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閥門材質(zhì)F51雙相不銹鋼優(yōu)異性能
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之前介紹超低溫截止閥選型，現(xiàn)在介紹閥門材質(zhì)F51雙相不銹鋼優(yōu)異性能雙相不銹鋼以其優(yōu)良的耐腐蝕、高強(qiáng)度和易于加工制造等優(yōu)異性能，在諸多領(lǐng)域中替代奧氏體不銹鋼，市場(chǎng)前景十分廣闊. 世界上雙相不銹鋼的年產(chǎn)量大約僅占不銹鋼總產(chǎn)量的１％。自１９９０年以來，雙相不銹鋼的年增長(zhǎng)率已接近１７％，年產(chǎn)量從１９９０年的２．４萬噸增加到１９９９年的１１萬噸。其產(chǎn)品分布為熱軋板（占總產(chǎn)量的７１％），用來制造焊管（占雙相不銹鋼應(yīng)用的６％）的容器；冷軋板占１４％，無縫管占８％.
閥門材質(zhì)F51雙相不銹鋼優(yōu)異性能雙相鋼作為20世紀(jì)后期發(fā)展起來的新型鋼種,由于材料本身的固有特點(diǎn),已被廣泛應(yīng)用于各個(gè)領(lǐng)域,在泵閥領(lǐng)域的應(yīng)用也收到了可喜的效果。我公司近幾年成功地開發(fā)了雙相鋼閥門,通過國(guó)內(nèi)幾家新建和改造項(xiàng)目的使用,用戶十分滿意。本文就從幾個(gè)方面談一談雙相鋼閥門特點(diǎn)及應(yīng)用。雙相不銹鋼概念、分類和牌號(hào),并對(duì)雙相不銹鋼的優(yōu)特點(diǎn)和缺點(diǎn)進(jìn)行了綜述,著重講述了幾種雙相不銹鋼的性能及在調(diào)節(jié)閥領(lǐng)域的應(yīng)用情況。雙相不銹鋼閥門所具有的優(yōu)良的性能是由其材料的性能和閥門本身的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)所決定的，因此，我們先了解一下雙相鋼材料的特點(diǎn)：所謂“雙相不銹鋼”是在其固溶組織中鐵素體相和奧氏體相大約各占一半．一般少量相也不低于30％。雙相不銹鋼由于在其組織中存在鐵素體和奧氏體．因此它具備鐵素體不銹鋼所具有的較高強(qiáng)度、耐氯化物應(yīng)力腐蝕性能和奧氏體不銹鋼所具有的優(yōu)良韌性和焊接性能的優(yōu)點(diǎn)．其主要性能特點(diǎn)如下：(1)含鉬雙相不銹鋼在低應(yīng)力下有良好的耐氯化物應(yīng)力腐蝕性能。
(2)含鉬雙相不銹鋼有良好的耐孔蝕性能。
在具有相同的孔蝕抗力當(dāng)量值(PRE=Cr％+3．3xMo％+16xN％)時(shí)．
雙 相不銹鋼與奧氏體不銹鋼的臨界孔蝕電位相仿。雙相不銹鋼與奧氏體不銹鋼耐孔蝕性能與ANSI 316L相當(dāng)。
含25％Cr的．尤其是含氮的高鉻雙相不銹鋼的耐孔蝕和縫隙腐蝕性能超過了ANSI316L。
(3)具有良好的耐腐蝕疲勞和磨損腐蝕性能。
(4)綜合力學(xué)性能好。有較高的強(qiáng)度和疲勞強(qiáng)度。屈服強(qiáng)度是18—8型奧氏體不銹鋼的2倍。固溶態(tài)的延伸率達(dá)到 25％，韌性值A(chǔ)k(V型槽口)在100J以上。
(5)可焊性良好。熱裂傾向小。一般焊前不需要預(yù)熱。焊后不需要熱處理?？膳c18—8型奧氏體不銹鋼或碳鋼等異種焊接。
(6)含低鉻(18％Cr)的雙相不銹鋼熱加工溫度范圍比18—8型奧氏體不銹鋼熱加工范圍寬?？沽π?。
(7)冷JJD-r時(shí)比18—8型奧氏體不銹鋼加工硬化效應(yīng)大。在管、板承受變形初期，需施加較大應(yīng)力才能變形。
(8)與奧氏體不銹鋼相比，導(dǎo)熱系數(shù)大．線膨脹系數(shù)小。
(9)有高鉻鐵素體不銹鋼的各種脆性傾向。不宜用在高于300℃的工作條件。我公司目前選用的是上海大隆和遼化特 鋼生產(chǎn)的2205型雙相不銹鋼．與尿素級(jí)316L奧氏體不銹鋼進(jìn)行對(duì)比試驗(yàn)。對(duì)比試驗(yàn)結(jié)果見表l一表4。從化學(xué)成分上看，明顯的是Ni含量的不同， 316L(尿素級(jí))是00Cr22Ni5M03N的近2．4倍。
從上述結(jié)果看出，00Cr22Ni5M03N鋼強(qiáng)度高于316L鋼，屈服強(qiáng)度約是其2倍，布氏硬度是其1．5倍。表3低倍組織比較為了驗(yàn)證該鋼的耐腐蝕性能水平．根據(jù)Stamicarbon對(duì)316L(尿素級(jí))的驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行了00Cr22Ni5M03N鋼和316L鋼(尿素級(jí))對(duì)比實(shí)驗(yàn)。其試樣均為固溶態(tài)，在(65±0．2)％HNO，沸騰溶液中試驗(yàn)5周期，每周期48h，其結(jié)果見表4。表4耐晶間腐蝕性能對(duì)比休氏法(Huey)是作為尿素用材耐蝕性和各國(guó)通用的一個(gè)主要檢驗(yàn)方法。這個(gè)方法要求很嚴(yán)格。一般化學(xué)成分控制不當(dāng)，鋼的冶金質(zhì)量不好。很難通過此法。316L(尿素級(jí))規(guī)定5個(gè)周期平均腐蝕量≤3．3汕m／48h，為合格。從試驗(yàn)結(jié)果來看，00Cr22Ni5M03N鋼不但達(dá)到了這一要求．而且也達(dá)到了25—22—2(2RE69)奧氏體不銹鋼的耐腐蝕標(biāo)準(zhǔn)平均腐蝕量≤1．5lxm／48h。好于316L(尿素級(jí))的平均腐蝕量，特別是從第5周期開始．00Cr22Ni5M03N鋼腐蝕量遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于316L(尿素級(jí))的腐蝕量。從而說明了00Cr22Ni5M03N鋼化學(xué)成分理想，耐蝕性能強(qiáng)于316L(尿素級(jí))。
現(xiàn)代雙相不銹鋼中的低級(jí)雙相不銹鋼（２３０４型），是低合金化的雙相不銹鋼。它具有良好的力學(xué)和物理性能，有優(yōu)異的耐應(yīng)力腐蝕斷裂和其它形式腐蝕的性能以及良好的焊接性，可以替代標(biāo)準(zhǔn)奧氏不銹鋼３０４／３０６；標(biāo)準(zhǔn)雙相不銹鋼（２２０５型），是中等合金化的雙相不銹鋼。由于優(yōu)異的耐腐蝕性，適于制造氯化物和硫化氫介質(zhì)條件下的設(shè)備，尤其適合于用含氯離子水或微咸水做冷卻介質(zhì)的熱交換器，也適用于稀釋的硫酸溶液和儲(chǔ)運(yùn)有機(jī)酸的設(shè)備。同時(shí)，２２０５雙相不銹鋼因高強(qiáng)度使其在負(fù)荷較重的結(jié)構(gòu)應(yīng)用中成為奧氏體不銹鋼理想的替代材料。由于２００５雙相不銹鋼良好的力學(xué)性能和耐腐蝕性能，可使設(shè)備的壽命期成本降低。因此，在許多應(yīng)用中，２２０５不銹鋼是一種經(jīng)濟(jì)的選擇。目前，它是雙相不銹鋼系列的主力，占世界雙相不銹鋼總產(chǎn)量的８０％；超級(jí)雙相不銹鋼（２５０７型），廣泛用于苛刻的腐蝕環(huán)境，*約為１３％。不銹鋼管具有良好的抗晶間腐蝕性能，優(yōu)良的腐蝕性能及冷加工、沖壓性能，可作為耐熱不銹鋼使用。同時(shí)，該鋼在-180℃條件下其力學(xué)性能仍佳。在固溶狀態(tài)下鋼的塑性、韌性、冷加工性良好；在氧化性酸和大氣、水等介質(zhì)中耐腐蝕好，因此，不銹鋼管的生產(chǎn)量和使用量是zui大的，應(yīng)用范圍zui廣的鋼種。
不銹鋼管具有良好的冷、熱加工性能，可采用通用的各種冷、熱加工工藝生產(chǎn)鍛材、棒材、線材、板材、帶材和絲材等冶金產(chǎn)品，熱加工溫度范圍為900-1180℃。冷加工較易，無特殊困難，由于兩種鋼易于冷加硬化，當(dāng)冷變形量過大時(shí)，須進(jìn)行中間退火處理，以利于進(jìn)一步加工。
1.熱處理工藝
不銹鋼管的固溶處理溫度為1080-1100℃，冷卻方式為水冷或空冷。冷加工中間退火溫度多在850-970℃，保溫一定時(shí)間后水冷。經(jīng)固溶處理后鋼的組織為奧氏體組織，有時(shí)也存在少量鐵素體。
2 焊接
不銹鋼管抑制焊接時(shí)的碳化物析出，可采用通用的方法進(jìn)行焊接。手工電弧焊，含碳0.04%-0.06%的薄截面尺寸的不銹鋼可采用奧002焊條，焊后可不產(chǎn)生晶間腐蝕傾向，對(duì)于厚截面尺，要保持焊后的耐晶間腐蝕性能，需進(jìn)行焊后熱處理，若不熱處理，應(yīng)改為304L不銹鋼或穩(wěn)定型奧氏體不銹鋼。
3.冷成型性能
不銹鋼薄板在應(yīng)用過程中，常常用于冷成型操作。其冷成型性能是衡量能否順利成型和成品率高低的重要技術(shù)指標(biāo)。影響304薄壁不銹鋼管的冷成型因素較多，也很復(fù)雜。就其金屬學(xué)因素來講主要是鋼的成分，即鉻當(dāng)量和鎳當(dāng)量之比，其常規(guī)拉伸性能中的延伸率是一個(gè)重要的表征指標(biāo)。為了獲得良好的冷成型性能，應(yīng)控制鋼中的鉻當(dāng)量和鎳當(dāng)量的比值處于一個(gè)適當(dāng)?shù)姆秶?/p>
4.應(yīng)用
食品用設(shè)備，一般化工設(shè)備，原子能工業(yè)用裝置部件等，均被廣泛應(yīng)用。適于深沖件和輸酸管道、容器等。車輛、汽車零件盒家用器具也都采用該鋼種。它是奧氏體不銹鋼中生產(chǎn)和用量zui多的鋼，用于生產(chǎn)薄壁件、輸酸管道及結(jié)構(gòu)件等。也經(jīng)常作焊接鉻鎳不銹鋼和不銹鋼的芯材，非磁性部件以及低溫環(huán)境下使用的部件等。
不銹鋼管執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)：上海申弘閥門有限公司主營(yíng)閥門有：截止閥,電動(dòng)截止閥,氣動(dòng)截止閥,電動(dòng)蝶閥,氣動(dòng)蝶閥中國(guó)GB/T14976、GB/T14975、GB/T3280、GB/T4237、GB/T1220；美國(guó)ASTM A312、A312M、ASTM A213，A213M、ASTM A240；日本JIS G 4304、JIS G4304，JISIG4303
不銹鋼管（無縫）的特性
1、化學(xué)分析:對(duì)材質(zhì)的化學(xué)成份進(jìn)行化學(xué)分析,化學(xué)成份符合標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定。
2、氣壓.水壓試驗(yàn)對(duì)耐壓用管逐支進(jìn)么水壓試驗(yàn),在規(guī)定壓力值不保持不小于5秒,不泄 露,常規(guī)供貨水壓壓力試驗(yàn)為2.45MPa.氣壓壓力試驗(yàn)為P=0.5MPAa。
3、腐蝕試驗(yàn):所供工業(yè)耐腐蝕鋼管均按標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定或雙方協(xié)議的腐蝕方法進(jìn)行鋼管的耐 腐蝕性能檢驗(yàn),不得有晶間腐蝕傾向。
4、工藝性能檢驗(yàn):壓扁試驗(yàn).拉伸試驗(yàn).沖擊試驗(yàn).擴(kuò)口試驗(yàn).硬度試驗(yàn).金相試驗(yàn).彎曲
試驗(yàn).無損探傷(包括渦流探傷.X光探傷和超聲波探傷)。
5、執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn): 中國(guó)：GB/T14975-2002.GB/T14976-2002.GB13296-91.GB9948-88.
GB5310-95.GB2270-80
F51
F51國(guó)內(nèi)外對(duì)應(yīng)牌號(hào)：
| 中國(guó) | 美國(guó) | 德國(guó) | 日本 |
F51 | 022Cr22Ni5Mo3N | S31803 | W.Nr.1.4462 | SUS32953L |
F51供貨規(guī)格：
圓鋼、棒材、帶材、管材、閥座、球體、法蘭和鍛件協(xié)商供應(yīng)
化學(xué)成分：
合金 | C | Mn | Si | P | S | Cr | Ni | Mo | Fe | 其他 |
F51 | ≤0.03 | ≤2 | ≤1 | ≤0.03 | ≤0.02 | 21～23 | 4.5～6.5 | 2.5～3.5 | 余量 | N 0.08～0.2 |
F51在常溫下合金的機(jī)械性能的zui小值：
合金 | 抗拉強(qiáng)度 | 屈服強(qiáng)度 | 延伸率 | 布氏硬度 |
F51 | 620 | 450 | 25 | 290 |
特性：
雙相不銹鋼。22% 鉻雙相 (奧氏體/鐵素體) 鋼 (2205 型)，具有中等強(qiáng)度至高強(qiáng)度和良好的抗普通腐蝕/應(yīng)力、腐蝕/開裂的能力。 雙相不銹鋼以其*的優(yōu)勢(shì)廣泛用于各領(lǐng)域：
紙漿和造紙工業(yè)：紙漿和造紙工業(yè)是zui早使用雙相不銹鋼的加工工業(yè)。用３０４和３１６奧氏體不銹鋼制成的硫酸和亞硫酸蒸煮鍋，常常因應(yīng)力腐蝕破裂而報(bào)廢，有時(shí)壽命僅為短短的兩個(gè)月。同時(shí)，用低碳鋼制造蒸煮鍋時(shí)，壁厚又高達(dá)４３ｍｍ，使得蒸鍋的總重量很高。而采用雙相不銹鋼，即耐腐，強(qiáng)度又高，壁厚還減少許多。自１９９８年以來，國(guó)外在紙漿和造紙工廠用雙相不銹鋼制造的容器越來越多，使用壽命大大提高，效果很好.
化學(xué)加工業(yè)：化學(xué)加工業(yè)所涉及的范圍非常廣，工況也較為復(fù)雜。保存工業(yè)濕法磷酸的儲(chǔ)槽，通常用３１６Ｌ或３１７Ｌ型奧氏不銹鋼來制造，但壁很厚。采用雙相不銹鋼２２０５，強(qiáng)度幾乎高出３１６Ｌ和３１７Ｌ一倍，且能減少壁厚，從而減少儲(chǔ)槽的重要和費(fèi)用。同時(shí)，在工業(yè)硫酸環(huán)境中，特別是在含有氯離子存在的情況下，２２０５的耐局部腐蝕能力比奧氏體不銹鋼更好。
食品和飲料工業(yè)：食品和飲料工業(yè)生產(chǎn)一般在含氯離子的熱溶液中進(jìn)行加工。雙相不銹鋼在耐應(yīng)力腐蝕破裂方面具有*的優(yōu)勢(shì)。因此，根據(jù)使用環(huán)境的不同，可選用不同雙相不銹鋼，但在總費(fèi)用上也比奧氏體不銹鋼占優(yōu)勢(shì)。其中以ＳＡＦ２３０４zui為便宜。目前，國(guó)外的一些糖廠、啤酒廠等設(shè)備中使用了雙相不銹鋼。
運(yùn)輸業(yè)：由于雙相不銹鋼的高強(qiáng)度和優(yōu)良的耐腐蝕性能，使其在用于制作化學(xué)品船時(shí)，有很大的優(yōu)勢(shì)。減輕了船的重要，降低了燃料的消耗，在這方面，使用zui多的是２２％鉻型雙相不銹鋼。同時(shí)可滿足所載貨物需要材料的耐腐蝕性能。
建筑業(yè)：在沿海地區(qū)，空氣中充滿了從海水蒸發(fā)出來的氣體（海洋大氣）。這種海洋大氣中氯離子濃度要比內(nèi)陸的空氣高得多，因此，需要一種耐“海水”的材料。而雙相不銹鋼的耐腐蝕正具有這一優(yōu)勢(shì)，同時(shí)，它的高強(qiáng)度還可減輕重量。目前，有許多海上石油平臺(tái)均采用雙相不銹鋼來制造防爆墻。國(guó)外的一些橋梁、樓層的建筑也使用了雙相不銹鋼。
石油化工工業(yè)：石油化工和化學(xué)工業(yè)腐蝕環(huán)境的特征是反應(yīng)溫度較高，介質(zhì)中常含有高濃度或中等濃度的氯化物，容易誘發(fā)不銹鋼的應(yīng)力腐蝕斷裂。因此，這一領(lǐng)域中不僅需要雙相不銹鋼，更多的還要使用超級(jí)雙相不銹鋼。煉油工業(yè)是使用雙相不銹鋼較多的領(lǐng)域之一，主要用在常減壓蒸餾、催化裂化加氫脫硫等裝置，國(guó)內(nèi)外都有使用。另外，雙相不銹鋼在酸性氣和油的生產(chǎn)中用量逐漸增多，主要用作生產(chǎn)管襯里、岸上和近海的管道系統(tǒng)以及熱交換器。
此外，雙相不銹鋼還成功地應(yīng)用在廢水處理換熱器、熱水管、熱水器中。
目前我國(guó)已開發(fā)出５種雙相不銹鋼，都屬于第二代鋼種，只有０Ｃｒ１８Ｎｉ５Ｍｏ３Ｓｉ２鋼納入，并大量生產(chǎn)，其他都按廠標(biāo)生產(chǎn)，產(chǎn)量不大。雙相鋼閥門的特點(diǎn)
(1)閥門采用整體鍛造加工或鍛焊結(jié)構(gòu)，并經(jīng)無損檢測(cè)合格，固溶處理，材料組織細(xì)密，由于全部為加工表面。產(chǎn)品外形美觀。
(2)閥門密封副噴焊硬質(zhì)合金?？蓢姾告嚮阜?、司太立合金和碳化鎢等材料，硬度可達(dá)HRC65具有優(yōu)異的耐磨蝕性能，提高了閥門的使用壽命。
(3)由于雙相鋼材料本身的特點(diǎn)，閥門具有較強(qiáng)的抗硫化氫和氯離子腐蝕的能力。(4)充分考慮了水煤漿介質(zhì)高溫沉積結(jié)垢后。啟閉力矩增大對(duì)球閥閥桿強(qiáng)度的要求．設(shè)計(jì)時(shí)雙相鋼球
閥閥桿采用了1740H沉淀硬化不銹鋼．此種材料經(jīng)沉淀硬化處理后．可獲得較高的強(qiáng)度．滿足了閥門實(shí)際使用要求。
(5)雙相鋼球閥采用固定球形式。介質(zhì)作用于密封副上的力較浮動(dòng)球大幅降低，啟閉力矩減小。閥座設(shè)計(jì)為封閉式結(jié)構(gòu)．能有效的防止由于沉積和結(jié)垢造成的彈簧失效。密封圈采用柔性石墨或塑料合金。材料具有很好的密封性能和抗高溫性能(柔性石墨可達(dá)800℃、塑料合金達(dá)到了3000C)，閥桿采用沉淀硬化不銹鋼。熱處理后具有較高的機(jī)械性能．解決了由于介
2007’中國(guó)煤炭加工與綜合利用技術(shù)、市場(chǎng)、產(chǎn)業(yè)化信息交流會(huì)暨煤化工產(chǎn)業(yè)發(fā)展研討會(huì)質(zhì)沉積結(jié)垢造成閥門啟閉力矩增大可能造成的閥桿變形問題。大口徑閥門可根據(jù)用戶要求設(shè)置沖洗口，對(duì)沉積物進(jìn)行沖洗。3雙相鋼閥門的應(yīng)用從表4中可以看出．2205材料的抗晶間腐蝕性能優(yōu)于尿素級(jí)316L．且兼有鐵素體和奧氏體的雙重特性。強(qiáng)度和硬度都高于316L。我公司將此材料應(yīng)用到尿素甲銨液介質(zhì)閥門的閥芯部位．提高了閥門的抗晶間腐蝕能力和沖蝕能力．并且用于環(huán)境比較的尿素合成塔一道閥同樣收到了滿意的效果。目前生產(chǎn)尿素的CO：氣提法和NH，氣提法采用的多是高合金奧氏體不銹鋼。甚至是鈦材。國(guó)內(nèi)已在尿素裝置的甲銨泵進(jìn)出口單向閥和主工藝管路的高壓截止閥的內(nèi)件．采用雙相不銹鋼以代替316L(尿素
級(jí))鋼
根據(jù)我國(guó)雙相不銹鋼的發(fā)展水平和有關(guān)特殊鋼廠的生產(chǎn)條件和技術(shù)水平，一些國(guó)產(chǎn)雙相不銹鋼可替代進(jìn)口，如涉及大、中型化肥廠的技術(shù)改造、新建、擴(kuò)建所需要的甲銨泵體材料*可以采用國(guó)產(chǎn)雙相不銹鋼以代替進(jìn)口的３１６Ｌ、３２９鋼，實(shí)現(xiàn)甲銨泵泵體材料的更新?lián)Q代和國(guó)產(chǎn)化。太鋼、浦鋼是國(guó)內(nèi)主要生產(chǎn)雙相不銹鋼的企業(yè)。三峽工程中所使用的２２０５雙相不銹鋼就是太鋼等企業(yè)生產(chǎn)的.
但是，雙相不銹鋼市場(chǎng)仍需大量進(jìn)口國(guó)外產(chǎn)品。如雙相不銹鋼應(yīng)用zui多的領(lǐng)域--化工行業(yè)，設(shè)備多數(shù)是靠進(jìn)口，設(shè)備中所使用的雙相不銹鋼也隨之引進(jìn)來了。目前一些特殊裝備中需要較薄的雙相不銹鋼我國(guó)可以生產(chǎn)，而較厚的雙相不銹鋼仍需要進(jìn)口。
該合金具有耐受抗氯化物環(huán)境和硫化物應(yīng)力腐蝕的能力，強(qiáng)度大約是標(biāo)準(zhǔn)奧氏體不銹鋼強(qiáng)度的兩倍。要求更高的機(jī)械強(qiáng)度/更輕的重量時(shí)，該合金可成功用作 300 系列奧氏體不銹鋼的替代物。F51 易于使用許多標(biāo)準(zhǔn)電弧焊設(shè)備進(jìn)行焊接，但是不推薦用于氧乙塊焊接，因?yàn)榭赡軙?huì)出現(xiàn)焊接金屬的增碳現(xiàn)象。與本文相關(guān)的產(chǎn)品有： 化工過濾器使用及維護(hù)
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