双相不锈钢的发展及应用

双相不锈钢的发展及应用宝钢研究院不锈钢技术中心2012年10月8日主要内容21双相不锈钢概述3双相不锈钢的生产及应用宝钢双相不锈钢的应用一、双相不锈钢概述•高强度•低镍、氮合金化•节省材料和成本的潜能大•优异的耐腐蚀性•优异的耐应力腐蚀性能•低热膨胀•耐磨性•可焊性好•服役温度范围-40℃～300℃双相不锈钢的典型组织双相不锈钢的基本特性牌号及典型化学成分TypicalChemicalcomposition宝钢牌号BaosteelSteelname标准号InternationalsteelNo化学成分，％，典型值Chemicalcomposition,%,TypicalvaluesGBASTMENCNCrNiMo其他OthersB2205022Cr22Ni5Mo3NS318031.44620.020.1421.55.33.0－022Cr23Ni5Mo3NS322050.020.17225.53.1－B2304022Cr23Ni4MoCuNS323041.43620.020.12234.80.3CuB2101S321010.030.2021.51.50.3Mn-4.8B2507022Cr25Ni7Mo4NS327501.44100.0150.2625.56.63.5ASTMA240A240M-2010中双相不锈钢牌号及典型化学成分强度与耐腐蚀性500Type316耐腐蚀性/CorrosionResistanceRp0.2[MPa]2205SAF2507双相不锈钢254SMOType304奥氏体不锈钢250750904LLDX21012304各系列产品的PREN值及耐腐蚀性能区间各系列产品不同Zone内的合金成本比较双相不锈钢的高强度1612840[mm]Mingauge(stability)=6mmØ17mm1412108642316L2205Requiredgauge316L64.9tonsRequiredgauge220536.6tons双相不锈钢(DSS):大量节省用材(largesaving)(43.6%)!双相不锈钢系列合金成本比较合金编号成分生产难度CrNiMoNMn304188------非常成熟DSS2101211.5--0.2210不成熟316L17102----成熟DSS2304234.00.30.101.5较成熟DSS2205225.030.171.5较成熟904L2124.04.50.102.0较成熟DSS2507257.04.00.281.2较成熟二、双相不锈钢的生产及应用2000～2011年全球双相不锈钢的产量分布☆MarketOutlookforDuplexStainlessSteelsto2020，BenediktBLITZ,SeniorMarketAnalyst–SMRGmbH。2011产量重回历史次高点2008与2011年全球双相不锈钢生产与消费变化2008与2011年全球双相不锈钢生产与消费变化2008、2010双相不锈钢主要应用领域建筑、结构5％供水、水处理5％运输、储存15％石油、石化30％化学工业、造纸、化肥12％环境保护能源供应8％☆Somepastexperienccewithstainlesssteelproductesandmarketdevelopment.PerspectivesforthefutureofthestainlesssteelsactiviesJ.Charles.PulpDigesters-2205•大型压力容器1,000tons2205•2205waschosendueto:-excellentcorrosionresistance-highstrength-reducedwallthickness•Pulp&PaperIndustryMilestone:ThebiggestsolidduplexstainlesssteelpressurevesselintheWorldin2004.--化工容器--移动罐车沥青罐车（双相不锈钢2101）油罐车（双相不锈钢2101）MarineChemicalTankers-2205青山造船厂建造的18500吨级化学品船，用双相不锈钢2205共1200吨--化学品船--海水淡化多级闪蒸（MSF-FISIA)低温多效（MED-SIDEM)ConceptviewcourtesyofMaeda-Hitachi-Yokogawa-HsinChongJ.V香港昂船洲大桥：1600米双相不锈钢2205用量2,000吨--跨海大桥苹果公司展厅新的世贸大厦入口--建筑结构同时，双相不锈钢在线材，焊管、接头、钢丝、钢筋，铸造或锻造法兰等方面的用量持续上升。三、宝钢的双相不锈钢产品宝钢双相不锈钢热轧板卷和冷轧板卷生产工艺流程板坯Slab初轧机RoughRolling热轧中板Plate热轧卷炉卷轧机或热连轧冷轧卷冷轧机组冷轧薄板sheet冶炼：采用炉外精炼和立式连铸；热轧板卷：通过粗轧机和炉卷轧机/热连轧轧制冷卷板卷：采用冷轧机组轧制冷轧钢卷制造流程牌号及典型化学成分TypicalChemicalcomposition宝钢牌号BaosteelSteelname标准号InternationalsteelNoGBASTMENB2205022Cr22Ni5Mo3NS318031.4462022Cr23Ni5Mo3NS32205B2304022Cr23Ni4MoCuNS323041.4362B2101S32101B2507022Cr25Ni7Mo4NS327501.44102.1宝钢双相不锈钢板材产品力学性能Mechanicalproperties牌号(Grades)力学性能（典型值）MechanicalProperties(Typicalvalue)厚度(mm）Thickness屈服强度（MPa)Yieldstrength抗拉强度（MPa)Tensilestrength延伸率(%)Elongation硬度(HB)HardnessB220515550768462254570815302250.663088930250B23041547068050220450573538229B21011548069547.5220B25072068587539鹭翔化工PTA项目双相不锈钢2205共608吨张家港化工机械设备有限公司•屈服强度为316L的2倍；•优异的耐Cl-腐蚀性能；•优良的耐应力腐蚀性能双相不锈钢材料的优势产品与应用业绩ANDRITZ的造纸设备双相不锈钢2205、2304共722吨南京宝色股份有限公司双相不锈钢材料的优势•屈服强度为316L的2倍；•优异的耐Cl-腐蚀性能；•优良的耐应力腐蚀性能产品与应用业绩庞巴迪轨道车辆结构件双相不锈钢2205共102吨南车股份有限公司双相不锈钢材料的优势•屈服强度为316L的2倍；•-40℃冲击功≥200J；•使用寿命超过20年产品与应用业绩电站大坝结构件(复合板）双相不锈钢2205共152吨四川惊雷股份有限公司双相不锈钢材料的优势•强度高，耐冲刷腐蚀；•热膨胀系数与碳钢相当产品与应用业绩冲击韧性Impactstrength临界腐蚀温度℃（CPT）参照ASTMG150测试材料的临界点蚀温度（CPT）。Thecriticalpittingcorrosiontemperature(CPT)ismeasuredaccordingASTMG150.应力腐蚀开裂（stresscorrosioncrackingperformance）沸腾26%NaClBoiling26%NaCl沸腾33%LiClBoiling33%LiCl沸腾42%MgCl2Boiling42%MgCl2304L850小时开裂850hoursfailed96小时开裂96hoursfailed20小时开裂20hoursfailed316L1000小时未开裂1000hourspassed21-333小时开裂21-333hoursfailed21-45小时开裂21-45hoursfailed22051000小时未开裂1000hourspassed1000小时未开裂1000hourspassed96小时开裂96hoursfailed应力腐蚀（stresscorrosion）双相不锈钢焊接性能双相不锈钢典型接头组织焊接特性焊接性良好，几乎可针对所有的电弧焊接方法接头性能与焊接方法、焊材种类、焊接热循环、焊接过程保护及焊后处理密切相关接头修补一般有特殊要求双相不锈钢焊接性能2205焊缝接头DBTT曲线-200-160-120-80-40040050100150200250300冲击吸收功/J试验温度/℃MMA-WMMMA-HAZTIG-WMTIG-HAZBaseMetal钢种编号拉伸类型抗拉强度Rm/MPa焊缝区冲击功Akv/J2205MMA横向78020℃：45-40℃：35TIG横向79020℃：200-40℃：130MIG横向78020℃：180-40℃：120SAW横向78520℃：110-40℃：702304MMA横向71020℃：50-40℃：40SAW横向70520℃：120-40℃：602101MMA横向79020℃：60-40℃：40接头典型力学性能注：MMA：焊条电弧焊；TIG：钨极氩弧焊；MIG：熔化极气体保护焊；SAW：埋弧焊，均选用对应Avesta2209焊材双相不锈钢焊接性能材料失重率（g/m2.h）2205母材0.01MMA接头0.232304母材1.54MMA接头2.792101母材3.68MMA接头4.27FeCl3浸泡失重法（GB/T17897-1999）焊接接头耐点腐蚀性能TIGSAW0246810MIG腐蚀速率/mg·dm-2·day-1焊接方法SMAW2205焊接接头点腐蚀速率（ASTMA923-06C）2205接头点腐蚀试验后形貌产品成分及典型力学性能产品特点材料化学成分典型力学性能CCrNiMoNRp0.2,MPaRm,MPaA50,%B22040.0421.5-22.53.0-5.01.0-2.00.15-0.305207503322050.0222.05.63.10.1650075035316L0.0217.010.02.00.0627060054B2204焊接热影响区组织相对于2205，降Mo增N，节省成本，同时还保持较好的耐蚀性；接头热影响区两相比例合理，耐蚀性与母材相当。宝钢研发的新产品(优异的焊接性能）宝钢研发的新产品(优异的成形性能）产品成分及典型力学性能产品特点化学成分力学性能耐腐蚀性能CrNiMoNRp0.2MPaRmMPaCPTBHP-120~221.0~2.0＜0.50.1~0.2450~550650~75010~15304188≥215≥5150～10BHP-220~221.5~30.5~1.50.1~0.2450~550650~75025~3031617102≥170≥48515~20锻造管坯电炉冶炼模注钢锭电渣炉ESR模注电极热挤压中间热处理成品检验冷轧（拔）宝钢不锈钢管产品工艺流程产线特点：•产品制造过程实行一贯制质量管理，确保了产品质量受控；•采用炉外精炼、电渣重溶、复合锻造、热挤压等工艺，确保钢质纯净度、产品成分、偏析控制及组织均匀性的高要求。2.2宝钢双相不锈钢管产品产品与应用业绩生产和研发中的宝钢特种不锈钢管牌号质保体系-----体系认证PED认证小结（体会）1、亚洲成为双相不锈钢最重要的增长点双相不锈钢就产量而言只占不锈钢总量的1%，但已经成为公认的技术水平高、附加值高的战略产品。亚洲的不锈钢生产商逐渐加入双相不锈钢生产和推广的行列，包括太钢、POSCO、日新、宝钢、钢管制造商久立、武进等，中国已成为双相不锈钢最重要的市场增长点（2010年用量6.8万吨，占全球的30%，其中5万吨以上依靠进口）。2.装备和制造技术的提高是双相不锈钢生产的关键双相不锈钢由于特殊的两相结构和高的氮含量，因此炼钢、轧制和退火酸洗技术难度极大，如何提高钢液