銹鋼不太容易發(fā)生這樣的腐蝕，雙相不銹鋼應(yīng)力腐蝕斷裂的機理是復(fù)雜的，由于雙相不銹鋼中的奧氏體相和鐵素體相之間的電化學(xué)和兩相之間的機械協(xié)同作用，使得雙相不銹鋼具有良好的耐應(yīng)力腐蝕斷裂性能。 

①超低碳≤0.03析出含Cr的碳化物少。

②雙相，晶粒不易漲大晶界多晶粒細(xì)（Cr17 ，0Cr13Al, Cr 25 Ti在>1050℃時晶粒劇烈漲大）。

2.3耐晶間腐蝕。不出現(xiàn)σ相，不易晶間腐蝕。

雙相不銹鋼與含同樣碳量的奧氏體不銹鋼相比，能改善其耐晶間腐蝕的性能，其理由可歸納如下：

（1）鐵素體的存在增加了晶間和相間的面積，因而降低了單位面積上的碳化物沉淀量。

（2）鐵素體中的含鉻量較奧氏體中高很多，而且鉻的擴散速度也比奧氏體中快，不易形成貧鉻區(qū)。

（3）鐵素體相的存在可以減少在奧氏體晶界的連續(xù)沉淀物。

2.4耐均勻腐蝕性能

雖然雙相不銹鋼主要用于耐局部腐蝕的一些介質(zhì)中，但是在一些工業(yè)領(lǐng)域，如化工、石油化工等方面的大量應(yīng)用也涉及鋼的均勻腐蝕抗力。

2.4.1在酸性溶液中

雙相不銹鋼在弱的還原酸中，如稀硫酸、含氯離子的稀硫酸等具有較強的抗力。在強還原酸中，雙相不銹鋼的抗力受到限制，但在低濃度時仍可應(yīng)用。如當(dāng)HC1的濃度低于5%時，25-7-4雙相不銹鋼的耐腐蝕性能超過了904L等奧氏體不銹鋼。

在氧化性酸中，如在濃硝酸中，含高鉬牌號的雙相不銹鋼有高的腐蝕速率，且隨時間而加速，低合金不含鉬的鋼，如00Cr23Ni4N才有與304L相接近的腐蝕速率。近年開發(fā)的高鉻高氮中等含鉬的29 Cr-5.8 Ni -1.5Mo-0.4N超級雙相不銹鋼經(jīng)過Huey法試驗，有很低的腐蝕率（約0.05mm/a）。休氏試驗與σ相、α相有關(guān)，有σ相析出休氏試驗過不了關(guān)。

有機酸在化工和石化工業(yè)中是常遇到的介質(zhì)，屬于弱還原性，酸中往往含有鹵素離子，或以混酸形式存在，加重了介質(zhì)的腐蝕性。雙相不銹鋼，尤其是超級雙相不銹鋼，在純的或含有雜質(zhì)的有機酸中具有良好的鈍化能力。例如甲酸（蟻酸）是有機酸中腐蝕性最強的介質(zhì)，大多數(shù)不銹鋼，甚至鈦在中等濃度高溫的條件下都會遭到腐蝕，但是超級雙相不銹鋼SAF2507幾乎在該酸的沸點仍然是耐腐蝕的。雙相不銹鋼在乙酸（醋酸）中是耐蝕的，尤其是超級雙相不銹鋼在乙酸的混酸中是很耐蝕的。SAF2205不適合在含有微量氯化物的濃醋酸中應(yīng)用，而SAF2507卻有非常好的耐腐蝕性，可與耐蝕合金相比。

2.4.2在堿溶液中

雙相不銹鋼之所以耐堿溶液的腐蝕主要是因為含高鉻，試驗結(jié)果表明，在低濃度的堿溶液中（ <30% ），雙相不銹鋼才是耐腐蝕的。含NaC1的低濃度堿溶液中雙相不銹鋼的腐蝕速率都很低。幾種雙相不銹鋼在不同濃度堿溶液中的腐蝕速率如表2：

2.4.3在酸、堿溶液中的腐蝕數(shù)據(jù)

幾種雙相不銹鋼在各種酸介質(zhì)中的均勻腐蝕試驗結(jié)果，見表3：

兩種雙相不銹鋼在酸、堿溶液中的耐腐蝕性，見表4：

表2 鋼在不同濃度堿液中的腐蝕速率

表3 幾種雙相不銹鋼在各種酸介質(zhì)中的均勻腐蝕試驗結(jié)果

表4  幾種雙相不銹鋼在酸、堿溶液中的耐蝕性

2.5耐腐蝕疲勞性能

腐蝕疲勞是由于腐蝕和循環(huán)應(yīng)力的聯(lián)合作用引起的一種腐蝕形態(tài)。應(yīng)力腐蝕破裂是在特殊介質(zhì)中，與拉應(yīng)力共同作用的結(jié)果，而腐蝕疲勞卻在大多數(shù)腐蝕介質(zhì)中發(fā)生，而所受的應(yīng)力是循環(huán)應(yīng)力。

資料表明，能抗腐蝕疲勞的不銹鋼必須具備能抗局部腐蝕的性能，許多雙相不銹鋼就具備了這種性能，所以也有很高的腐蝕疲勞抗力。

2.6耐磨損腐蝕性能

磨損腐蝕是由于腐蝕性介質(zhì)與金屬表面間的相對運動引起的金屬加速破壞或腐蝕。不銹鋼如果暴露于含有高磨蝕性固體顆粒（如沙子）的流動介質(zhì)或流速很高的介質(zhì)中的時候，常常會發(fā)生磨損腐蝕。雙相不銹鋼由于既有高硬度又有良好的耐腐蝕性，在上述條件下顯示出良好的耐腐蝕性。

2.7焊接性能

雙相不銹鋼的研制和開發(fā)已經(jīng)有80余年的歷史，但早期（20世紀(jì)70年代以前）雙相不銹鋼并未得到大規(guī)模開發(fā)和使用，其主要原因就是焊接性問題。雙相不銹鋼對焊接熱裂紋、冷裂紋不敏感，但經(jīng)過熔化焊焊接熱循環(huán)之后，熱影響區(qū)（HAZ）緊鄰熔合線的部分，鐵素體晶粒急劇長大，奧氏體消失，形成單相鐵素體組織，塑韌性極低。而且早期的雙相不銹鋼碳含量較高，難于達到超低碳水平，因而在粗大的鐵素體晶界容易析出碳化物，導(dǎo)致耐應(yīng)力腐蝕、孔蝕和晶間腐蝕性能下降。焊接是金屬構(gòu)件最主要的制造工藝。早期雙相不銹鋼的使用焊接性不佳，是其不能得到發(fā)展和應(yīng)用的主要原因。

二次精煉技術(shù)（AOD、VOD等）的開發(fā)，使得冶煉超低碳不銹鋼極為容易，同時發(fā)現(xiàn)了氮作為奧氏體形成元素，促進雙相不銹鋼焊接接頭熱影響區(qū)在高溫下形成的單相鐵素體冷卻時發(fā)生逆轉(zhuǎn)并變形成足夠的奧氏體，從而既改善了焊接熱影響區(qū)的塑韌性，同時又保持了雙相鋼的抗應(yīng)力腐蝕、孔蝕的優(yōu)良特性，從而開發(fā)了新型的第二代、第三代含氮超低碳雙相不銹鋼。雙相不銹鋼的發(fā)展過程，在一定程度上可以說是改善其使用焊接性的過程。

雙相不銹鋼對焊接的適應(yīng)性，可隨化學(xué)成分和生產(chǎn)工藝的變化而發(fā)生顯著的變化。首先，現(xiàn)代雙相鋼必定含有足夠的氮以促進焊接熱影響區(qū)形成的單相鐵素體在冷卻過程（980℃以上）形成適量的奧氏體，從而改進使用焊接性。第二，供貨狀態(tài)的雙相不銹鋼應(yīng)當(dāng)嚴(yán)格控制鐵素體和奧氏體的相比例，為改善焊接性，鐵素體控制在40-50%。第三雙相不銹鋼生產(chǎn)廠家要注意出廠前鋼鐵的最終熱處理時盡可能加速冷卻通過980℃-700℃溫度范圍，可使焊接操作時防止有害的σ相а相和碳氧化物的形成，保證熱影響區(qū)的力學(xué)和腐蝕性能。

雙相不銹鋼焊接時使用的焊接材料的Cr含量與母材相等，Ni含量要高于母材2%-4%。提高了鎳含量的焊材的焊縫在焊后狀態(tài)即可形成20%以上的奧氏體，使焊縫的綜合性能可與母材料性能匹配。另一條途徑是用含氮的焊接材料，近年又發(fā)展在保護氣體中加氮，避免表面焊縫的氮損失。

雙相鋼2205的焊接性能和特點：

① 2205具有良好的可焊性。

② 2205材料不預(yù)熱就可焊接。

③ 層焊之間需要冷卻，最好冷卻到150℃以下。

④ 為了使焊縫部位中的鐵素體和奧氏體之間達到良好的平衡，建議熱輸入（線能量）為1.0-2.54焦/毫米（KJ/mm）。（目的在于得到30-60%的鐵素體）。能量輸入應(yīng)按照所要焊接材料的厚度來調(diào)節(jié)。

⑤ 可采用的焊接方法：（根據(jù)焊件結(jié)構(gòu)厚度及相關(guān)條件的經(jīng)濟性進行選擇）

⑴ 采用涂藥焊條的手工電弧焊接（SMAW）

⑵ 氣體保護電弧焊接：氣體保護鎢極電弧焊（GTAW.TIG）、等離子弧焊接（PAW）、氣體保護金屬極電弧焊接（GMAW.MIG）及藥芯焊絲電弧焊接（FCAW）。

⑶ 埋弧焊接（SAW）

⑥ 焊后熱處理一般是不必要的。

⑦ 焊前、焊后的表面清理及焊縫附近的酸洗鈍化處理可采用標(biāo)準(zhǔn)不銹鋼的清理作業(yè)。

⑧ 接頭設(shè)計：必須有助于完全焊透并避免在凝固的焊縫金屬中存在未熔合的母材。焊接雙相不銹鋼時，坡口根部間隙、坡口角度均略大于奧氏體不銹鋼。并且坡口最好采用切削加工而不用砂輪打磨，以使焊接區(qū)厚度或間隙均勻。必須打磨時，應(yīng)特別注意坡口及其配合的均勻性。

⑨ 2205配套的焊接材料：

Cr22-Ni9-Mo3型超低碳焊條

Cr22-Ni9-Mo3型超低碳焊絲（包括藥芯氣體保護焊絲）

可選用的其他焊接材料：含Mo的奧氏體型不銹鋼焊接材料如A042（E309MoL-16）

⑩ 對焊接材料及焊接過程中的氫來源應(yīng)嚴(yán)格控制

四、應(yīng)用

今天，雙相不銹鋼用于各種應(yīng)用領(lǐng)域，不僅在化工和制藥工業(yè)使用，還用于紙漿和造紙工業(yè)、食品和飲料工業(yè)以及建筑、樓房和結(jié)構(gòu)方面。

但雙相不銹鋼最重要的應(yīng)用是化工、化肥、石化、電力和紙漿造紙工業(yè)中反應(yīng)容器和其它工業(yè)設(shè)備。在大多數(shù)應(yīng)用中，雙相不銹鋼被認(rèn)為是具有成本效益的替代材料，填補了普通奧氏體不銹鋼如316和較高合金牌號之間的空白。

盡管一般認(rèn)為使用雙相不銹鋼是因為它們的耐化學(xué)產(chǎn)品的腐蝕性能，但最重要的應(yīng)用是在那些奧氏體不銹鋼不具足夠耐孔蝕和應(yīng)力腐蝕斷裂性能的熱水溶液介質(zhì)中，典型的應(yīng)用包括熱交換器、冷凝器、各種容器和圓筒。與腐蝕性化學(xué)產(chǎn)品有關(guān)的應(yīng)用有許多，例如尿素和化肥生產(chǎn)、有機酸生產(chǎn)和含硫化氫天然氣（酸氣）加工等等。

下面看一下各個領(lǐng)域成功使用雙相不銹鋼的一些實例。

⑴煉油工業(yè)

這是雙相不銹鋼使用較多的領(lǐng)域之一，主要用在常減壓蒸餾，催化裂化和加氫脫硫等裝置。

1.1常減壓裝置

該裝置的塔頂和冷凝冷卻系統(tǒng)屬于HC1+H2S+H2O腐蝕環(huán)境，尤其在煉制含鹽含硫高的原油時，Cl-含量最高可達2000～4000mg/L,一般為100 mg/L左右，H2S一般為32～65mg/L。早在70年代，南京煉油廠和濟南煉油廠在這一系統(tǒng)中即采用了00Cr18Ni5Mo3Si2雙相不銹鋼，主要集中用于常減壓塔頂襯里、塔內(nèi)構(gòu)件、減頂后冷凝器管芯、油水分離器襯里等，取得良好的使用效果，最長的已使用20年。典型介質(zhì)條件（以減頂冷凝器為例）：

PH：7～8.3， Cl-：16.5～499mg/L，一般小于150mg/L, H2S: 52.7～175 mg/L(最高1055 mg/L)。

80年代以后，在沿海的天津煉油廠和鎮(zhèn)海煉油廠陸續(xù)各用了4臺3RE60 雙相不銹鋼的冷凝器管芯，現(xiàn)在這8臺設(shè)備都在服役。

1.2催化裂化裝置

原油中除鹽、硫等雜質(zhì)外，在二次加工原料油中還含有0.5%以上的氮化物，在催化裂化的分餾和吸收穩(wěn)定部位出現(xiàn)HCN—H2S—H20的腐蝕環(huán)境。國內(nèi)南京、濟南等煉油廠先后用00Cr18Ni5Mo3Si2鋼制作了催化吸收解收塔的襯里、塔盤板和浮閥等，取得了良好的效果。國外在催化裂化裝置上的汽油再熱器使用3RE60鋼，管程介質(zhì)為粗柴油，出口溫度230℃，壓力0.5Mpa；殼程介質(zhì)為穩(wěn)定處理后的汽油，進口溫度50℃，壓力1.0 Mpa。

1.3加氫裂化，加氫處理裝置

八十年代以來國外采用3RE60和SAF2205鋼用作加氫裂化、加氫脫硫等二次加工裝置的空冷器、熱交換器等的管束、管板和封頭的較多。

⑴加氫裂化裝置  在加氫裂化裝置中空冷器的腐蝕是比較嚴(yán)重的，早期空冷器使用的是3RE60，近年來趨向于使用2205鋼。

⑵加氫脫硫裝置  加氫脫硫反應(yīng)器的反應(yīng)物含有H2S、HC1、NH3和水蒸汽，早在70年代 3RE60鋼就已成功地用于該裝置的熱交換器和水冷卻器。

⑶污水處理裝置  國外成功地使用3RE60鋼作污水處理的熱交換器和DEA洗滌裝置的罐頂冷凝器。

1》 熱交換器的使用條件：

管程：未處理的水，含有5000×10-6H2S、90×10-6硫醇、（10-30）×10-6Cl-，PH=7，入口溫度30℃,出口溫度100 ℃，壓力1.0Mpa。

殼程：已處理的水，含有4×10-6 H2S、15×10-6硫醇、25×10-6 S2O3，PH=9～11，入口溫度150 ℃，出口溫度60 ℃，壓力1.0 Mpa

2》罐頂冷凝器的使用條件：

管程： H2S、CO2、NH3、H2O、DEA的殘液、02，入口溫度95～105℃

殼程：含1000～1200×10-6 Cl-的微咸水。

（2）石油化學(xué)和化學(xué)工業(yè)

2.1聚氯乙烯（PVC）汽提塔和熱交換器

典型使用條件：PH=2.8～3.5，20-50×10-6C1-約105℃。316L的塔僅使用6個月即因應(yīng)力腐蝕而損壞，1985年改用00Cr22Ni5Mo3N和0Cr25Ni6.5Mo3CuN制造效果比316L好，當(dāng)采用超級雙相不銹鋼00Cr25Ni6.5Mo3.5CuN后，設(shè)備可延續(xù)使用8年，仍無損壞。

2.2氯乙烯生產(chǎn)裝置

氧氯化法生產(chǎn)氯乙烯的腐蝕環(huán)境是相當(dāng)苛刻的，最苛刻的腐蝕條件是接觸鹽酸，雙相不銹鋼用于制造該裝置中的容器、熱交換器和管道系統(tǒng)。超級雙相不銹鋼法國Zeron100鋼由于含有銅和鎢，更適用于寬的鹽酸濃度范圍，可制作該設(shè)備的氧氯化物反應(yīng)器、HC1冷卻器和氯乙烯塔等。3RE60可制作該設(shè)備的熱交換器和氯乙烯再沸器。

2.3甲醇合成反應(yīng)器

甲醇是重要的基本有機化工原料，是一碳化學(xué)的重要產(chǎn)品，也是合成氣化學(xué)加工的起點，還可以作溶劑、車用燃料等。制作甲醇的原料是天然氣和煤。小型反應(yīng)器的觸媒管、合成塔的反應(yīng)管多由00Cr18Ni5Mo3Si2鋼制造，大中型的則使用00Cr22Ni5Mo3N鋼。使用條件：

管程：CO，H2，CH3OH合成氣，265℃,5.2Mpa

殼程：蒸汽、脫鹽水，250～265 ℃，3.9～5.1Mpa

雙相不銹鋼的高壓設(shè)備使用10年無腐蝕。國內(nèi)20萬噸合成甲醇裝置的兩臺中壓閃蒸罐頂冷凝器使用的就是00Cr22Ni5Mo3N鋼。

甲醇合成塔裝置選用雙相不銹鋼管情況：

年產(chǎn)五萬噸甲醇，選用3RE60或2205，38X2X6M需要量約10噸～20噸；

年產(chǎn)十萬噸甲醇，選用3RE60或2205，44X2X7M 需要量約25噸～30噸；

年產(chǎn)二十萬噸甲醇，選用2205，44X2X7M 需要量約50噸～60噸。

2.4醋酸等有機酸的生產(chǎn)裝置

雙相不銹鋼在有機酸中較好的耐腐蝕性，SAF2507在醋酸和甲醛的生產(chǎn)裝置中有很好的耐腐蝕性，優(yōu)于904L和含6%Mo的高合金奧氏體不銹鋼。

2.5化學(xué)工業(yè)用輸管道

化學(xué)工業(yè)用輸送管道曾使用Inconel 600和Nickel 200 ,因均勻腐蝕而損壞。而超級雙相不銹鋼SAF2507鋼既耐氯化物，又耐中等濃度苛性鈉的腐蝕，從而解決了這一腐蝕難題。

⑵石油和天然氣工業(yè)

80年代以來雙相不銹鋼在酸性氣和油的生產(chǎn)中用量逐漸增多，主要用作生產(chǎn)管襯里、岸上和近海的管道系統(tǒng)以及熱交換器等，我國的油、氣井含有大量的Cl-、CO2、H2S，在這樣的環(huán)境中，雙相不銹鋼是一種理想的材料，可耐高流速的磨損腐蝕，能夠代替加緩蝕劑的碳鋼使用，用于井上管道系統(tǒng)，減少可觀的材料重量。海洋底部石油天然氣開采船的油氣水分離器、天然氣處理廠工程脫水脫烴裝置的關(guān)鍵設(shè)備的原料氣予冷器、再生塔底重沸器，也選用雙相不銹鋼制作。

⑶紙漿和造紙工業(yè)

雙相不銹鋼在紙漿和造紙工業(yè)中的應(yīng)用已有30年的歷史了，3RE60鋼最早就是在這一領(lǐng)域起步應(yīng)用的。除了3RE60鋼以外，其他如SAF2205、UR47N和UR52N+等雙相不銹鋼都已獲得了應(yīng)用。主要是利用雙相不銹鋼優(yōu)良的力學(xué)性能、耐磨損腐蝕和空泡腐蝕、耐腐蝕疲勞以及耐應(yīng)力腐蝕等的特長，制造紙漿和造紙工業(yè)用的木屑予蒸器、間歇式和連續(xù)式紙漿蒸煮器、冷凝器、造紙壓力滾筒機和回收設(shè)備等，都取得了良好的使用效果。

⑷化肥工業(yè)

隨著雙相不銹鋼的發(fā)展，在尿素和磷肥工業(yè)中的應(yīng)用逐漸增多，尿素工業(yè)中多用變形材，磷肥工業(yè)中多用鑄件。

5.1尿素工業(yè)

（1）高壓設(shè)備上雙相不銹鋼的應(yīng)用（ACES法）  目前生產(chǎn)尿素的CO2氣提法和NH3氣提法采用的多是高合金奧氏體不銹鋼，甚至鈦材，國內(nèi)已開始在大型尿素裝置的甲銨泵泵體上采用了高鉻雙相不銹鋼以代替316L（尿素級）鋼，在氣提塔、甲銨冷凝器和高壓分解塔3臺設(shè)備也都采用了雙相不銹鋼。為此，日本開發(fā)了尿素專用雙相不銹鋼牌號DP-12，是含微量鎢和銅的25Cr-7Ni-3Mo-N超低碳鋼，用于大中型裝置上氣提塔的氣提管、高壓冷凝器的冷凝管、高壓分解塔的分解管以及輸送管道等。

從80年代開始，國內(nèi)就已開始在尿素介質(zhì)中研究和使用雙相不銹鋼，在棲霞山化肥廠CO2壓縮機三段冷卻器上代替304L（304L鋼使用一個月后即出現(xiàn)泄漏）管束使用了00Cr18Ni5Mo3Si2鋼，最長的使用近五年，隨后一、二段冷卻器也都換用了雙相不銹鋼，目前使用的是00Cr22Ni5Mo3N鋼。

（2）雙相不銹鋼的泵和閥  由于雙相不銹鋼抗腐蝕疲勞性能好，很適合制造尿素生產(chǎn)的關(guān)鍵設(shè)備—甲銨泵泵體。目前國內(nèi)大化肥因泵體結(jié)構(gòu)和操作條件復(fù)雜，要求材料必須通過Huey法的晶間腐蝕檢驗，因此，使用的是Cr25型雙相不銹鋼，國內(nèi)如棲霞山化肥廠在1987年開始使用的是00Cr25Ni6Mo2N,近年來洞庭氮肥廠和黑龍江化肥廠使用的是00Cr25Ni7Mo3N。國內(nèi)中小化肥廠使用的是00Cr18Ni5Mo3Si2,也有不少廠家使用00Cr25Ni6Mo2N，Cr18型鋼不能通過Huey法的檢驗，但價格相對較低，如果泵體的工作條件很苛刻，必須考慮使用Cr25型含氮雙相不銹鋼。

尿素裝置的甲銨泵進出口單向閥和主工藝管路的高壓截止閥的用材，要考慮到鋼能耐磨損腐蝕，國內(nèi)如赤水天然氣化肥廠，瀘州天然氣工廠等的甲銨泵和液廠泵使用的是00Cr25Ni6Mo2N鋼的閥門內(nèi)件，四川化工集團公司三胺廠和鎮(zhèn)海石化公司化肥廠甲銨泵單項閥使用的是00Cr25Ni6Mo3CuN鋼的內(nèi)件。

5.2磷肥工業(yè)

純磷酸的腐蝕性不是很強的，但是介質(zhì)中的雜質(zhì)如：氫氟酸、氟矽酸、過量硫酸、氯化物和氟化物等會使其腐蝕性變強，此外，在濕法磷酸生產(chǎn)中料漿泵和濃硫酸泵，尤其是過流件的磨損腐蝕最為嚴(yán)重。因此，耐磨損腐蝕性較好的雙相不銹鋼是有使用前途的。

6.海水環(huán)境

海水是自然環(huán)境中腐蝕性最強的一種介質(zhì)，尤其在金屬表面粘附有微生物層時會增加產(chǎn)生孔蝕和縫隙腐蝕的危險性。目前就海水用鋼而言，大多數(shù)都是使用25Cr-3Mo型的雙相不銹鋼，用來制造海水熱交換器、近海發(fā)電廠的冷凝器用管。

7.高強度結(jié)構(gòu)件

由于雙相不銹鋼的抗張強度比奧氏體不銹鋼約高出30%，而屈服強度高出一倍，所以許多要求強度的結(jié)構(gòu)件，也使用雙相不銹鋼，如：在醋酸、羥基化工工藝等生產(chǎn)過程中，壓縮機與反應(yīng)器之間的連接管道系統(tǒng)，要求材料具有較高的強度，都是使用雙相不銹鋼。

8.其他

在能源和環(huán)保工業(yè)、食品和制藥工業(yè)等的設(shè)備上也有使用雙相不銹鋼的大量實例。如：人造奶油冷卻器的盤管，3RE60使用10年無腐蝕。316鋼使用2個月，即產(chǎn)生應(yīng)力腐蝕；植物油熱交換器、發(fā)酵管的加熱/冷卻盤管、制藥蒸餾塔都可選用雙相不銹鋼制作；鹽化工中的真空制鹽蒸發(fā)罐、內(nèi)熱式四效蒸發(fā)器、鹽硝聯(lián)合裝置也可選用雙相不銹鋼。

9.雙相不銹鋼生產(chǎn)和使用中須注意事項：

(1)需要對相比例進行控制，最合適的比例是α：A級各占一半。其中某一相的數(shù)量最多不能超過65%，這樣才能保證有最佳綜合性能。

(2)掌握雙相不銹鋼的組織轉(zhuǎn)變規(guī)律。雙相不銹鋼脆性的析出要比奧氏體鋼敏感的多。

(3)連續(xù)使用溫度范圍為-50～250 ℃為最佳。上限受475 ℃脆性限制，一般≤300 ℃，下限受脆性轉(zhuǎn)變溫度限制。

(4)固溶后要快冷，緩慢冷卻會引起脆性相析出，導(dǎo)致韌性和耐局部腐蝕性能下降。

(5)高Cr雙相不銹鋼的熱加工下限溫度≥950 ℃ ，低Cr雙相不銹鋼的熱加工下限溫度≥900 ℃，避免因脆性相的析出在加工過程造成表面裂紋。

(6)不能使用650～800 ℃ 消應(yīng)力處理，一般采用950 ℃以上的固溶退火處理。

(7)熟悉了解雙相不銹鋼的焊接規(guī)律，關(guān)鍵在于線能量和層間溫度的控制。

(8)不同腐蝕環(huán)境中選用雙相不銹鋼時，要注意鋼的耐腐蝕性能總是相對的，就某一個雙相不銹鋼也有一個適用的介質(zhì)范圍，包括溫度、壓力、介質(zhì)濃度、PH值等，需要慎重加以選擇。

(9)熱穿孔等熱加工溫度不能過高，熱處理時加熱溫度不能過高，以免影響雙相比。

(10)由于雙相不銹鋼的抗拉強度高，屈強比較高，冷軋、冷拔的道次變形容量要比奧氏體不銹鋼取得小一些。

(11)中間在制品固溶處理要充分，否則接下來的生產(chǎn)如矯直、      冷加工等都會產(chǎn)生困難。

五、目前國內(nèi)外采用的雙相不銹鋼管標(biāo)準(zhǔn)情況：

1.中國：我國目前尚無專用的雙相不銹鋼管標(biāo)準(zhǔn)。下述幾個標(biāo)準(zhǔn)中有部分雙相不銹鋼鋼號：

GB13296   標(biāo)準(zhǔn)中有一個雙相不銹鋼鋼號：0Cr26Ni5Mo2，

GB/T14976標(biāo)準(zhǔn)中也有一個雙相不銹鋼鋼號：0Cr26Ni5Mo2， 

GB/T14975標(biāo)準(zhǔn)中無雙相不銹鋼鋼號，

GB1220標(biāo)準(zhǔn)中有兩個雙相不銹鋼鋼號：0Cr26Ni5Mo2、00Cr18Ni5Mo3Si2

2.美國有四個雙相不銹鋼管專用標(biāo)準(zhǔn)

ASTM A789/A789M    一般用途無縫和焊接鐵素體/奧氏體不銹鋼管

ASTM A790/A790M      無縫及焊接的鐵素體/奧氏體不銹鋼管

ASME SA789/SA789M  一般用途無縫和焊接鐵素體/奧氏體不銹鋼管

ASME SA790/SA790M  無縫及焊接的鐵素體/奧氏體不銹鋼管

在美國雙相不銹鋼鋼管標(biāo)準(zhǔn)中鋼號不斷增加，1985年版，1990年版只有9個雙相不銹鋼鋼號。1995年版增加到12個鋼號。2000年版增加到13個鋼號。2001年版、2004年版增加到16個鋼號，鋼號為S31803、S32205、S31500、S32550、S31200、S31260、S32001、S32304、S39274、S32750、S32760、S32900、S32950、S39277、S32520、S32906。

A789、SA789的檢驗項目：

①尺寸公差較嚴(yán)。D：￠19mm，外徑公差±0.13 mm?！?8mm，D±0.13 mm。壁厚公差：S±10%。長度公差：≤38 mm + 3-0mm（L>7.3m時，每成品定尺增加3m,長度公差加 +3.2 mm，最大為 +13 mm）。

②擴口試驗，內(nèi)徑擴大值≥10% ③力學(xué)性能④硬度⑤水壓試驗或無損檢測。補充要求：氣密性試驗。

A790、SA790的檢驗項目：

①尺寸公差較寬、尺寸公差按ASTM A530?！?9 mm： D + 0.40，- 0.80 mm，￠38 mm：D + 0.40，- 0.80；S：±12.5% ；長度公差 + 6，- 0 mm。

②力學(xué)性能③硬度④壓扁試驗⑤水壓試驗或無損檢測

補充要求：① 成品化學(xué)成分分析 ② 橫向拉伸 ③ 浸蝕試驗

3.德國

德國DIN標(biāo)準(zhǔn)雙相不銹鋼牌號表示方法有兩種：

①字母符號表示方法 X2CrNiN234  , X2CrNiMoN225,X2CrNiMoSi195

②數(shù)字表示方法 1.4362、1.4417、1.4462

4.日本

無專用雙相不銹鋼管標(biāo)準(zhǔn)，在不銹鋼管標(biāo)準(zhǔn)中列有雙相不銹鋼牌號；

在JIS3459-1988（管道用不銹鋼管）中列有2個雙相不銹鋼牌號：SUS329JITP、SUS329J2LTP；在JIS3463-1988（鍋爐、熱交換器用不銹鋼管）中列有2個雙相不銹鋼牌號SUS329JITB、SUS329J2LTB

日本也有很多用商業(yè)牌號表示的雙相不銹鋼

5.法國

有國家標(biāo)準(zhǔn)采用的表示方法，也有用商業(yè)牌號表示。

如NF A36-219《用于鍋爐和壓力容器的奧氏體/鐵素體不銹鋼》中列有雙相不銹鋼牌號：Z2CND 2205-03 、Z3CN23-04AZ；

UR 52N+、UR35N為商業(yè)牌號

6.英國

國家標(biāo)準(zhǔn)符號 BS ，BS 318S13 為雙相不銹鋼鋼號。

7.瑞典：

國家標(biāo)準(zhǔn)符號SS ，SAF2205為商業(yè)牌號（山特維克公司生產(chǎn)）。

(以上由上海唐堯?qū)崢I(yè)有限公司/上海唐元金屬新材料有限公司2006年整理匯總）