双相不锈钢管是在其固溶组织中,铁素体相与奥氏体相约各占一半,一般量少相的含量也需要达到30%。在含C较低的情况下,Cr含量在18%~28%,Ni含量在3%~10%。有些钢还含有Mo、Cu、Nb、Ti、Si、N等合金元素。该类钢兼有奥氏体和铁素体不锈钢管的特点。与铁素体相比,塑性、韧性更高,无室温脆性,耐晶间腐蚀性能和焊接性能均显著提高,同时还保持有铁素体不锈钢的475℃脆性以及热导率高、具有超塑性等特点。与奥氏体不锈钢管相比,强度高且耐晶间腐蚀和耐氯化物应力腐蚀有明显提高。双相不锈钢管具有优良的耐孔蚀性能,也是一种节镍不锈钢。
双相不锈钢管从20世纪40年代在美国诞生以来,已经发展到第三代。它的主要特点是屈服强度可达400~550MPa,是普通不锈钢的2倍,因此可以节约用材,降低设备制造成本。在抗腐蚀方面,特别是介质环境比较恶劣(如海水、氯离子含量较高)的条件下,双相不锈钢的抗点蚀、缝隙腐蚀、应力腐蚀及腐蚀疲劳性能明显优于普通的奥氏体不锈钢,可以与高合金奥氏体不锈钢媲美。
该类钢兼有奥氏体和铁素体不锈钢管的特点,奥氏体相的存在,可降低高铁素体的脆性,防止了晶粒长大的倾向,提高了钢的韧性和焊接性;与铁素体相比,塑性、韧性更高,无室温脆性,耐晶间腐蚀性能和焊接性能均显著提高,同时还保持有铁素体不锈钢的475℃脆性以及热导率高、具有超塑性等特点。而铁素体相的存在,则提高了奥氏体不锈钢的室温强度。双相不锈钢的强度,特别是屈服强度显著提高(尤其是铬锰氮系双相不锈钢),并降低了线胀系数和焊接热裂纹倾向,同时提高了钢的耐晶间腐蚀、抗氯化物应力腐蚀和疲劳腐蚀性能。与奥氏体不锈钢相比,强度高且耐晶间腐蚀和耐氯化物应力腐蚀有明显提高。双相不锈钢具有优良的耐孔蚀性能,也是一种节镍不锈钢。
提高铬、钼含量,还可以改善抗点腐蚀性能。但双相钢中若铁素体含量过高,则会保留高铬铁素体不锈钢的各种脆性倾向。双相不锈钢的耐蚀性优于普通的奥氏体不锈钢,耐磨损腐蚀和腐蚀疲劳性也均优于奥氏体不锈钢,含钼双相不锈钢有良好的耐孔蚀性能。与奥氏体不锈钢相比,双相不锈钢具有更高的耐应力腐蚀开裂性能。
双相不锈钢管的综合力学性能比铁素体不锈钢高,尤其是塑性和韧性。冷加工工艺性能、冷成形性以及焊接性能均优于铁素体不锈钢。
但双相不锈钢管合金元素的含量较高,价格相对高,仍有高铬铁素体不锈钢的各种脆性倾向,不宜在高于300℃的工作条件使用,并要严格控制热处理、锻造和焊接工艺制度,避免有害相析出,防止中温脆性区。
总之,双相不锈钢管具有优越的力学性能与耐腐蚀的综合性能,受到了广泛应用,其发展前景也令人欢欣鼓舞,并为开拓石化设备打下了良好基础,为化学品船的发展创造了有利条件。
双相不锈钢管品种的发展也是相当快,在GB/T 1220-92国家标准中,奥氏体十铁素体不锈钢只有 06Cr26Ni5Mo2、12Cr18Ni11Si4AlTi、022Cr18Ni5Mo3Si2三种,而在 GB/T20878-2007国家标准中已有11种。浙江至德钢业有限公司简要介绍了国家标准中的11种奥氏体+铁素体不锈钢的特性、工艺、力学性能和应用。另外,还介绍了传统的铬锰氮系的4种奥氏体十铁素体不锈钢的性能,同时还对国际上常用的两种奥氏体-铁素体不锈钢进行了介绍。
铬-镍系奥氏体+铁素体不锈钢是我国目前应用最广泛的钢种,它是以铁素体为基的双相不锈钢管,已纳入GB/T 20878-2007国家标准。这是因为以锰代镍在双相钢中存在一定困难,它是奥氏体形成元素,但提高钢中的碳含量将会影响钢的耐蚀性。再者,铬锰系双相不锈钢铸造时气孔敏性较大,铸件易产生气孔,影响双相不锈钢管的产品质量。
奥氏体+铁素体不锈钢管用于炼油、化肥、造纸、石油、代工等耐海水耐高温浓硝酸等热交换器和冷淋器及器件。