邵育和

[摘 要]论述双相不锈钢及其使用情况，重点罗列双相不锈钢在GB150.2-2011《压力容器》注意事项。

[关键词]压力容器、设计、GB 150、双相不锈钢

中图分类号：TG457.11 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2017）09-0330-01

1 前言

由于两相组织的特点双相不锈钢，通过正确控制化学成分和热处理工艺，使双相不锈钢兼有铁素体不锈钢和奥氏体不锈钢的优点，它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具有的较高强度和耐 氯化物应力腐蚀性能结合在一起，正是这些优越的性能使双相不锈钢作为可焊接的结构材料发展迅速，80年代以来已成为和马氏体型、奥氏体型和铁素体型不锈钢并列的一个钢类。

因而越来越被人们所重视。笔者拥有多年的压力容器设计制造经验，浅谈GB150.1～150.4-2011《压力容器》针对双相不锈钢规定和要求。

1.1 双相不锈钢介绍

双相不锈钢是指在其固溶组织中铁素体相与奥氏体相约各占一半，一般量少相的含量也需要达到30%。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。

性能特点：

（1）含钼双相不锈钢在低应力下有良好的耐氯化物应力腐蚀性能。一般18-8型奥氏体不锈钢在60°C以上中性氯化物溶液中容易发生应力腐蚀断裂，在微量氯化物及硫化氢工业介质中用这类不锈钢制造的热交换器、蒸发器等设备都存在着产生应力腐蚀断裂的倾向，而双相不锈钢却有良好的抵抗能力。

（2）含钼双相不锈钢有良好的耐孔蚀性能。在具有相同的孔蚀抗力当量值（PRE=Cr%+3.3Mo%+16N%）时，双相不锈钢与奥氏体不锈钢的临界孔蚀电位相仿。双相不锈钢与奥氏体不锈钢耐孔蚀性能与AISI 316L相当。含25%Cr的，尤其是含氮的高铬双相不锈钢的耐孔蚀和缝隙腐蚀性能超过了AISI 316L。

（3）具有良好的耐腐蚀疲劳和磨损腐蚀性能。在某些腐蚀介质的条件下，适用于制作泵、阀等动力设备。

（4）综合力学性能好。有较高的强度和疲劳强度，屈服强度是18-8型奥氏体不锈钢的2倍。固溶态的延伸率达到25%，韧性值AK（V型槽口）在100J以上。

（5）可焊性良好，热裂倾向小，一般焊前不需预热，焊后不需热处理，可与18-8型奥氏体不锈钢或碳钢等异种焊接。

我国新标准GB/T 20878-2007《不锈钢和耐热钢 牌号及化学成分》中加入了许多双相不锈钢牌号。如：14Cr18Ni11Si4AlTi、 022Cr19Ni5Mo3Si2N、12Cr21Ni5Ti。更多的牌号见标准。

另外：著名的2205双相钢相当于我国的022Cr23Ni5Mo3N.。

用途：

用于炼油、化肥、造纸、石油、代工等耐海水耐高温浓硝酸等热交换器和冷淋器及器件。

最后，一些网页甚至论文将双相不锈钢写作双向不锈钢是错误的。双相是指金相组织的有两种，而非方向的“向”。

1.2 GB150规定

选择压力容器受压元件用钢时必考虑容器使用条件（如设计温度、设计压力、介质特性和操作特点等）、材料的性能（力学性能、工艺性能、化学性能）、容器的制造工艺以及经济合理性。

双相不锈钢在GB150：设计压力：<10MPa； 设计温度：-20℃～+300℃。工作介质：不得用于危害程度高度、極度和易燃易爆介质。标准中虽然没有明确的写出，但各小段中已表明。（表1）

耐点蚀当量数（PRE）与不锈钢局部腐蚀能力成正比。从表中可以看出双相不锈钢耐点蚀当量数大于奥氏体不锈钢耐点蚀当量数，因此双相不锈钢耐点蚀能力优于奥氏体不锈钢。

另外规定：奥氏体-铁素体型（S2XXXX）钢板以固溶热处理状态交货。

奥氏体-铁素体型不锈钢及其配件锻件的焊接接头厚度大于16mm者，对于A类和B类焊接接头进行全部100%射线或超声检测。奥氏体-铁素体型不锈钢容器的对接和角接接头，对其表面进行磁粉或渗透检测。

除设计文件另有规定，奥氏体-铁素体型不锈钢的焊接接头可不进行热处理。

奥氏体-铁素体型不锈钢钢板除了要氧气转炉或者电炉冶炼还应当采用炉外精练工艺（制造工艺要求）。

GB150.2-2011材料部分增加了GB/T21832《奥氏体-铁素体型双相不锈钢焊接钢管》-3个焊接管S21953、S22253、22053；GB/T21833《奥氏体-铁素体型双相不锈钢无缝钢管》-4个无疑钢管S21953、S22253、S22053和S25073。及2个锻件S22253和S22053。

GB/T21832中的Ⅰ类和Ⅱ类钢管允许使用，但不得用于换热管。图样应上注明所选用的钢管类别。Ⅰ类钢管的许用应力可选用GB/T21833中的相应钢号无缝钢管的许用应力。

GB/T21832中Ⅵ类钢管仅用于换热管。图样上应注明钢管类别（Ⅵ类）钢管的外径允许偏差应按高级精度交货。该类钢管的使用规定如下：

（1）钢管应逐根进行涡流检测，对比样管人工缺陷应符合GB/T7735中验收等级B的规定。

（2）设计压力小于10.0MPa。

（3）不得用于毒性程度为极度或高度危害介质。

总结

设计的合理与否不仅牵涉到压力容器制造成本和运转费用而且直接关系到国家和人民生命、财产安全。笔者认为针对双相不锈钢应按铁素体成份来设计、选用，当然具体的工况应具体对待；如按化学成份来选用设计，这样设计才能更经济、合理。

文中因片副原因没有将GB150中对双相不锈钢的规定一一列出，仅罗列了部分规定。总之，在压力容器设计时，都应参照有关最新的国家标准和规范。

参考文献

[1] HG/T20581-2011《钢制化工容器材料选用规定》.

[2] 宜飞远.郭春义.双相不锈钢压力容器制造[J].化工装备技术。2007第28卷.6期.

[3] 刘鸿文.《材料力学》.第五版.

[4] 代培.压力容器设计中问题及措施探讨[J]中国科技博览.2012（31）：157.