2205双相不锈钢表面起皮缺陷分析

2205双相不锈钢的性能及焊接工艺双相不锈钢2205是第二代双相不锈钢，也称为标准双相不锈钢，成分特点是超低碳、含氮。

2205双相不锈钢是目前应用最为普遍的双相不锈钢，该钢具有高强度、高抗疲劳强度、低温韧性、耐孔腐蚀性、对应力裂纹不敏感等优点，广泛应用于海洋工程、化学工程领域的大型容器、管道。

2205双相不锈钢与奥氏体不锈钢相比具有较好的力学性能、耐蚀性及价格优势。

菲律宾马利万斯电厂的海水淡化系统管道采用的就是2205双相不锈钢。

1.2 2205双相不锈钢化学成分2205双相不锈钢与最初的双相不锈钢相比，进一步提高氮的含量，增强在氯离子浓度较高的酸性介质中的耐应力腐蚀和抗点腐蚀性能。

氮是强烈的奥氏体形成元素，加入到双相不锈钢钟，既提高钢的强度且不明显损伤钢的韧性，又能延缓和抑制碳化物的析出，使其焊接性能得到了大大的改善。

1.3 2205双相不锈钢的组织特点2205双相不锈钢在室温下固溶体中奥氏体和铁素体约各占半数，兼有两相组织特征。

它保留了铁素体不锈钢导热系数小、耐点蚀、缝隙及氯化物应力腐蚀的特点、又具有奥氏体不锈钢韧性好、脆性转变温度较低、抗晶间腐蚀、力学性能和焊接性能好的优点。

1.4影响焊接性因素分析（1）冷却速度的影响2205双相不锈钢在正常供货状态下大约具有50”％的铁素体和大约50％的奥氏体，但经过焊接后，接头刚凝固时的组织为单相铁素体，奥氏体是在接头温度低于1300℃后由铁素体逆变为奥氏体产生的。

它的数量除了与化学成份有关外，主要取决于冷却速度，冷却速度对γ相数量影响很大(见图1)，快速冷却焊缝的组织中α相的比例可能会超过80％，致焊缝韧性下降，氢脆敏感性增加。

（2）氮含量的影响早期的双相不锈钢没有得到普及，主要原因之一就是热影响区中铁素体含量过高。

2205双相不锈钢通过Creq/Nieq的控制，特别是氮含量的提高，保证热影响区有足够的奥氏体以维持必要的相平衡，从而使焊接性能得到改善，2205双相不锈钢采用Ar+N2混合气体作为钨极氩弧焊的保护气体，通过改变混合气体中N2的分压来影响焊缝中的含氮量。

2021年第1期/第70卷工艺技术im双相不锈钢铸件热处理凹坑与氧化皮产生原因及改善措施马保斌，路琛，苏国宝(福建省大通互惠集团有限公司，福建漳州363999)摘要：某双相不锈钢ASTM A995-5A铸件由于其固溶化热处理温度相对较高（1140± 15 )丈，铸件在热处理炉体中长时间保温并随炉缓慢冷却，在热处理后发现铸件氧化较为严重，氧化皮最厚（热节部位）可达到3〜4 mm,且铸件表面存在明显的凹坑。

通过理论与试验相结合的方式对表面凹坑及氧化皮过厚的成因进行分析，提出在铸件表面刷涂一种高温抗氧化涂料的方案。

此方案的应用使铸件在热处理时产生的氧化皮减薄了，且避免了铸件因高温长时间的热处理而导致的Mo元素氧化与挥发而造成的凹坑，并在其后的生产中证明是切实可行的。

关键词：氧化皮；表面凹坑；抗氧化涂料；双相不锈钢作者简介：马保斌（1994-),男，工 程师，从事阀门铸钢技术相关工作。

电话：136****1801,E-m a il：183****3632@中图分类号：TG269文献标识码： B文章编号：1001-4977(2021) 01-0099-05A S T M A995-5A材料化学成分（质量分数）为：C矣0.03%、C r:24.0%~26.0%、N i:6.0%~8.0%、M o:4.0%~5.0%。

其抗孔蚀指数P R E N: Cr%+3.3M〇%+16N%>40,为铁素体+奥氏体的超级双相不锈钢。

我司在生产ASTM A995-5A材质铸件（以下简称5A铸件）时，其合金元素含量较高。

为使铸件碳化物（M7C3、M23Q j、氮化物（Cr2N)、金属间化合物（a相、X相）等在固溶化热处理时能完全溶入基体中，固溶化热处理的工艺参数设定为：保温温度：（1140 ± 15 )保温时间不小于3 h后炉冷至1 060丈，淬水。

由于热处理温度相对较高，且铸件在热处理炉体中长时间保温并随炉缓慢冷却，在热处理后发现铸件氧化较为严重，氧化皮最厚（热节部位）可达到3 ~4 m m,且铸件表面存在明显的凹坑。

2205双相不锈钢换热器管板开裂分析与思考孙滨【摘要】针对出现裂纹的2205双相不锈钢换热器,取样进行了元素、铁素体与硬度测试以及金相分析,结果表明:该换热器2205双相不锈钢管板开裂是由于组织中α铁素体含量偏低引起的氯化物应力腐蚀开裂.因此提出:使用2205双相不锈钢应具有严格的检验制度,避免具有缺陷的材料在产品中使用.另外,由于爆炸复合后需要进行消除应力退火处理,相当于对2205双相不锈钢进行时效处理,难以避免双相钢中σ相析出导致材料脆化,所以不建议使用2205双相不锈钢的复合板材料.【期刊名称】《石油化工腐蚀与防护》【年(卷),期】2015(032)005【总页数】3页(P33-35)【关键词】双相不锈钢;换热器;奥氏体;铁素体;应力腐蚀开裂【作者】孙滨【作者单位】兰州金峰包装制品有限公司,甘肃兰州730060【正文语种】中文双相不锈钢兼有奥氏体和铁素体不锈钢的特点，与铁素体不锈钢相比，其塑性、韧性更高，无室温脆性，且焊接性能显著提高，但是也保持了铁素体不锈钢的475 ℃脆性。

与奥氏体不锈钢相比，强度高、导热系数高且耐晶间腐蚀和耐氯化物应力腐蚀性能大幅度提高。

2205 双相不锈钢是所有双相不锈钢中应用最多的钢种，在石化行业也得到广泛的应用。

某炼油厂蒸馏装置常压塔顶循换热器采用2205 双相不锈钢制造，使用一周期(3 年)发现管板出现大量细小裂纹。

文章就此问题展开分析讨论，找出开裂原因和预防措施。

1 开裂情况该换热器是常压塔顶循第1 级换热器，管程介质是顶循油，压力0.92 MPa，入口温度138 ℃，出口温度119 ℃;壳程介质是原油，压力2.5 MPa，入口温度60 ℃，出口温度97 ℃。

换热器打开经冲洗后，宏观上看表面干净整洁(见图1)，放大观察可发现管板上存在很多细小裂纹，其放大50 倍照片见图2。

所有裂纹均处在管板母材上，焊接部位未发现裂纹。

2 理化检查2.1 元素、铁素体与硬度测试采用NITON XLT XRF 合金光谱仪对换热器管板合金元素测定，结果见表1。

2205双相不锈钢锻造失效分析一、引言1. 对双相不锈钢锻造材料的研究背景和意义2. 研究目的和方法3. 论文结构和内容简介二、双相不锈钢锻造材料的性能特点1. 双相结构和相比例的影响2. 机械性能、耐蚀性能和耐磨性能的特点3. 对锻造工艺的要求和影响因素三、锻造失效的症状和机理分析1. 失效症状和形态特点的描述和分析2. 失效机理的原理及其相关参数3. 影响失效的因素分析四、双相不锈钢锻造材料失效评价1. 失效评价指标及方法2. 实验设计和操作方法3. 失效评价结果的分析和解释五、双相不锈钢锻造材料失效防护措施1. 防范措施的分类和作用2. 针对不同失效类型的防护方案3. 正确维护和使用双相不锈钢锻造材料的建议六、结论1. 研究中的主要发现和结论2. 对未来的研究和实践的展望和建议第一章：引言1. 对双相不锈钢锻造材料的研究背景和意义随着工业化程度的不断提高，各种不锈钢材料的需求量也随之增加。

其中，双相不锈钢锻造材料以其良好的机械性能、优异的耐蚀性能和耐磨性能，被广泛用于化工、冶金、石化、海洋等领域。

但是，在实际应用过程中，双相不锈钢锻造材料也会出现各种失效问题，如拉伸断裂、冷脆断裂、应力腐蚀等，对生产和安全造成了很大的影响。

因此，研究双相不锈钢锻造材料失效机制和防护措施具有重要的理论和实践意义。

2. 研究目的和方法本文旨在通过对双相不锈钢锻造失效情况的分析，探究其失效机理和防护措施。

本文采用文献研究、实验分析等多种研究方法，结合实验数据，对双相不锈钢锻造材料失效机制进行探究，并提出相应的防护措施，以期提高双相不锈钢锻造材料的使用效率和安全性。

3. 论文结构和内容简介本文一共分为六个章节。

第一章为引言，介绍了双相不锈钢锻造材料的研究背景和意义，以及本文的研究目的和方法。

第二章为双相不锈钢锻造材料的性能特点，包括双相结构和相比例的影响、机械性能、耐蚀性能和耐磨性能的特点，以及对锻造工艺的要求和影响因素。

2205双相钢技术要求1.范围本技术条件适用于2205双相不锈钢材料在国内或国外的订货、检验和验收。

1．1本技术条件适用于2205双相不锈材料中钢板、薄钢板、钢带、钢棒、管件、法兰、锻件等材料。

也适用于2205双相不锈钢与碳钢复合钢板、2205双相不锈钢与碳钢锻件复合钢板等材料。

1．2材料应完全符合ASTM/ASME最新版本中有关条款，还应符合本技术条件的相应附加条款。

2．引用标准2．1 ASTM产品标准ASTM A182/ASME SA182M 锻制合金钢管道法兰、管配件、阀门和零件ASTM A240/ASME SA240M 压力容器用耐热及铬镍不锈钢板、薄板和钢带ASTM A264/ASME SA264M 不锈铬镍复合钢板、薄板和钢带ASTM A350/ASME SA350M 要求缺口韧性试验的管道部件用碳钢和低合金钢锻件ASTM A450/ASME SA450M 碳钢、铁素体合金钢和奥氏合金管子通用要求ASTM A479/ASME SA479M 锅炉和压力容器用不锈钢棒材和型材ASTM A480/ASME SA480M 轧制不锈钢耐热板、薄板和钢带的通用要求ASTM A484/ASTM SA484M 不锈钢棒材、钢胚及锻件通用要求ASTM A789/ASME SA789M 无缝和焊接铁素体/奥氏体不锈钢管（T）ASTM A790/ASME SA790M 无缝和焊接铁素体/奥氏体不锈钢管（P）ASTM A815/ASME SA815M 铁素体、铁素体/奥氏体及马氏体不锈钢管配2．2检验标准ASTM A262 不锈钢晶间腐蚀敏感性试验的推荐方法ASTM A370 钢制品力学性能试验方法和定义ASTM A751 钢制品化学分析方法、实验操作和术语ASTM E18 金属材料的洛氏硬度试验方法ASTM E10 金属材料布氏硬度试验ASTM E381 钢制品宏观侵蚀试验方法ASTM E45 确定夹杂物的实用规程ASTM A923 测定奥氏体/铁素体双相不锈钢有害金属化合物的试验方法ASTM E562 铁素体含量百分比测定ASTM G36 氯化物应力腐蚀开裂试验ASTM G48 不锈钢在铁的氯化物中抗孔蚀及缝隙腐蚀的试验方法4．检验双相不锈钢除应满足ASTM/ASME标准对有关产品（板、管、锻件、法兰、管件）的要求及以下材料的化学成份、机械性能、金相、耐腐蚀性能等还应满足本规定的如下要求：4．1化学成分4．1．1 2205双相钢的化学成分应符合A240/SA240、A789/SA789、A790/SA790、A182/SA182〈2205双相不锈钢的化学成分〉的要求，同时对有害元素按照有关标准进行控制。

2205双相不锈钢焊接和焊后热处理工艺研究摘要：采用了等离子弧焊（PAW）打底+钨极氩弧焊（TIG）盖面和等离子弧焊（PAW）打底+熔化极氩弧焊（MIG）盖面两种焊接工艺焊接2205双相不锈钢，并对焊接接头进行了固溶处理，对采用两种焊接工艺的焊件进行金相组织、铁素体-奥氏体两相比例、力学性能以及耐点腐蚀性检测。

结果表明，两种焊接工艺都可以保证焊接接头的各项性能均能满足技术要求，TIG焊盖面的焊接接头铁素体含量低于MIG 焊盖面，且冲击韧性也于优于MIG焊盖面，而MIG焊盖面的焊接接头的耐点腐蚀性能优于TIG焊盖面。

关键词：2205双相不锈钢TIG焊MIG焊力学性能点腐蚀一、引言双相不锈钢是由奥氏体和铁素体两相组成，当两相比例约为50％时，双相不锈钢将奥氏体不锈钢所具有的优良韧性和焊接性与铁素体不锈钢所有的较高强度和耐氯化物应力腐蚀性能结合在一起，使其兼具奥氏体不锈钢和铁素体不锈钢的优点。

2205双相不锈钢是20世纪70年代首先由瑞典研制成功，材料牌号为SAF2205，属于第二代双相不锈钢。

中国在80年代初开始研究相当SAF2205的00Cr22Ni5Mo3N双相不锈钢，它是一种典型的含N、超低碳、双相铁素体—奥氏体不锈钢，它具有较高的屈服强度（为奥氏体不锈钢的二倍）及良好的塑性，有良好的低温冲击性能，优良的耐应力腐蚀、晶间腐蚀、点腐蚀和缝隙腐蚀性能；与奥氏体不锈钢相比，具有导热系数大、线膨胀系数小、可焊性好、热裂倾向小、钢中含镍量较小、价格相对便宜等优点，使其广泛应用于化工、石油能源及海洋等领域，是目前应用最普遍的双相不锈钢材料。

本实验分别采用了两种不同焊接方法进行对比，在焊后对焊接接送进行了热处理，研究了焊接和热影响区组织及性能变化和奥氏体-铁素体相比例对其的影响。

二、实验材料和实验方法1、实验材料实验采用太原钢铁公司生的2205双相不锈钢，其化学成分和力学性能如表1和表2所示。

2205双相不锈钢试板的尺寸为160mm×320mm×10mm。

2205双相不锈钢的焊接不锈钢焊接易出现的缺陷：焊缝区的腐蚀：为防止其发生晶间腐蚀，首先要控制焊缝金属的化学成分。

主要是降低含碳量和添加足够的TI或NB；其次是控制焊缝隙的组织状态——即金相组织。

敏化区腐蚀：是指热影响区是峰值温度处于敏化温度区间内所发生的腐蚀。

刀状腐蚀：只出现在TI或NB类18-8的焊接接头中，并一定是发生器在紧邻焊缝过热区中。

焊接采取的措施：1.合理的选用焊材。

2.控制焊接的输入热能。

3.调整焊接程序。

4.缩短焊接电弧（焊接时尽量不要摆动防止合金元素烧损）5.合理调整焊缝位置在制定焊接参数时要考虑保证输入热在600~18000J/cm内，输入热的计算（J/cm）=电流（A）*电压（V）/焊接速度（cm/min）焊接层数焊条牌号规格D/mm电流I/A电压U/V速度Vcm/min极性1AVESTA2205AC/DC 3.2100~11023~259~11直流反接2AVESTA2205AC/DC 3.2100~11023~259~11直流反接清根AVESTA2205AC/DC 3.2100~11023~259~11直流反接根据标准节点法（ASTME562）对焊缝及执热影响区进行α相数测定。

焊接A体不锈钢与双相不锈钢的区别：不同点：焊接A不锈钢时要适当增加δ相的数量：打乱A的柱状结晶方向，从而避免产生贫Cr区贯穿于晶粒之间；δ相富Cr，而Cr在δ相中容易扩散，碳化铬在δ相内部边缘沉淀，由于供Cr条件好，不会在A晶粒间形成贫Cr层。

所以增加δ相有利于提高焊缝的抗晶间腐蚀能力。

在焊接双相不锈钢时要控制δ相的数量：由于双相不锈钢中δ相较多，如不控制其含量则会产生σ相脆化现象和δ相选择性腐蚀。

不锈钢焊接后：热影响区会出现敏化腐蚀，要控制输入热量，故最后一道焊缝要求焊接输入量要小、且安排在不与介质接触的一面。

双相不锈钢焊接后：要防止晶粒粗化和单相铁素体化。

故最后一道焊缝为了防止晶粒粗化及单相铁素体化，安排在与介质接触的一面。

2205双相不锈钢管耐应力腐蚀性能强的原因|204Cu 不锈钢代替304不锈钢2009-11-2 7:55:342205双相不锈钢管耐应力腐蚀性能强的原因|204Cu不锈钢代替304不锈钢与奥氏体型不锈钢相比，2205双相不锈钢具有强度高，对晶间腐蚀不敏感和较好的耐点腐蚀和耐缝隙腐蚀的能力，其中优良的耐应力腐蚀性能是开发该类钢种主要目的。

双相不锈钢耐应力腐蚀的基本原因，有下述几点:l)双相不锈钢的屈服强度比奥氏体不锈钢高，即产生表面滑移所需的应力水平较高，在相同的腐蚀环境中，由于双相不锈钢的表面膜因表面滑移而破坏的应力较大，即应力腐蚀裂纹较难以形成。

2)双相不锈钢中一般含有较高的铬、钼合金元素，而加人这些元素都能使不锈钢具有较好的耐点腐蚀性能，不会由于点腐蚀而发展成为应力腐蚀;而奥氏体不锈钢中不含钼或者含钼量少，其含铬量也不是很高，所以其耐点腐蚀能力较差，由点腐蚀扩展成孔蚀，成为应力腐蚀的起始点而导致应力腐蚀裂纹的延伸。

3)由于双相不锈钢的两个相的腐蚀电极电位不同，裂纹在不同相中和在相界的扩展机制不同，其中必有对裂纹扩展起阻止或抑制作用的阶段，此时应力腐蚀裂纹发展极慢。

4)在双相不锈钢应力腐蚀过程中，无论是铁素体相，还是奥氏体相，二者之中必有一个相对另外一个相在应力腐蚀裂纹的扩展中起到极化保护或机械屏障的阻挡作用，从而阻止了裂纹朝前发展的可能。

此外，两个相的晶体形而取向差异，使扩展中的裂纹频繁改变方向，从而大大地延长了应力腐蚀裂纹的扩展期。

从双相不锈钢形成的应力腐蚀裂纹形貌上看裂纹往往是分枝多，扩散无一定方向，走向弯曲，发展缓慢，可以证实上述的分析。

总之，相比例和相分布是影响双相不锈钢耐应力腐蚀的最主要因素。

开发廉价204Cu不锈钢代替304不锈钢304不锈钢管和204次Cu不锈钢在20世纪才进入合金钢这个古老系列中。

大约在1910年，在铁铬合金中添加镍，发明了奥氏体钢，通用的18-8型奥氏体钢成分含18%铬和8%镍。

2205双相不锈钢表面起皮缺陷分析双相不锈钢是一个集优良的耐腐蚀、高强度2205双相不锈钢NO．1板作为研究对象，并结合其冶炼-连铸-修磨-加热-高压水除鳞-粗轧-精轧-退火酸洗整个生产工艺，对2205双相不锈钢起皮缺陷采用扫描电镜和能谱分析方法进行观察，并通过对2205不锈钢板坯加热后进行金相组织、板坯热塑性、热轧板金相组织以及热轧板氧化铁皮结构的分析，找出该缺陷形成原因，对提高产品质量将会有重大意义。

和良好的焊接性能等诸多优异性能于一身的钢种。

2205双相不锈钢作为第二代双相不锈钢，被广泛应用于造纸、石油化工和海洋工程等领域［1－3］。

但是2205双相不锈钢在热轧生产过程［4－7］始终处于两相区，铁素体和奥氏体两相变形不中，协调导致热塑性较差影响其推广和应用。

由于起皮缺陷发生在退火酸洗后的NO．1板表面，而在热轧黑卷表面无法发现。

本文选用，尤其是NO．1板表面的缺陷发生率较高，且缺陷经研磨无法去除，严重11．1缺陷特征及检验分析起皮缺陷形貌2205双相不锈钢产生起皮缺陷的方向与带钢的轧制方向一致，在NO．1板两边部200mm内断续出现，中部没有，其尺寸较小，上表面发生较图1为2205起皮缺陷照片。

多，1．2扫描电镜和能谱分析图2为起皮缺陷的扫描电镜形貌。

从图2中可以看出，起皮缺陷处的显微形貌有明显的分层，而且疏松、不致密，有明显的脱落痕迹。

随着放大倍数的提高，边界处分层更加严重。

坑内组织细小，组织呈颗粒状，其他部位组织连续呈片状分如图2（b）所示。

布，图12205双相不锈钢起皮缺陷照片图2起皮缺陷的表面显微形貌图(SEM)B处的化学成分，表1为起皮缺陷中A、从表1中可以看出，A 处的Cr、O的质量分数明显高于B处，而B处的化学成分基本上与2205双相不锈未见异常。

钢基体化学成分相近，表1缺陷部位ABwFe41．4867．52缺陷区域的化学成分wCr27．9719．74wNi0．514．92wMo0．633．13wMn2．272．29%wO26．992．05从对起皮缺陷的扫描电镜和能谱分析来看，缺陷处氧化铁皮的成分和形态有明显的差别。