双相钢2205(S31803)介绍
浅谈双相不锈钢S31803的焊接试验
浅谈双相不锈钢S31803的焊接试验摘要：本文分析了双相不锈钢的焊接性，试验了解双相不锈钢S31803的焊接特点，确定双相不锈钢S31803的焊接工艺。
关键词：双相不锈钢焊接接头冷却速度1 前言双相不锈钢是指不锈钢中既有奥氏体组织又有铁素体组织（铁素体与奥氏体各约占50%，较少相的含量最少也需要达到30%的不锈钢），与铁素体相比，塑性、韧性更高，无常温脆性，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的提高。
双相不锈钢具有优良的耐孔蚀性能，也是一种节镍不锈钢。
双相不锈钢可应用于石油化工设备、海水与废水处理设备、输油输气管线、造纸机械等工业领域，近年来也被研究用于桥梁承重结构领域，具有很好的发展前景。
2013年，翔鹭石化（漳州）有限公司精对苯二甲酸（PTA）二期项目主工艺装置安装工程中首次焊接双相不锈钢管道，该双相不锈钢的牌号为S31803。
施工前，为保证S31803的焊接质量，充分了解S31803的性能特点，对S31803进行了大量的焊接试验，通过试验，了解和掌握了该不锈钢的焊接特点，在此将予以论述。
2 简介S31803双相不锈钢，它是一种含氮的超低碳不锈钢，与第一代双相不锈钢相比，C含量降低了，Mo的含量提高了，同时加入了奥氏体形成元素N,N元素可以促使双相不锈钢焊接接头中单相铁素体在冷却过程中会形成适量的奥氏体，使焊接接头的铁素体组织与奥氏体组织的比例趋于平衡，这样既可改善双相不锈钢焊接热影响区的塑性和韧性，又确保了双相不锈钢的抗应力腐蚀，点蚀的能力。
S31803双相不锈钢中铁素体含量一般在 40%～50%之间，其余组织为奥氏体。
S31803双相不锈钢的化学成分及力学性能见表1为了保证焊接质量，控制焊接接头热影响区的组织和性能，我们采用非熔化极惰性气体保护焊丝打底，电弧焊填充盖面进行S31803的焊接。
2205与F51及S31803双相钢成份与机械性能对照
2205与F51及S31803双相钢成份与机械性能对照-CAL-FENGHAI-(2020YEAR-YICAI)_JINGBIAN2205/ F51/S31803双相不锈钢化学成份技术标准双相不锈钢是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着提高，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。
主要应用在酸性油、气井生产。
多数情况代替304L，316L。
苏州双金实业有限公司(原苏州不锈钢材料厂)隶属于苏州双金集团,公司成立于1992年,现占地50000多平米,总投资1亿多元,公司专业从事不锈钢、合金钢及其他特殊钢材料及铸锻件的生产与研发。
公司装备有一整套包括15吨中频炉、EF、LF、VD、AOD等炼钢设备，经过多年努力，主要生产不锈钢合金钢钢锭、圆钢、管坯、方钢、锻件、光亮棒等产品。
生产材质：303、303Cu、304L、316L、310S、630、416、430、431、2205、2507、F6NM、440C、9Cr18、9Cr18Mo、17-4PH。
合金钢材料优势：T1、T5、T91、T11、09CrCuSb、16Mo3、415H、10MoWvNb。
核电材料：Z2CN18-10、Z6CN18-10、Z2CND17-12、X6CrNiCu17-04、2205、2507；不锈钢光亮棒：303、416、430、430F、630、17-4PH、2205、2507等。
2。
双相不锈钢材料牌号
双相不锈钢材料牌号
双相不锈钢是一种具有良好耐腐蚀性能和高强度的不锈钢材料。
常见的双相不锈钢材料牌号包括：
1. 2205：常用的双相不锈钢材料，含有22%铬和5%镍，并添
加了3%钼。
具有较高的强度和耐蚀性，能够在广泛的工业应
用中使用。
2. S31803：双相不锈钢的一种标准牌号，含有18-20%铬和4-6%镍。
具有较高的耐腐蚀性和强度，常用于化工、海洋工程
和石油行业。
3. S32205：与S31803相似的双相不锈钢材料，含有22%铬和5%镍。
具有优异的耐腐蚀性和机械性能，广泛应用于海洋工程、化工和食品加工等领域。
4. 2507：高合金双相不锈钢，含有25%铬和7%镍，添加了4%钼和0.25%氮等合金元素。
具有较高的抗腐蚀性能和耐久性，
常用于海洋工程、石油勘探和化工设备等。
这些双相不锈钢材料牌号多数基于AISI（美国钢铁协会）标
准命名，其他国家或地区也有类似的命名体系。
不同牌号的双相不锈钢具有不同的化学成分和性能，选择合适的牌号应根据具体应用需求。
双向不锈管UNS S31803
00Cr22Ni5Mo3N中文名00Cr22Ni5Mo3N碳(C)≤0.03锰(Mn)≤2.0镍(Ni)5.0～6.01简介2化学成分1简介瑞典继开发了3RE60双相不锈钢之后，又针对油气工业管线用材首先开发出了SAF2205钢，纳入了ASTM A789，A790，A240，A276等标准，美国牌号为UNSS31803；20世纪80年代以后，各国相继开发类似钢种，并纳入标准。
德国有W-Nr.1.4462，DIN X2Gr-NiMoN2253，法国有Z2CND-22-05-03，瑞典有SS2377，英国有BS318S13等。
SAF2205钢自70年代后期开始用于油气管线，这是最早使用在这方面的双相不锈钢，为了改进相的平衡和避免有害相的析出，近年从UNS S31803钢又派生出UNS S32205，后者具有更窄的区间，ASTM专门为这两个钢制订了冶金产品有害金属间相的检验标准(ASTM A923-98)。
中国在20世纪80年代也开始研制相当SAF2205钢的00Cr22Ni5Mo3N双相不锈钢，它在中性氯化物溶液和H2S中的耐应力腐蚀性能优于304L、316L奥氏体不锈钢及18-5Mo型双相不锈钢。
可进行冷、热加工及成型，焊接性良好，该钢适用作结构材料，是目前世界在双相不锈钢中应用最普遍的牌号。
2化学成分00Cr22Ni5Mo3N化学成分：硅(Si)≤1.0,磷(P)≤0.03,硫(S)≤0.02,铬(Cr) 21.0～23.0,氮(N)0.12～0.20,钼(Mo)2.75～3.253使用的焊材使用焊材: 双相不锈钢S31803 焊丝ER2209/ER2594 焊条E2209-17 /E2594-17。
2205美标牌号对照中国标准
2205美标牌号对照我国标准1. 美标牌号概述美标牌号是美国材料和试验协会（ASTM）制定的一套材料标准代号，它由字母和数字组成，用来表示不同材料的化学成分、物理性质及机械性能。
在美国及全球范围内，美标牌号被广泛应用于各个领域的材料选择和设计中，对于进口和出口商品的验证和监管也具有重要意义。
2. 2205不锈钢的美标牌号2205不锈钢是一种双相不锈钢，具有较高的抗拉强度和耐腐蚀性能，主要用于化工、石油、制药、食品加工等行业。
在美国ASTM标准中，2205不锈钢的牌号为S31803/S32205，分别代表两种不同的化学成分和机械性能，是双相不锈钢中较为常用的牌号之一。
3. 2205不锈钢的我国标准对照根据《我国不锈钢及耐热合金标准》（GB/T20878-2007）的规定，2205不锈钢的我国标准牌号为022Cr23Ni5Mo3N，对应于ASTM标准中的S31803/S32205。
通过对比两国材料标准的对照，我们可以更好地了解2205不锈钢在不同国家的命名和性能要求，为材料选择和工程设计提供参考。
4. 2205不锈钢的化学成分2205不锈钢的化学成分主要包括铬、镍、钼和氮等元素，其具体含量需符合标准规定。
美国ASTM标准和我国GB/T标准对于2205不锈钢的化学成分要求基本一致，但在具体元素含量和公差范围上有所差异。
5. 2205不锈钢的机械性能除了化学成分，2205不锈钢的机械性能也是关键指标之一。
抗拉强度、屈服强度、延伸率、硬度等性能对于材料的使用和加工有着重要影响。
美标和我国标准也对2205不锈钢的机械性能进行了详细规定，以确保材料的可靠性和稳定性。
6. 2205不锈钢的应用及前景作为双相不锈钢的代表之一，2205不锈钢具有优良的耐腐蚀性能和高强度，适用于各种恶劣环境和高要求的工程领域。
在化工、海洋工程、能源、建筑等行业中有着广泛的应用前景，随着技术的不断进步，2205不锈钢的应用范围也将不断扩大。
F51双相钢
材料牌号：F51双相钢美国牌号：S31803瑞典牌号：2205德国牌号：1.4462中国牌号：00Cr22Ni5Mo3N，F51一、 F51（2205，S318031，1.4462）双相不锈钢概述：F51（2205，S318031，1.4462）双相钢是2000年成功研究开发的新产品，F51双相钢是一种加氮的双相不锈钢（简称双相钢），F51双相钢是由21%铬2.5%钼及4.5%镍氮合金构成的复式不锈钢。
现国内F51双相钢产品种类有焊管、无缝管，钢板、棒材、锻材、带材等。
早期的双相不锈钢可以耐中等强度的均匀腐蚀和氯应力腐蚀断裂，但是在焊接情况下使用时，其性能会大大降低。
为了改善这种情况，氮就加入了F51双相钢，这样不仅使耐腐蚀性能上升，而且焊接使用情况也很良好。
它具有高强度、良好的冲击韧性以及良好的整体和局部的抗应力腐蚀能力。
F51双相钢的屈服强度是奥氏体不锈钢的两倍，这一特性使设计者在设计产品时减轻重量，让这种合金比316，317L更具有价格优势。
这种合金特别适用于-50°F/+600°F 温度范围内。
超出这一温度范围的应用，也可考虑这种合金，但是有一些限制，尤其是应用于焊接结构的时候。
由于2205双相钢特殊的性能特色，应用范围很广，至今是双相钢中大量使用最多的一个牌号。
二、F51（2205，S318031，1.4462）双相不锈钢化学成分：见表-1：表-1 %三、F51（2205，S318031，1.4462）双相不锈钢物理和机械性能：1、F51（2205，S318031，1.4462）双相钢密度：8.0g/cm3。
2、F51（2205，S318031，1.4462）双相钢抗拉强度：σb≥620Mpa。
3、F51（2205，S318031，1.4462）双相钢屈服强度：σ0.2≥450Mpa4、F51（2205，S318031，1.4462）双相钢延伸率：δ≥25%。
四、F51（2205，S318031，1.4462）双相不锈钢抗腐蚀能力：1、均匀腐蚀：由于F51双相钢铬含量（22%），钼（3%）及氮含量（0.18%），F51的抗腐蚀特性在大多数环境下优于316L和317L。
双相不锈钢2205
双相不锈钢2205双相不锈钢2205由瑞典AvestaPolarit公司生产,商业牌号是2205CodePlusTow,已纳入ASTM和ASME的A240和A480中,UNS编号为S32205,属于第二代双相不锈钢。
2205CodePlusTow与UNS编号为S31803的同种双相不锈钢2205有所不同,它提高了氮含量的下限,并通过有害金属相析出测试。
2205CodePlusTow具有更高的强度、耐蚀性和焊后冶金稳定性,焊接接头易于获得平衡的两相组织,高氮含量更有效抑制有害金属相的析出,这对焊接是非常有利的。
1 材料特性1.1 成分特点第二代双相不锈钢一般称为标准双相不锈钢,成分特点是超低碳、含氮,其典型成分为22%Cr+5%Ni+0.17%N(见表1)。
与第一代双相不锈钢相比,2205进一步提高氮含量,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蚀性能。
氮是强烈的奥氏体形成元素,加入到双相不锈钢中,既提高钢的强度且不显著损伤钢的塑韧性,又能抑制碳化物析出和延缓σ相形成。
1.2 组织特点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(双相不锈钢2205铁素体含量应为30%～55%,典型值是45%左右),兼有两相组织特征,见图1。
它保留了铁素体不锈钢导热系数大、线膨胀系数小、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。
图1 2205DSS 板材典型显微组织1.3 性能特点在性能上的突出表现是屈服强度高和耐应力腐蚀。
双相不锈钢比奥氏体不锈钢的屈服强度高近1倍,同样的压力等级条件下,可以节约材料。
比奥氏体不锈钢的线性热膨胀系数低,与低碳钢接近。
使得双相不锈钢与碳钢的连接较为合适,这有很大的工程意义。
锻压及冷冲成型性不如奥氏体不锈钢。
双相不锈钢2205的机械性能见表2。
2 焊接性[1]双相不锈钢2205具有良好的焊接性,焊接冷裂纹和热裂纹的敏感性都较小。
2205的化学成分
双相不锈钢2205(00Cr22Ni5Mo3N,S31803)的化学成份%牌号C≤Mn≤P≤S≤Si≤Ni Cr Mo N2205 0.030 2.0 0.03 0.02 1.0 4.5-6.5 21-23 2.5-3.5 0.08-0.2 双相不锈钢2205(00Cr22Ni5Mo3N,S31803)的机械性能牌号温度/状态屈服强度σb≥(ksi)抗拉强度σ0.2≥(ksi)伸长率δ标距2in或50mm(或4D）,≥,%2205的板70oC/退火75 105 352205的板200oC/退火50 902205的板400oC/退火45 802205的板600oC/退火40 79双相不锈钢2205的用途：用于炼油, 化肥,造纸,石油,化工等耐海水耐高温浓硝酸等的热交换器和冷淋器及器件一般属性2205双相不锈钢是由22%铬,3%钼及5-6%镍氮构成的双相不锈钢。
它具有高强度、良好的冲击韧性以及良好的整体和局部的抗应力腐蚀能力。
抗腐蚀能力均匀腐蚀由于铬含量（22%），钼（3%）及氮含量（0.18%）,2205的抗腐蚀特性在大多数环境下优于316L和317L。
局部抗腐蚀2205中铬、钼及氮的含量使其在氧化性及酸性的溶液中, 对点腐蚀及隙腐蚀具有很强的抵抗能力。
在含2000ppm 氯化物的硫酸溶液中的腐蚀曲线4 mpy (0.1 mm/yr)抗应力腐蚀不锈钢的双相微观结构有助于提高不锈钢的抗应力腐蚀龟裂能力。
在一定的温度、应张力、氧气及氯化物存在的情况下,奥氏体不锈钢会发生氯化物应力腐蚀。
由于这些条件不易控制，因此304L、316L和317L的使用在这方面受到限制。
抗腐蚀疲劳2205 合金的高强度及抗腐蚀能力使其具有很高的抗腐蚀疲劳强度。
加工设备易受腐蚀环境和加载循环的影响，2205的特性非常适合这样的应用。
采用AvestaPolarit 蚀损电池测得1M NaCl 中蚀损临界温度。
在10% FeCl3·6H2O中的隙腐蚀临界温度湿处理磷酸中的均匀腐蚀腐蚀率, ipy等级溶液A, 1401/4F溶液B, 1201/4F2205 3.1 3.9316L >200 >200904L 47 6.3成份, wt %P2O5HCl HF H2SO4Fe2O3Sol A 54.0 0.06 1.1 4.1 0.27Sol B 27.5 0.34 1.3 1.72 0.4应力腐蚀龟裂(p=通过F=未通过)化学成分平均值(重量%)机械特性室温下机械特性高温下抗拉性能物理特性结构2205 的化学成分在经过1900°/1922°F (1040°/1080°C)固熔退火处理后,可获得理想的微观结构50 α / 50 γ 。
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等.
4.双相不锈钢的发展动向
值得关注的是低合金含锰双相不锈钢的开发.近十年来有关国家如美国，南非等研究以
锰
代镍双相不锈钢的开发，但除铸件外，所开发的新钢种多具有介稳的奥氏体，藉冷变形后马氏
体
的转变 提高强度，很难作焊接件使用，也很难适应某些环境，例如会产生应力腐蚀的环境，这
样
使用很局限.近年瑞典开发的低锰低镍双相不锈钢则比较成熟，目标明确，为了节镍以取代用
途
很广的304,甚至可能代替价格与304相当，目前使用并不广的2304双相不锈钢，具有实际推
广的
价值，值得注意.
瑞典Avesta Polarit AB开发的LDX2101双相不锈钢％Cr, 5%Mn, %Ni, %N）
PREN值〉40
（探PREN耐孔蚀指数PREN=Cr%+Mo%+18N%）
低合金型UNS S32304不含钼,在耐应力腐蚀方面可代替AISI304或316使用.
中合金型UNS S31803的耐蚀性能介于AISI 316L和6%Mo+噢氏体不锈钢之间.
高合金型，一般含25%Cr,还含有钼和氮，有的还含有铜和钨,这类钢的耐蚀性能高于22%Cr
3
高合金型
S32550
25
6
3
2
超级DSS
S32750
25
7
4
从表中可以看岀：S32205是由S31803派生岀的钢种，在ASTM A 240/240M-99a标准中
是在
1999年才纳标的，它的Cr、Mo和N元素的区间都比较窄，容易达到相的平衡（即两相约各占一 半）
,改善了钢的强度，耐腐蚀性和焊接性能，多用于性能要求较高和需要焊接的材料，如油气管
>(MPa)
伸长率S
标距2in或50mm或4D),
2205的板
70o C/退火
75
105
35
2205的板
200o C/退火
50
90
2205的板
400o C/退火
45
80
2205的板
600o C/退火
40
79
双相不锈钢2205的用途：用于炼油，化肥，造纸,石油，化工 等耐海水耐高温浓硝酸等的热
交换器和冷淋器及器件
的
双相不锈钢.
超级双相不锈钢型，含高钼和氮，有的也含钨和铜，可适用于苛刻的介质条件，具有良好
的
耐腐蚀与力学综合性能，可与超级奥氏体不锈钢相比美.
代表牌号的主要化学成分
双相不锈钢化学成分，％
类型
UNS牌号
C
Cr
Ni
Mo
Cu
低合金型
S32304
23
4
中合金型
S31803
22
5
3
中合金型
S32205
22
5
双相不锈钢的主要代表牌号
DSS一般可分为四类：
低合金型--代表牌号是UNS S32304()
PREN值24〜25
中合金型--代表牌号是UNS S31803(),
PREN值32〜33
高合金型--标准牌号有UNS S32550(),
PREN值38〜39
超级双相不锈钢型--标准牌号有UNS S32750()
双相不锈钢2205(00Cr22Ni5Mo3N,1803)介绍
双相不锈钢2205(00Cr22Ni5Mo3N,S31803)的化学成份%
牌号
:
Mn
P
S
Si
Ni
Cr
Mo
N
2205
双相不锈钢2205(00Cr22Ni5Mo3N,S31803)的机械性能
牌号
温度/状态
屈服强度(T
>(MPa)
抗拉强度(T