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00Cr25Ni7Mo4N

出处:按学科分类—工业技术 中国科学技术出版社《不锈钢实用手册》第778页(4631字)

00Cr25Ni7Mo4N钢是瑞典近年开发的超级双相不锈钢,商业牌号为SAF 2507,主要用于苛刻的介质,尤其是含氯的环境,如海水等。钢中的高铬、高钼和高氮的平衡成分设计,使钢具有很高的耐应力腐蚀,耐点蚀和耐缝隙腐蚀的性能,而且在有机酸和一定范围的无机酸中也有很低的腐蚀率。一些国家已纳入标准,如美国的UNS S32750,德国的DIN X2CrNiMoN 2574,瑞典的SS 2328等。美国机械工程学会也认可2507钢适用于ASME标准的锅炉和压力容器以及化工厂和炼油厂的管道标准。

(1)化学成分和显微组织

SAF 2507钢的典型化学成分见表4-78。

表4-78 SAF 2507超级双相不锈钢的化学成分,wt%

此钢经固溶处理后,两相a/γ比约为50/50。高温下两相组织比常规双相不锈钢要稳定,无疑对焊接HAZ有着重要的意义。

SAF 2507钢的TTT曲线见图4-60。

图4-60 SAF 2507双相不锈钢的TTT曲线

(2)力学性能

表4-79列出钢管和钢板的室温力学性能,表4-80为钢板的高温力学性能。图4-61为相应韧性为27J的时间-温度-相变曲线。有σ相和475℃两个脆性区。

表4-79 SAF 2507双相不锈钢的室温力学性能

表4-80 SAF 2507双相不锈钢的高温力学性能

图4-61 SAF 2507钢韧性为27J的时间-温度-相变曲线图

(3)耐蚀性

a.点蚀与缝隙腐蚀 几种超级双相不锈钢的耐点蚀当量(PRE)值见表4-81,在不同中性氯化物溶液中SAF 2507钢的CPT值见图4-2,比其他的双相不锈钢有更高的CPT值。按照ASTM G48A,G48B在6%FeCl3溶液中经24h试验后确定的CPT和CCT值如图4-62所示。SAF 2507钢有很好的耐点蚀和缝隙腐蚀性能。

表4-81 几种超级双相不锈钢平均成分的PRE值

PRE=%Cr+3.3×%Mo+16×%N

图4-62 SAF 2507钢与其他几种钢的临界点蚀和临界缝隙腐蚀温度

(6%FeCl3溶液,24h)

在600mV电位下和不同pH值的3%NaCl溶液中测定的几种钢对比的CPT值如图4-63所示。

图4-63 在不同pH值的3%NaCl溶液中的几种不锈钢的CPT值对比

(+600mV SCE,Sanicro28-00Cr27Ni31Mo3.5Cu)

b.应力腐蚀 图4-64是在高压釜的含氧(约8ppm)氯化物溶液中,SAF 2507钢与其他几种不锈钢的SCC试验结果,外加应力相当于在该温度下钢的屈服强度值,试验时间为1000h,低于曲线将不发生SCC。

图4-64 SAF 2507钢和其他几种不锈钢在含氧中性氯化物溶液中的应力腐蚀抗力

在H2S-Cl的环境中,按NACE TM01-77标准(通入饱和H2S的5%NaCl、0.5%HAC水溶液)进行应力腐蚀试验,结果见图4-65,外加应力小于90%拉伸强度时,SAF2507钢不发生SCC。NACEMR01-75列出此钢在酸性环境中,H2S分压低于0.01MPa时,使用温度可达232℃。但是,与在单一含氯化物的环境中相比,超级双相不锈钢在H2S-Cl中的耐SCC性能较高铬镍的奥氏体不锈钢为差,如远不如Sanicro28钢。

图4-65 在NACE室温溶液(NACE TM01-77)中SAF 2507钢的恒载荷应力腐蚀试验结果

c.晶间腐蚀 SAF 2507钢的含碳量通常小于0.02%,一般控制在0.015%,组织中未发现有碳化物的析出。因此,低碳含量以及铁素体相的存在使钢的敏化问题可以忽略。

d.均匀腐蚀 SAF 2507钢在一些有机酸和无机酸环境中具有良好的耐均匀腐蚀性,例如在甲酸和醋酸中可以和高合金奥氏体不锈钢相媲美。图4-66为该钢在50%HAC和不同浓度的HCOOH的沸腾溶液中的腐蚀率。图4-67为在不同浓度的HCOOH中的等腐蚀曲线图和图4-68为在不同浓度HAC中的等腐蚀曲线图,两图中的曲线代表0.1mm/a的腐蚀率。

图4-66 SAF 2507钢和其他不锈钢在50%HAC及不同浓度HCOOH混酸的沸腾溶液中的腐蚀速率

(试验时间1+3+3d)

25-7-4和22-5-3分别为SAF 2507和SAF 2205钢的代称;N08028-Sanicro 28;6Mo+N-00Cr20Ni18Mo6CuN

图4-67 SAF 2507钢和其他不锈钢在不同浓度HCOOH中的等腐蚀图

(腐蚀速率为0.1mm/a)

图4-68 SAF 2507钢在不同浓度HAC中的等腐蚀图(腐蚀速率为0.1mm/a)

(曲线阴影部分表示304L钢产生局部腐蚀,316L和25-7-4的曲线与介质的沸点相吻合)

在不同浓度H2SO4及含2000ppm Cl的H2SO4中的等腐蚀曲线图分别见图4-69、图4-70,在低浓度HCl中的等腐蚀曲线图见图4-71。从图中可看出:SAF 2507钢在这些腐蚀介质中都具有好的耐腐蚀性,虽然其使用还受到一定的局限。

图4-69 SAF 2507(25-7-4)钢及其他不锈钢在自然通气H2SO4中的等腐蚀图

(腐蚀速率0.1mm/a)

图4-70 在含有2000ppm Cl的H2SO4溶液中SAF 2507(25-7-4)钢与其他奥氏体不锈钢的等腐蚀图

(腐蚀速率0.1mm/a)

图4-71 SAF 2507(25-7-4)钢在不同浓度HC1中的等腐蚀图

(腐蚀速率为0.1mm/a)

e.磨损腐蚀 由于SAF 2507钢具有高硬度和高耐腐蚀性的良好结合性能,在带有高磨损性固体颗粒的流动介质或者是在高流速的介质中,该钢有良好的耐磨蚀性能。例如用于输送含砂的海水或是制造腐蚀介质中使用的泵及其他机械部件。图4-72示出SAF2507和6Mo+N奥氏体不锈钢在含有0.025%~0.25%砂粒和8.9~29.3m/s流速的合成海水中进行暴露试验后的相对质量失重速率。

图4-72 SAF 2507钢及6Mo+N奥氏体不锈钢在含有0.025%~0.25%砂粒和8.9~29.3m/s流速的合成海水中的相对质量失重速率(水温25℃)

(4)物理性能

见表4-84~4-88,图4-73。

图4-73 SAF 2507的线膨胀系数(20~100℃)

(5)焊接性能

SAF 2507钢可用GTAW,GMAW,SMAW和SAW等焊接方法进行焊接,所使用的焊接材料见表4-82。25.10.4L用于GTAW法焊接,25.10.4LR和25.10.4.LB用于手工焊接,当焊件有较高韧性要求时,多采用25.10.4.LB碱性焊条。异种钢焊接时采用的焊接材料见表4-83。

表4-82 SAF 2507钢使用焊接材料

表4-83 SAF 2507钢与异种钢焊接时使用的焊接材料

注:①Sanicro 60(焊丝)为Cr22Mo9Nb3.5Ni合金;

②Sanicro 60(焊条)为Cr21Mo9Nb3.5Ni合金。

建议使用的线能量:0.2~1.5kJ/mm,为避免快速冷却,厚板焊接一般采用上限值,薄板焊接多采用下限值,控制层间温度不得超过150℃。

GTAW法焊接时,采用纯氩或Ar+2%N2保护。

(6)冷、热加工性能

热成型温度范围有限,温度太低时,塑性较差的铁素体在变形区会严重开裂,温度过高时,铁素体过软也可能发生热撕裂,因此温度在控制中十分关键,SAF 2507的热成型(加工)温度范围为1200~1025℃。热加工后的工件需进行固溶水淬。双相不锈钢在固溶温度下非常软,若工件没有足够的支撑,会发生扭曲和变形,这对大口径薄壁管材十分重要,扭曲的产品再成型或矫直比奥氏体不锈钢困难。

SAF 2507钢在冷成型后,例如冷弯,一般变形量不超过10%~15%,不需要进行随后热处理,但是在苛刻的介质条件下或是冷变形量较大量,还是要进行1050~1120℃加热,随后空冷和水冷处理。

(7)用途

此钢用于含氯化物的苛刻介质,如化工、石化和制造等工业,例如含胺的20%NaOH溶液,含Cl及H2S介质,高浓度甲酸及无水醋酸等,普遍用于炼油、石化厂热交换器、海水冷凝器等。

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