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2507超级双相不锈钢性能规范

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SAF2205、SAF2507

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日期：2015/1/30 密级：B

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2205、2507双相不锈钢性能规范

双相不锈钢（Duplex Stainless Steel，简称DSS），指铁素体与奥氏体各约占50%，一般较少相的含量最少也需要达到30%的不锈钢。在含C较低的情况下，Cr含量在18%~28%，Ni含量在3%~10%。有些钢还含有Mo、Cu、Nb、Ti、N等合金元素。

该类钢兼有奥氏体和铁素体不锈钢的特点，与铁素体相比，塑性、韧性更高，无室温脆性，耐晶间腐蚀性能和焊接性能均显著提高，同时还保持有铁素体不锈钢的475℃脆性以及导热系数高，具有超塑性等特点。与奥氏体不锈钢相比，强度高且耐晶间腐蚀和耐氯化物应力腐蚀有明显提高。双相不锈钢具有优良的耐孔蚀性能，也是一种节镍不锈钢。

一、SAF2205、SAF2507双相不锈钢各国牌号对照表及常用标准

表

二、化学成分

表 化学成分

钢号 C≤ Mn≤ Si≤ S≤ P≤ Cr Ni Mo Cu≤ N

SAF2507

SAF2205

三、力学性能

SAF2507、SAF2205的力学性能，低温冲击性能，高温拉伸性能见表、表、表。

类别 国家 材料牌号 材料标准

国标 美标

SAF2507

超级

双相钢 中国 00Cr25Ni7Mo4N

管材：GB 13296-91、

GB/T 14976-2002、

GB/T 14975-2002

棒材：GB 1220-2007

板材：GB/T 3280-2007 管材：ASTM A789、ASTM A790、ASTM A1016、ASTM A999、ASTM A928

棒材：ASTM A276、ASTM A479、ASTM A484

板材：ASTM A240/A240M-05 美国 UNS S32750

瑞典 SAF2507

德国

双相钢 中国 00Cr22Ni5Mo3N

美国 UNS 31803/S32205

瑞典 SAF2205

德国

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表 在68 ºF的力学性能

表 低温冲击性能

温度ºF 室温 32 -4 -40 -76 -112 -148 -320

SAF2507 冲击能

ft·lbf 162 162 155 140 110 44 30 7

SAF2205

表 高温拉伸性能

SAF2507 SAF2205

温度/ºF 68 212 392 572 122 212 392 572

%残余变形的屈服强度/ksi 78 70 58 55 60 52 45 41

1%残余变形的屈服强度/ksi 91 77 65 61 - - - -

极限抗拉强度/ksi 113 101 94 94 96 90 83 81

四、热处理

1.交货前热处理要求

表 交货前热处理要求

牌号 温度 淬火

SAF2205 1020/℃-1100/℃ 在空气或水中迅速冷却

SAF2507 1025/℃-1125/℃ 在空气或水中迅速冷却

2.热加工

双相不锈钢应在（1875-2050）ºF之间的温度下进行热加工。然后在不低于1880ºF的温度下固溶退火并快速空淬或水淬。

宝钢关于该钢热变形行为的研究认为，在实际的工业生产中双相不锈钢可以选用的热加工温度为（1000-1200）℃。而国内研究发现，该钢低于1040℃加热时，钢中容易形成σ相，因此热加工时温度应大于1040℃。

必要时，双相不锈钢热加工成形后可进行固溶处理，一般选用温度为1050-1100℃。

SAF2205 SAF2507

极限抗拉强度/ksi ≥90（620MPa） ≥110（800 MPa）

%残余变形的屈服强度/ksi ≥65（450MPa） ≥80（550 MPa）

1%残余变形的屈服强度/ksi - ≥91

伸长率（2in）/% ≥25 ≥25

硬度，HRC ≥ ≥32

冲击能，ft·lbf - ≥74 SAF2205、SAF2507

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3.焊接性能

值得一提的是, 双相钢一般不进行焊后热处理

双相不锈钢的焊接性兼有奥氏体钢和铁素体钢各自的优点，并减少了其各自的不足之处。

1) 热裂纹的敏感性比奥氏体钢小得多。

2) 冷裂纹的敏感性比一般低合金高强钢也小得多。

3) 双相不锈钢焊接时主要问题不在焊缝，而在热影响区，因为在焊接热循环作用下，热影响区处于快冷非平衡态， 冷却后总是保留更多的铁素体，从而增大了腐蚀倾向和氢致裂纹（脆化）的敏感性。

4) 双相不锈钢焊接接头有析出δ相脆化的可能，δ相是Cr和Fe的金属间化合物，它的形成温度范围600-1000℃，不同钢种形成δ相的温度不同，如00Cr18Ni5Mo3Si2 钢在800-900℃，而双相不锈钢00Cr25Ni7Mo3CuN的在800-900℃，850℃时最敏感。形成δ相需经一定的时间，一般1-2 min萌生1-2 minδ相增多并长大。因此，焊接时应采用小热输入，快速冷却，消应力处理时应采用较低的温度，如550-600℃为宜。

5) 双相不锈钢含有50%的铁素体，同样也存在475℃脆性，但不如铁素体不锈钢那样敏感。双相钢中的铁素体在300-525℃之间长期保温会析出高铬α相，而在475℃最敏感，使双相钢发生脆化。由于α相析出时间较长，故对一般焊接影响不大，但应限制双相不锈钢的工作温度不高于250℃。

双相不锈钢的焊接件，由于工艺不当，一旦产生δ相或析出α相引起475℃脆性，则可采用固溶处理使之消除。

双相不锈钢的扩散氢含量不及奥氏体不锈钢，因此焊材中或周围环境中氢的质量浓度较高时，则会在焊接双相不锈钢时出现氢致裂纹和脆化。

五、特性

1.与奥氏体不锈钢相比，双相不锈钢具有如下优势：

1）屈服强度比奥氏体不锈钢高一倍多，且具有成型需要的足够的塑韧性。采用双相不锈钢制造储罐或压力容器的壁厚要比常用的奥氏体减少30-50%，有利于降低成本。

2）具有优异的耐应力腐蚀破裂的能力，即使是含合金量最低的双相不锈钢也有比奥氏体不锈钢更高的耐应力腐蚀破裂的能力，尤其在含氯离子的环境中。应力腐蚀是普通奥氏体不锈钢难以解决的突出问题。

3）在许多介质中应用最普遍的2205双相不锈钢的耐腐蚀性优于普通的316L奥氏体不锈钢，而超级双相不锈钢具有极高的耐腐蚀性。在一些介质中，如醋酸，甲酸等甚至可以取代高合金奥氏体不锈钢，乃至耐蚀合金。

4）具有良好的耐局部腐蚀性能，与合金含量相当的奥氏体不锈钢相比，它的耐磨损腐蚀和疲劳腐蚀性

SAF2205、SAF2507

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能都优于奥氏体不锈钢。

5）比奥氏体不锈钢的线膨胀系数低，和碳钢接近，适合与碳钢连接，具有重要的工程意义，如生产复合板或衬里等。

6）不论在动载或静载条件下，比奥氏体不锈钢具有更高的能量吸收能力，这对结构件应付突发事故如冲撞，爆炸等，双相不锈钢优势明显，有实际应用价值。

2.与铁素体不锈钢相比，双相不锈钢的优势如下 ：

1）综合力学性能尤其是塑韧性，不像铁素体不锈钢那样对脆性敏感。

2）除耐应力腐蚀性能外，其他耐局部腐蚀性能都优于铁素体不锈钢。

3）冷加工工艺性能和冷成型性能远优于铁素体不锈钢。

4）焊接性能也远优于铁素体不锈钢，一般焊前不需预热，焊后不需热处理。

5）应用范围较铁素体不锈钢宽。

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2507焊接工艺方法

2507焊接工艺方法

2507焊接工艺方法

引言：

2507不锈钢是一种具有优异耐腐蚀性能的高强度超级双相不锈钢。在许多工业领域中，2507不锈钢广泛应用于化工、石油、海洋、能源等领域。为了确保2507不锈钢焊接接头的质量和性能，正确选择和掌握适合的焊接工艺方法是至关重要的。

一、预热工艺

在焊接2507不锈钢之前，必须进行预热处理。预热温度的选择应根据具体情况而定，通常在100°C至200°C之间。预热的目的是降低焊接区域的硬化倾向，减少残余应力，并提高焊接接头的耐腐蚀性能。

二、焊接方法

1. TIG焊接（氩弧焊）

TIG焊接是最常用的2507不锈钢焊接方法之一。在TIG焊接过程中，使用纯钨电极和惰性气体（如氩气）作为保护气体。通过将填充材料（如2507焊丝）加入焊缝，实现焊接接头的连接。TIG焊接适用于薄板和小型焊接接头，具有焊缝整洁、熔合性好等优点。

2. MIG/MAG焊接

MIG/MAG焊接是一种半自动或全自动的焊接方法，适用于大型结构件的焊接。在MIG/MAG焊接过程中，通过连续送丝将2507焊丝输送到焊缝，同时使用惰性气体（如氩气）或活性气体（如混合气体）作为保护气体。MIG/MAG焊接速度快、焊接效率高，适用于对焊接速度有要求的工程项目。

3. 电弧焊

电弧焊是一种常用的手工焊接方法，适用于简单结构和较小规模的焊接接头。在电弧焊接过程中，通过电弧产生高温，使2507焊丝和基材熔化，并形成焊缝。电弧焊接操作简单，成本较低，但焊接速度较慢。

三、填充材料选择

选择适合的填充材料对于确保2507不锈钢焊接接头的质量至关重要。常用的填充材料有2507焊丝、2209焊丝等。填充材料的选择应根据实际情况和焊接要求进行，确保焊接接头具有良好的耐腐蚀性和机械性能。

四、焊后热处理

焊接完成后，还需要进行焊后热处理，以消除焊接过程中产生的残余应力，并提高焊接接头的性能。常用的焊后热处理方法有退火和固溶处理。退火可以提高焊接接头的韧性和耐腐蚀性，固溶处理可以提高接头的强度和硬度。

Q345R与SAF2507超级双相钢焊接及质量控制

Q345R与SAF2507超级双相钢焊接及质量控制

第 52 卷第 2 期2015 年 4 月化　工　设　备　与　管　道PROCESS EQUIPMENT & PIPINGVol. 52　No. 2Apr. 2015

Q345R钢是低合金高强度结构钢，是目前我国

用途最广、用量最大的压力容器专用钢材，具有良

好的综合力学性能和工艺性能，适合于重要的焊接

结构，特别是压力容器。SAF2507为超级双相钢，

具有铁素体和奥氏体的双重性，既具有铁素体不锈

钢的导热系数大、耐点蚀、缝隙腐蚀及氯化物应力

腐蚀的特点，又具有奥氏体不锈钢抗晶间腐蚀、力

学性能、焊接性能良好的特点。本文以Q345R δ=20

mm，SAF2507超级双相钢δ=20 mm为例，着重论述

Q345R与SAF2507超级双相钢焊接方法及保证焊接

质量的措施。

1 Q345R，SAF2507超级双相钢的特性分析

Q345R为低合金钢，焊接性良好。其化学成分

与力学性能如表1、表2所示。

SAF2507为超级双相钢，铬、镍、钼、氮含量较高，

耐蚀性较强与屈服强度高，兼具奥氏体不锈钢与铁素

体不锈钢特点，其化学成分与力学性能见表3、表4。

对比上述表格可得，SAF2507与Q345R虽然化Q345R与SAF2507超级双相钢焊接及质量控制

杨平平

（中石化集团南京化学工业有限公司化工机械厂，南京 210048）

摘 要：对国内应用较少、耐蚀性强的SAF2507超级双相钢的特点进行分析，对比Q345R与SAF2507焊接性，参考异种钢焊接，利用舍弗勒图选取合适焊材。针对Q345R与SAF2507超级双相钢焊接进行试验分析并归纳其焊接工艺，提出了防止缺陷产生的焊接方法和保证焊接质量的措施。关键词：Q345R； SAF2507；异种钢焊接；焊接质量；措施中文分类号：TQ 050.4+1；TH 142 文献标识码：A 文章编号：1009-3281（2015）02-0030-004

收稿日期：2014-07-25作者简介： 杨平平（1989—），男，江苏南京人，工程师。主要从事压力容器焊接工艺工作。学成分相差较大，但其伸长率相近，即其热膨胀性相

2507双相钢晶粒度

2507双相钢晶粒度

2507双相钢晶粒度

2507双相钢（Duplex 2507，UNS S32750）是一种超级双相不锈钢，具有高强度和良好的耐腐蚀性。它由铁素体和奥氏体两相组成，这种双相结构赋予其优异的机械性能和耐蚀性。

晶粒度是衡量金属材料微观结构的一个重要参数，它表示晶粒的大小。晶粒度对材料的力学性能（如强度、韧性、延展性等）和耐腐蚀性有显著影响。一般来说，细小的晶粒能提高材料的强度和韧性，但可能会降低其延展性。

2507双相钢的晶粒度取决于其热处理过程，特别是固溶处理和热变形过程。在适当的热处理条件下，可以获得细小且均匀的晶粒结构，从而提高2507双相钢的力学性能和耐腐蚀性。

然而，具体的晶粒度数值并不是一个固定的值，而是会根据材料的加工历史、热处理条件以及化学成分的变化而有所不同。因此，要了解特定2507双相钢样品的晶粒度，需要进行金相分析或其他微观结构表征方法。

总之，2507双相钢的晶粒度是其微观结构的一个重要特征，对其力学性能和耐腐蚀性有重要影响。通过适当的热处理可以获得理想的晶粒结构，从而优化材料的性能。

2507超级双相不锈钢的热变形行为

2507超级双相不锈钢的热变形行为

第３２卷第６期　・５０・２０１１年１２月　特殊钢　ＳＰＥＣＩＡＬ　ＳＴＥＥＬ　Ｖ０１．３２．Ｎｏ．６　Ｄｅｃｅｍｂｅｒ　２０１　１　２５０７超级双相不锈钢的热变形行为　王佳夫　刘丽丽　花福安　李建平　王国栋　（１东北大学轧制技术及连轧自动化国家重点实验室，沈阳１１０００４；２烟台宝钢钢管有限责任公司，烟台２６５５００）　摘要用ＭＭＳ一２００热模拟实验机对２５０７超级双相不锈钢（／％：０．０２２Ｃ、０．５８Ｓｉ、２５．３５Ｃｒ、７．１７Ｎｉ、４．０５Ｍｏ、　０．２８Ｎ）１２　ｍｍ热轧板在１　０００～１　１５０℃、应变速率０．Ｏ１～１Ｏ　ｓ　下进行了热压缩实验。实验结果表明，在应变速率　一定的条件下，变形温度越高，２５０７超级双相不锈钢峰值应力越低；在变形温度一定的条件下，峰值应力随着应变　速率的增加而增加。根据热变形方程计算得到压缩变形时的平均表观应力指数ｎ＝３．２５，热变形激活能Ｑ＝４６０　ｋＪ／ｍｏｌ。基于实验数据构建了２５０７超级双相不锈钢在相应变形条件下的热变形方程。　关键词　超级双相不锈钢　热变形　真应力一真应变激活能　Ｈ０ｔ　Ｄｅｆ０ｒｍａｔｉｏｎ　Ｂｅｈａｖｉｏｒ　０ｆ　２５０７　Ｓｕｐｅｒ　Ｄｕｐｌｅｘ　Ｓｔａｉｎｌｅｓｓ　Ｓｔｅｅｌ　Ｗａｎｇ　Ｊｉａｆｕ　，Ｌｉｕ　Ｌｉｌｉ　，Ｈｕａ　Ｆｕａｎ　，Ｌｉ　Ｊｉａｎｐｉｎｇ　ａｎｄ　Ｗａｎｇ　Ｇｕｏｄｏｎｇ　（１　Ｓｔａｔｅ　Ｋｅｙ　ｌａｂ　ｏｆ　Ｒｏｌｌｉｎｇ　ａｎｄ　Ａｕｔｏｍａｔｉｏｎ．Ｎｏｒｔｈｅａｓｔｅｒｎ　Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｓｈｅｎｙａｎｇ　１　１０００４；　２　Ｙａｎｔａｉ　Ｂａｏｓｔｅｅｌ　Ｐｉｐｅ　Ｃｏ　Ｌｔｄ．Ｙａｎｔａｉ　２６５５００）　Ａｂｓｔｒａｃｔ　Ｔｈｅ　ｈｏｔ　ｃｏｍｐｒｅｓｓｉｏｎ　ｔｅｓｔ　ｏｆ　１２　ｍｍ　ｈｏｔ　ｒｏｌｌｅｄ　ｓｈｅｅｔ　ｏｆ　２５０７　ｓｕｐｅｒ　ｄｕｐｌｅｘ　ｓｔａｉｎｌｅｓｓ　ｓｔｅｅｌ（／％：０．０２２Ｃ，　０．５８Ｓｉ，２５．３５Ｃｒ，７．１７Ｎｉ，４．０５Ｍｏ，０．２８Ｎ）ｗｉｔｈ　ｓｔｒａｉｎ　ｒａｔｅ　０．０１～１０　Ｓ～ａｔ　１　０００～１　１５０℃ｈａｓ　ｂｅｅｎ　ｃａｒｒｉｅｄ　ｏｕｔ　ｂｙ　ｕｓｉｎｇ　ＭＭＳ一２００　ｔｈｅｒｍａｌ—ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ　ｓｉｍｕｌａｔｏｒ．Ｔｅｓｔ　ｒｅｓｕｌｔｓ　ｓｈｏｗ　ｔｈａｔ　ａｔ　ｄｅｆｉｎｉｔｅ　ｓｔｒａｉｎ　ｒａｔｅ．ｗｉｔｈ　ｉｎｃｒｅａｓｉｎｇ　ｄｅｆｏｒｍａｔｉｏｎ　ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ　ｔｈｅ　ｐｅａｋ　ｓｔｒｅｓｓ　ｏｆ　２５０７　ｓｕｐｅｒ　ｄｕｐｌｅｘ　ｓｔａｉｎｌｅｓｓ　ｓｔｅｅｌ　ｄｅｃｒｅａｓｅｓ；ａｎｄ　ａｔ　ｄｅｆｉｎｉｔｅ　ｄｅｆｏｒｍａｔｉｏｎ　ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ，ｗｉｔｈ　ｉｎｃｒｅａｓｉｎｇ　ｓｔｒａｉｎ　ｒａｔｅ　ｔｈｅ　ｐｅａｋ　ｓｔｒｅｓｓ　ｉｎｃｒｅａｓｅｓ．Ｂａｓｅｄ　ｏｎ　ｔｈｅ　ｃｏｎｓｔｉｔｕｔｉｖｅ　ｅｑｕａｔｉｏｎ　ｆｏｒ　ｈｏｔ　ｄｅｆｏｒｍａｔｉｏｎ，ｔｈｅ　ｃａｌｃｕｌａｔｅｄ　ｈｏｔ　ｃｏｍｐｒｅｓｓｉｏｎ　ａｖｅｒａｇｅ　ａｐｐａｒｅｎｔ　ｓｔｒｅｓｓ　ｅｘｐｏｎｅｎｔ　ｎ＝３．２５．ａｎｄ　ｈｏｔ　ｄｅｆｏｒｍａｔｉｏｎ　ａｃｔｉｖａｔｉｏｎ　ｅｎｅｒｇｙ　Ｑ＝４６０　ｋＪ／ｍｏ１．Ａｃｃｏｒｄｉｎｇ　ｔｏ　ｔｅｓｔ　ｄａｄａ　ａ　ｈｏｔ　ｄｅ—　ｆｏｒｍａｔｉｏｎ　ｅｑｕａｔｉｏｎ　ｆｏｒ　２５０７　ｓｕｐｅｒ　ｄｕｐｌｅｘ　ｓｔａｉｎｌｅｓｓ　ｓｔｅｅｌ　ａｔ　ｃｏｒｒｅｓｐｏｎｄｉｎｇ　ｄｅｆｏｒｍａｔｉｏｎ　ｃｏｎｄｉｔｉｏｎ　ｉｓ　ｅｓｔａｂｌｉｓｈｅｄ．　Ｍａｔｅｒｉａｉ　Ｉｎｄｅｘ　Ｓｕｐｅｒ　Ｄｕｐｌｅｘ　Ｓｔａｉｎｌｅｓｓ　Ｓｔｅｅ１．Ｈｏｔ　Ｄｅｆｏｒｍａｔｉｏｎ，Ｔｒｕｅ　Ｓｔｒｅｓｓ．Ｔｒｕｅ　Ｓｔｒａｉｎ，Ａｃｔｉｖａｔｉｏｎ　Ｅｎｅｒｇｙ　超级双相不锈钢（ＳＤＳＳ）是指孔蚀抗力当量值　（ＰＲＥＮ）＞４０，含ｃｒ质量分数为２５％，高钼（＞　３．５％），高氮（０．２２％～０．３％）的钢。可适用于苛　刻的介质条件，具有良好的耐蚀与力学综合性能，可　与超级奥氏体不锈钢相媲美，应用于化工和海洋工　程等领域¨　。　双相不锈钢在高温轧制或锻造过程中，处于奥　氏体和铁素体两相区。两相在热变形时有不均匀的　应力和应变分布，导致双相不锈钢在热变形时容易　产生边部裂纹和表面裂纹　＇］Ｊ。目前关于普通双相　不锈钢的热变形方面研究的结论不尽相同　Ｊ。本　文针对２５０７超级双相不锈钢的热变形行为进行了　研究。　１实验材料与方法　实验所用材料来自太原钢铁（集团）有限公司　２５０７超级双相不锈钢（表１）。经过ＡＯＤ冶炼，生产　的连铸坯经热轧后得到１２　ｍｍ厚的板材，再固溶处　理，沿轧制方向机加工制成中８　ｍｍ×１５　ｍｍ的圆柱　形热模拟试样。　表１　实验２５０７超级双相不锈钢化学成分／％　Ｔａｂｌｅ　１　Ｃｈｅｍｉｃａｌ　ｃｏｍｐｏｓｉｔｉｏｎ　ｏｆ　ｔｅｓｔ　２５０７　ｓｕｐｅｒ　ｄｕｐｌｅｘ　ｓｔａｉｎｌｅｓｓ　ｓｔｅｅｌ／％　Ｃ　Ｓｉ　Ｍｎ　Ｃｒ　Ｎｉ　Ｍ０　Ｐ　Ｓ　Ｎ　０．０２２　０．５８　１．０３　２５．３５　７．１７　４．Ｏ５　０．０２７　０．００１　０．２８　实验采用高温单道次压缩实验，在ＭＭＳ．２００热　模拟实验机上进行。考虑到实验钢的高温塑性及析　出相对热加工变形的影响，用Ｔｈｅｒｍｏ—Ｃａｌｃ软件计算　了２５０７超级双相不锈钢在平衡状态下各相质量分　数随温度的变化关系（见图１）。由图１可以看出，　在１　０００　ｃＣ以下有明显的盯脆性相析出，选择热变　形温度须避开此温度区间。　具体实验工艺制度如下：将试样以１０℃／ｓ的速　度加热到ｌ　２５０℃，保温３００　Ｓ，然后以５℃／ｓ的速度　冷却到不同变形温度，保温２０　Ｓ以消除试样内部的　温度梯度，之后进行压缩变形，变形量为０．８。变形　速率分别为０．０１、０．１、１、１０　Ｓ～；变形温度分别为　１　０００、１　０５０、１　１００、１　１５０℃。　２实验结果与分析　２．１　真应力一