双相不锈钢毛细管、2205毛细管、2507不锈钢毛细管

 双相不锈钢是指它的微观组织是由铁素体相和奥氏体相二组成的材料，二相各约占 50%。在实际使用中其 中一相约在 40-60%之间较为合适。
根据两相组织的特点，通过正确控制化学成分和热处理工艺，将奥氏体不锈钢所具有的优良韧性和焊接性 与铁素体不锈钢所具有的较高强度和耐氯化物应力腐蚀性能结合在一起，使双相不锈钢成为一类集优良的耐腐 蚀、高强度和易于加工制造等诸多优异性能于一身的钢种。它们的物理性能介于奥氏体不锈钢和铁素体不锈钢 之间，但更接近于铁素体不锈钢和碳钢。双相不锈钢毛细管的耐氯化物孔蚀和缝隙腐蚀能力与铬、钼和氮含量有关， 其耐孔蚀和缝隙腐蚀能力可以类似于 316 不锈钢毛细管，或者高于海水用不锈钢如 6%MO 奥氏体不锈钢。所有的双 相不锈钢毛细管耐氯化物应力腐蚀断裂的能力均明显强于 300 系列奥氏体不锈钢毛细管，而且其强度也大大高于奥氏体不锈 钢，同时表现出良好的塑性和韧性。


双相不锈钢毛细管一般可分为四类：
一、低合金型，代表牌号 UNSS32304，钢中不含钼，PREN：24-25，耐 应力腐蚀方面可代替 AISI 304 或是 316 使用。
二、中合金型，代表牌号 UNSS31803，PREN：32-33 耐蚀性 能介于 AISI316L 和 6%MO+N 奥氏体不锈钢之间。
三、高合金型，一般含 25%Cr，还含有钼和氮，有的还 含有铜和钨，标准牌号有 UNSS32550，PREN：38-39 耐蚀性能高于 22%Cr 双相不锈钢。
四、超级双相不锈 钢型，含高钼和氮，标准牌号有 UNSS32750，有的也含钨和铜，PREN>40 可使用于苛刻的介质条件，具有良 好的耐蚀与力学综合性能，可与超级奥氏体不锈钢相媲美。（注：PREN：孔蚀抗力当量值）
化学成分 双相钢毛细管的最主要合金元素是 Cr、Ni、Mo 和 N。其中 Cr、Mo 为增加铁素体含量，而 Ni、N 为 奥氏体稳定元素。有些钢种还有 Mn、Cu、W 等元素。Cr、Ni、Mo 能改进抗腐蚀性。在含氯化物的环境中其 抗点蚀及裂缝腐蚀的性能特别好。

1．化学成分（％）
表 1
牌号 C Cr Ni Mo N P S
SAF2205 0.030 21.0-23 4.5-6.5 2.5-3.5 0.08-0.2 0.030 0.030
SA2507 0.030 24.0-26 6.0-8.0 3.0-5.0 0.32 0.035 0.020

2． 机械性能 双相钢机械性能取决于产品形式及最终热处理，下表列出了规定的极限
表 2
项目牌号 试验温度℃ RP0.2N/mm2 RM0.2N/mm2 A5%


SAF2205 室温 450 620 25
 100 360  
 150 335  
 200 310  
 250 295  
 300 285  

SA2507  室温 550 800 1000 46
 100 450  
 200 400  
在-50℃-280℃温度范围同，双相不锈钢毛细管具有很好的机械性能，当双相钢长期承受 300℃以上高温时，其微观组织会发生变化并导致韧性下降，然而，韧性的降低并不一定对处于工作温度的材料性能产生影响。 腐蚀 性能 跟类似合金含量的奥氏体钢种相比，双相钢和超级双相钢基体材料具有类心抗点蚀和裂纹腐蚀性能，但 一般具有极好的抗应力腐蚀有机酸腐蚀的能力。在工业界按照孔蚀抗力当量值 PREN 来表示抗点蚀等级是众所 周知的。
物理性能：双相钢热传导率列于下表中，并与 316L 相比较。热传导率 W/M 摄氏率
表 3
温度 牌号
 SAF2205 SAF2507 AISI316L
20 19 16 15
100 19 17 16
200 21 19 17.5
300 23 20 19
双相不锈钢的热膨胀与碳钢接近，这使双相钢与奥氏体不锈钢相比，具有明显的优势。 金相组织我公司使 用于西气东输的 UNSS31803 双相不锈钢的微观组织图如下，其铁素体含量 54%
双相不锈钢毛细管优势
1、与奥氏体不锈钢相比
1）双向不锈钢毛细管屈服强度比普通奥氏体不锈钢高一倍多，且具有成型需要的足够的塑韧性。采用双相不锈钢制造储罐或 压力容器的厚度要比常用奥氏体不锈钢减少 30-50%，有利于降低成本。

2）双向不锈钢毛细管具有优异的耐应力腐蚀破裂的能力，尤其在含氯离子的环境中，即使是含合金量最低的双相不锈钢也有比 奥氏体不锈钢更高的耐应力腐蚀断裂的能力，应力腐蚀是普通奥氏体不锈钢难以解决的突出问题。 
3）在许多介质中应用最普通的 2205 双相不锈钢毛细管的耐腐蚀性优于普通的 316L 奥氏体不锈钢，而超级双相不锈钢毛细管具有极高的耐腐蚀性，在一些介质中，如醋酸、甲酸等甚至可以取代高合金奥氏体不锈钢，乃至耐蚀合金。
 4）具有良好的耐局部腐蚀性能，与合金含量相同的奥氏本不锈钢相比，它的耐磨损腐蚀和腐蚀疲劳性能都优 于奥氏体不锈钢。
 5）比奥氏体不锈钢线膨胀系数低，与碳钢接近，适合与碳钢连接，具有重要的工程意义，如生产复合板或衬 里等。
2、与铁素不锈钢相比，双相不锈钢毛细管的优势如下：
1）综合力学性能比铁素体不锈钢高，尤其是塑韧性。不像铁素体不锈钢那样对脆性敏感。
2）除耐应力腐蚀性能外，其他耐局部腐蚀性能都优于铁素体不锈钢。
3）冷加工工艺性能和冷成型性能远优于铁素体不锈钢。
4）焊接性能远优于铁素体不锈钢，一般焊前不需预热焊后不需热处理。
5）应用范围较铁素体不锈钢宽。

应用情况
由于双相钢强度高，它往往可以节约材料，如减少管子的壁厚。以 SAF2205、SAF2507W 为例的用途。 SAF2205 适用于含氯环境中，该材料适用于混有氯化物的炼油或其它工艺介质中。SAF2205 尤其适用于使用含 氯水溶液或微咸水作为冷却介质的热交换器。该材料同样也适用于稀释的硫酸溶液和纯有机酸及其混合液。 如：石油和天然气工业中的油管：炼油厂中的原油脱盐，含硫气体净化，废水处理设备；使用微咸水或含氯溶 液的冷却系统。
SAF2205 双相不锈钢的应用

序号 设备名称 介质条件 原用材料及及问题 双相钢使用情况

1 油田、油井口的输 送管道 水/油：91/10，H2S：2%，NaCL：
9%，CO2：2%~3%，PH：4.5~6，
115℃~140℃，7MPa 碳钢衬里使用 3~9
个月，304 短时间即 产生 SCC 
自 1980 年开始使用

2 
油田用空气冷却器 水/油：91/10，H2S：2%，NaCI：9%，
CO2：2-3%，PH：4.5~6，80℃~110℃， 7MPa  

3 
炼油厂馏分 
管程：水，28℃~45℃ 碳钢使用 1 年，321
使用半的出现孔蚀 及 SCC 
自 1985 年开始使用

4 炼油厂加氢裂经塔 的空气冷却塔 
0.1 kPa ~1kPa 碳钢和 13%~17%Cr
铁素本不锈钢易损 坏 
自 1983 年开始使用

5 
聚乙烯产品冷却器 管程：聚乙烯气本混合物，100℃，
2MPa 壳程：含约 100×10-6CI 的淡 水，材料温度<100℃ 304L 管板因 SCC 损 坏 换用 SAF2205 钢后 情况良好
6 近海气田用空气冷
却器 管程：CO2：25%，含 CI 的湿天然 气，90℃，13MPa  自 1980 年开始使用

7 
生产纯碱用的海水 热交换器 管程：海水，入口温度 12℃~31℃，
出 口 温 度 40 ℃ ~60 ℃ ， 壳 程 ：
NH357%，CO233%，H2O10%，不
含氧的 H2S，出口温度 TI 焊管 2-3 年焊缝损 坏，TI 地缝管使用 7-8 年后失效 
自 1983 年开始使用