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022Cr25Ni7Mo4WCuN (S32760/S27603)

（022Cr25Ni7Mo4WCuN）（Zeron100)  S27603 / S32760 雙相鋼在20世紀(jì)80年代初系用作鑄鋼，代替耐蝕性不足的第二代雙相不銹鋼（00Cr22Ni5Mo2N）2205 雙相不銹鋼。80年代后期開始作為用于管道系統(tǒng)的變形材料，隨后此鋼成為石油天然氣開發(fā)、海水環(huán)境、煙氣脫硫（FGD）、脫鹽、化工等應(yīng)用領(lǐng)域的重要耐蝕材料。

一、化學(xué)成分

  S32760 雙相不銹鋼除了高鉻、鉬、氮量外還含有少量的鎢和銅。早期作為鑄造合金，加入鎢、銅以改善此合金的鑄造性能，后來才發(fā)現(xiàn)鎢、銅能改善此鋼在某些酸中的耐腐蝕性和在海水中在鈍化的能力。

二、組織特點

  此鋼與其他超級雙相不銹鋼相同，在固溶條件下，其顯微組織也是α/γ近于1的雙相結(jié)構(gòu)，但是，自高溫到室溫，包括不正確的熱加工、熱處理和焊接工藝等的冷卻過程中，在此鋼的基體上也會有金屬間相和氮化物析出，在900℃左右停留超過近100s就會有σ、χ、Cr₂N等在基體上析出；在約475℃左右停留超過約800秒便會有α相析出。為了防止金屬間相和Cr₂N相的析出，在冷卻過程中必須具有足夠的冷卻速度。另外此鋼不適應(yīng)熱處理和冷卻而產(chǎn)生σ相。

三、力學(xué)性能

四、耐腐蝕性能

 1. 全面腐蝕

  由于 S32760 雙相不銹鋼中不僅鉻、鉬、氮量高，而且還會有少量的鎢和銅，因而在一些還原性酸介質(zhì)中耐蝕性優(yōu)良，且優(yōu)于超級雙相不銹鋼 022Cr25Ni7Mo4 和超級奧氏體不銹鋼 00Cr20Ni18Mo6CuN (SAF 254SMO )。一些實驗結(jié)果表明，022Cr25Ni7Mo4WCuN 雙相鋼的耐全面腐蝕性在HCl中由于 2507 雙相不銹鋼和 6Mo 超級奧氏體不銹鋼 254SMO；在硫酸中，不僅遠(yuǎn)優(yōu)于2%～3%的 2205 和 316L ，而且也優(yōu)于 2507 ; 在商用H₃PO₄中，還優(yōu)于6Mo型超級奧氏體不銹鋼 254SMO。

 2. 晶間腐蝕

  由于 S32760 雙相不銹鋼 碳：C≤0.03%且具有α+γ雙相結(jié)構(gòu)，因此其耐晶間腐蝕性能優(yōu)良。在所試驗的條件下還優(yōu)于如 C-276、Inconel 625、G30 等幾種高鎳的耐蝕合金。

 3. 應(yīng)力腐蝕

 用海水介質(zhì)并采用液滴發(fā)法進(jìn)行應(yīng)力腐蝕試驗，所得出的此鋼的臨界應(yīng)力腐蝕溫度（當(dāng)外加應(yīng)力為σ_0.2的90%時）為70℃見下表

  由于 S32760 雙相不銹鋼不僅具有雙相組織，屈服強(qiáng)度高，而且鉻、鉬、氮含量高，耐蝕性好。因此此鋼的耐氯化物應(yīng)力腐蝕性能優(yōu)異，在含有氯化物介質(zhì)的試驗中，316L奧氏體不銹鋼當(dāng)溫度≥60℃，介質(zhì)僅0.001%氯化物便會產(chǎn)生應(yīng)力腐蝕。雖然雙相不銹鋼S32304（SAF 2304) 和 S31803 (SAF 2205)耐應(yīng)力腐蝕性能要優(yōu)于316L，但卻遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于S32760 雙相不銹鋼，022Cr25Ni7Mo4WCuN 鋼在此試驗條件下不會產(chǎn)生應(yīng)力腐蝕（不斷裂）。

  在酸性環(huán)境中，當(dāng)在高氯化物（＞100000mg/L)時，022Cr25Ni7Mo4WCuN雙相不銹鋼耐硫化物應(yīng)力腐蝕的能力取決于氯化物的濃度水平，而在低氯化物濃度時，則取決于硫化物的濃度水平。當(dāng)PH＞4時，此鋼至少耐0.7bar(0.7MPa)硫化氫分壓而不產(chǎn)生SSCC。

4. 點蝕和縫隙腐蝕

  S32760 雙相不銹鋼的臨界點蝕溫度（CPT)雖較 C-276（00Cr16Ni69Mo16W4)為低，但較 904L（022Cr20Ni25Mo4.5Cu)和 316L 為高。下表為，在模擬常規(guī)電廠煙氣脫硫（FGD）的石灰漿液介質(zhì)中，022Cr25Ni7Mo4WCuN雙相鋼在鍛態(tài)的臨界縫隙腐蝕溫度（CCT）可達(dá)75℃，比超級奧氏體不銹鋼 254SMO（00Cr20Ni18Mo6CuN)還要高出10℃。

5. 磨蝕

  從S32760 雙相不銹鋼在煙氣脫硫泥漿泵介質(zhì)條件下的耐磨蝕試驗結(jié)果，可以看出 022Cr25Ni7Mo4WCuN 鋼的耐磨蝕性不僅優(yōu)于 316L ，而且還優(yōu)于第二代雙相不銹鋼 2205 （022Cr25Ni5Mo2N）和 鐵鎳基耐蝕合金 Incoloy 825 。在所試驗的條件下，僅有 22Cr 型雙相不銹鋼和超級雙相不銹鋼 022Cr25Ni7Mo4WCuN 的磨蝕損失并不隨著pH值變化而改變，而且只有 022Cr27Ni7Mo3.5WCuN 鋼的磨蝕損失是最低的。從上述結(jié)果可知 ，由于 S32760 超級雙相不銹鋼具有的高強(qiáng)度、高硬度、高耐蝕性，充分證明 022Cr25Ni7Mo4WCuN 鋼具有優(yōu)異的耐腐蝕性。

五、加工性能

  022Cr25Ni7Mo4WCuN 雙相不銹鋼的冷熱加工性能與 S32750 雙相不銹鋼相似，熱加工時需要適宜的熱加工（成型）溫度和冷卻速度，冷加工（成型）時需要較大的外力，適宜的冷變形量，當(dāng)大變形量時需要及時進(jìn)行中間熱處理。

六、焊接性能

 022Cr25Ni7Mo4WCuN可采用SMAW、GTAW和SAW方法進(jìn)行焊接，后感覺線能在0.5 ～1.5KJ/mm,層間溫度在≤150℃，焊后不需熱處理。

  022Cr25Ni7Mo4WCuN 鋼焊縫金屬的質(zhì)量要求一般要達(dá)到：-20℃低溫Ak值為28J，平均值為40J。硬度值為不大于28（HRC），能通過6%FeCl₃、35℃檢驗，不產(chǎn)生點蝕，注意需要控制焊縫中鐵素體量為35% ～60%，這樣就能獲得焊接性、成型性、耐腐蝕性和力學(xué)性能等均優(yōu)良的綜合性能。

七、熱處理工藝

  022Cr25Ni7Mo4WCuN 雙相不銹鋼適宜熱處理溫度為1000～1100℃，保溫后快冷，為了防止此鋼的金屬間相的析出，熱處理后的冷卻速率≥5000℃/h。

八、產(chǎn)品應(yīng)用

  022Cr25Ni7Mo4WCuN 雙相不銹鋼主要用于海上石油、天然氣開采，在電站煙氣脫硫、石化工程和化肥工業(yè)中，制造反應(yīng)器、容器、各種熱交換器以及管線、泵、閥等。