


早在20世紀(jì)60年代初期,瑞典即開發(fā)了耐應(yīng)力腐蝕的3RE60雙相不銹鋼,Sandvik廠生產(chǎn),用于紙漿和造紙工業(yè)。20世紀(jì)70年代初,中國在3RE60雙相鋼的基礎(chǔ)上,加入了0.06%~0.10%,調(diào)整了焊接HAZ的兩相比例,進(jìn)一步改進(jìn)了鋼的耐SCC性能,使00Cr18Ni5Mo3Si2雙相鋼在國內(nèi)得到了大量的推廣應(yīng)用;與此同時(shí)開發(fā)了耐高溫高壓水(含微量氯離子和容氧)的00Cr18Ni5Mo3Si2Nb雙相不銹鋼。
這種Cr18型的雙相不銹鋼是目前合金元素含量最低,可焊接性能良好的耐應(yīng)力腐蝕鋼種,它在氯化物介質(zhì)中的耐點(diǎn)蝕性能同317L相當(dāng),耐中性氯化物應(yīng)力腐蝕性能顯著優(yōu)于普通18-8型奧氏體不銹鋼,用于承受較低應(yīng)力和較低濃度氯化物條件下的設(shè)備和部件,尤其耐以點(diǎn)蝕為起源的應(yīng)力腐蝕效果顯著,他有較好的強(qiáng)度--韌性綜合性能,冷熱加工工藝性能及焊接性能,適用作結(jié)構(gòu)材料。
兩種雙相不銹鋼和3RE60鋼的化學(xué)成分見表1,為控制兩相的平衡,成分范圍控制極為嚴(yán)格。00Cr18Ni5MO3Si2Nb鋼是在3RE60鋼的基礎(chǔ)上提高了鎳量,還加人了氨和鈮,目的是提高奧氏體相的穩(wěn)定性,即使在1300℃左右的高溫,仍能保持有穩(wěn)定的雙相結(jié)構(gòu),而且具有良好的耐晶間腐蝕和耐晶間型SCC的性能

注:①根據(jù)ASTMA669的成分。
雙相不銹鋼的正常熱處理溫度是980~1050℃,隨溫度的升高,鐵素體量增多,至1300~1350℃時(shí),呈單一的鐵素體組織,晶粒也會(huì)隨之長大。焊接時(shí),近縫區(qū)在短時(shí)間即完全呈單一鐵素體,如果化學(xué)成分平衡的較好,冷卻時(shí)在晶界會(huì)再形成板條狀,類似魏氏組織的奧氏體,這樣,可以得到與基體金屬相似的性能。雙相不銹鋼在300~950℃范圍加熱后,有σ、x等金屬間相,以及a′(475℃脆性)相的析出,這些相的析出會(huì)使鋼的沖擊韌性和耐腐蝕性下降。雙相不銹鋼兼有鐵素體和奧氏體不銹鋼力學(xué)性能的特征,即有較高的強(qiáng)度(約為1Cr18Ni9Ti不銹鋼的2倍),又有良好的韌性。然而以鐵素體為基的雙相不銹鋼也具有鐵素體不銹鋼所固有的各種脆化傾向,但比鐵素體不銹鋼小。


三、耐蝕性 點(diǎn)蝕:雙相不銹鋼與奧氏體不銹鋼的耐點(diǎn)蝕當(dāng)量值的對(duì)比見表1,在含氯環(huán)境中雙相不銹鋼的耐點(diǎn)蝕性能優(yōu)于304和316L。

在不同介質(zhì)中,雙相不銹鋼的點(diǎn)蝕電位列于表2,在FeCl3,溶液中的腐蝕速率列于表3。在3%NaCl溶液中的點(diǎn)蝕電位同溶液溫度的關(guān)系如圖1所示。

在不同電位下,3RE60 鋼的臨界點(diǎn)蝕溫度(CPT)與氯離子舍量的關(guān)系見圖2,一般使用的含微量氯離子的水,其腐蝕電位約在+100~+200mV。
應(yīng)力腐蝕: 3RE60雙相鋼是一個(gè)耐應(yīng)力腐蝕鋼種。在MgCl2,CaCl2,NaCl溶液中的應(yīng)力腐蝕破裂試驗(yàn)分別見圖3、4、表4,以及在含微量氯離子和氧的高溫水中的試驗(yàn)(表5)都證明:Cr18型雙相不銹鋼具有比304或316等奧氏體不銹鋼更佳的耐應(yīng)力腐蝕性能。需要指出的是:這種類型的雙相不銹鋼在高濃MgCl2溶液中卻有較高的應(yīng)力腐蝕破裂敏感性,盡管如此,仍然比18-8型不銹鋼的耐應(yīng)力腐蝕性能力更佳。
下表在不同試驗(yàn)介質(zhì)中00Cr18Ni5Mo3Si2鋼與其他對(duì)比鋼種的初始產(chǎn)生SCC的時(shí)間,(恒變形U型彎曲試樣)
根據(jù)高壓釜中的試驗(yàn)結(jié)果,得出3RE60 鋼在含有100ppmCI-的高溫水中的開始應(yīng)力腐蝕破裂的臨界溫度(Terit)如下:根據(jù)實(shí)驗(yàn)室和實(shí)際使用經(jīng)驗(yàn)表明:當(dāng)溶液中[Cl-]×[O]<40ppm2時(shí),溫度高于175℃未發(fā)生應(yīng)力腐蝕斷裂。
根據(jù)3RE60 鋼在煉油、石油化工等工業(yè)的多年應(yīng)用實(shí)踐,Bernhardsson等將試驗(yàn)室的SCC應(yīng)力腐蝕破裂試驗(yàn)結(jié)果(含8ppm[O],室溫pH6的不同氧離子的水,1000h)與工業(yè)上的使用結(jié)果綜合繪制了一張3RE60鋼產(chǎn)生應(yīng)力腐蝕破裂的介質(zhì)溫度和氯離子濃度的關(guān)系圖,見圖5。
晶間腐蝕 00Cr18NiSMo3Si2鋼耐晶間腐蝕性能優(yōu)良。但是,高溫敏化加熱或焊接時(shí),一旦出現(xiàn)單相鐵素體組織。仍呈現(xiàn)晶間腐蝕敏感性。00Cr18Ni5Mo3Si2鋼的TTS曲線見圖6,焊接熱模擬溫度對(duì)其晶間腐蝕敏感性的影響見圖7。