双相不锈钢阀门性能

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摘要:双相不锈钢（Duplex Stainless Steel，简称DSS），是在其固溶组织中铁素体相与奥氏体相约各占一半，一般较少相的含量也需要达到30%的一种不锈钢。91视频色下载APP阀门有限公司主营阀门有：91视频看看簧色(91视频黄色网91视频看看簧色,可调式91视频看看簧色,波纹管91视频看看簧色,活塞式91视频看看簧色,91视频WWW免费下载91视频看看簧色,先导式91视频看看簧色,空气91视频看看簧色,氮气91视频看看簧色,水用91视频看看簧色,自力式91视频看看簧色,比例91视频看看簧色)、安全阀、保温阀、低温阀、球阀、截止阀、闸阀、止回阀、蝶阀、过滤器、放料阀、隔膜阀、旋塞阀、柱塞阀、平衡阀、调节阀、疏水阀、管夹阀、排污阀、排气阀、排泥阀、气动阀门、电动阀门、高压阀门、中压阀门、低压阀门、水力控制阀、真空阀门、衬胶阀门、衬氟阀门。双相钢不锈钢，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℃脆性以及导热系数高, 具有超塑性等特点, 主要常用作泵体、叶轮、阀体以及锅炉排灰系统的阀板材料。也就是俗称的尿素钢, 属高合金型, 一般含, 还含有钥和氮, 值为一, 这类钢的耐蚀性能高于国内双相不锈钢生产批量及应用量大的的双相不锈钢。针对该材料抗尿液腐蚀、耐磨损、使用可靠等优点,
近年来，由于双相不锈钢是一种性能优良, 节省投资的材料,诸多领域中可以取代普通的奥氏体不锈钢阀门, 在石油化工、造纸、化肥、制盐、运输等行业具有很好的应用前景，大量应用于尿素合成塔的高压差压力调节阀以及尿素装置主工艺管路多种规格的双相钢球阀，双相钢闸阀，双相钢截止阀得到广泛应用。

已被广泛应用于各个领 域。在泵阀领域的应用也收到了可喜的效果。我公司 近几年成功地开发了双相钢阀门．通过国内几家新建 和改造项目的使用．用户十分满意。下面就从以下几 ‘ 相仿。双相不锈钢与奥氏体不锈钢耐孔蚀性能与 ＡＮＳＩ 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ＡＮＳＩ ３１６Ｌ。

（３）具有良好的耐腐蚀疲劳和磨损腐蚀性能。

（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 个方面谈一谈双相钢阀门特点及应用。

１ 双相钢材料的特点 双相不锈钢阀门所具有的优良的性能是由其材 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。一般焊前不需要预 热。焊后不需要热处理。可与１８—８型奥氏体不锈钢或 碳钢等异种焊接。 料的性能和阀门本身的结构特点所决定的，因此，我 们先了解一下双相钢材料的特点： 所谓“双相不锈钢"是在其固溶组织中铁素体相 和奥氏体相大约各占一半．一般少量相也不低于 ３０％。

（６）含低铬（１８％Ｃｒ）的双相不锈钢热加工温度范 围比１８—８型奥氏体不锈钢热加工范围宽。抗力小。 （７）冷ＪＪＤ－ｒ时比１８—８型奥氏体不锈钢加工硬化效 应大。在管、板承受变形初期，需施加较大应力才能变 形。

（８）与奥氏体不锈钢相比，导热系数大．线膨胀系 数小。

（９）有高铬铁素体不锈钢的各种脆性倾向。不宜用 在高于３００℃的工作条件。 我公司目前选用的是上海大隆和辽化特钢生产 的２２０５型双相不锈钢．与尿素级３１６Ｌ奥氏体不锈钢 进行对比试验。对比试验结果见表ｌ一表４。 双相不锈钢由于在其组织中存在铁素体和奥氏 体．因此它具备铁素体不锈钢所具有的较高强度、耐 氯化物应力腐蚀性能和奥氏体不锈钢所具有的优良 韧性和焊接性能的优点．其主要性能特点如下：

（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。

（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％＋３．３ｘＭｏ％＋１６ｘ Ｎ％）时．双相不锈钢与奥氏体不锈钢的临界孔蚀电位 表１化学成分比较 从化学成分上看，明显的是Ｎｉ含量的不同， ３１６Ｌ（尿素级）是００Ｃｒ２２Ｎｉ５Ｍ０３Ｎ的近２．４倍。 －２９８－ ， ２００７’中国煤炭加工与综合利用技术、市场、产业化信息交流会暨煤化工产业发展研讨会 从上述结果看出，００Ｃｒ２２Ｎｉ５Ｍ０３Ｎ钢强度高于 ３１６Ｌ钢，屈服强度约是其２倍，布氏硬度是其１．５倍。 表３低倍组织比较 为了验证该钢的耐腐蚀性能水平．根据Ｓｔａｍｉｃａｒ－ ｂｏｎ对３１６Ｌ（尿素级）的验收标准进行了 ００Ｃｒ２２Ｎｉ５Ｍ０３Ｎ钢和３１６Ｌ钢（尿素级）对比实验。其 试样均为固溶态，在（６５±０．２）％ＨＮＯ，沸腾溶液中试验 ５周期，每周期４８ｈ，其结果见表４。 表４耐晶间腐蚀性能对比 休氏法（Ｈｕｅｙ）是作为尿素用材耐蚀性和各国通 用的一个主要检验方法。这个方法要求很严格。一般 化学成分控制不当，钢的冶金质量不好。很难通过此 法。３１６Ｌ（尿素级）规定５个周期平均腐蚀量≤３．３汕ｍ／ ４８ｈ，为合格。从试验结果来看，００Ｃｒ２２Ｎｉ５Ｍ０３Ｎ钢不 但达到了这一要求．而且也达到了２５—２２—２（２ＲＥ６９） 奥氏体不锈钢的耐腐蚀标准平均腐蚀量≤１．５ｌｘｍ／ ４８ｈ。好于３１６Ｌ（尿素级）的平均腐蚀量，特别是从第５ 周期开始．００Ｃｒ２２Ｎｉ５Ｍ０３Ｎ钢腐蚀量远远低于３１６Ｌ （尿素级）的腐蚀量。从而说明了００Ｃｒ２２Ｎｉ５Ｍ０３Ｎ钢 化学成分理想，耐蚀性能强于３１６Ｌ（尿素级）。

（２）阀门密封副喷焊硬质合金。可喷焊镍基焊粉、 司太立合金和碳化钨等材料，硬度高可达ＨＲＣ６５． 具有优异的耐磨蚀性能，提高了阀门的使用寿命。 （３）由于双相钢材料本身的特点，阀门具有较强 的抗硫化氢和氯离子腐蚀的能力。 （４）充分考虑了水煤浆介质高温沉积结垢后。启 闭力矩增大对球阀阀杆强度的要求．设计时双相钢球 阀阀杆采用了１７４０Ｈ沉淀硬化不锈钢．此种材料经 沉淀硬化处理后．可获得较高的强度．满足了阀门实 际使用要求。

（５）双相钢球阀采用固定球形式。介质作用于密 封副上的力较浮动球大幅降低，启闭力矩减小。阀座 设计为封闭式结构．能有效的防止由于沉积和结垢造 成的弹簧失效。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温性能（柔性石墨可达 ８００℃、塑料合金达到了３０００Ｃ），阀杆采用沉淀硬化不 锈钢。热处理后具有较高的机械性能．解决了由于介

２双相钢阀门的特点

（１）阀门采用整体锻造加工或锻焊结构，并经无 损检测合格，固溶处理，材料组织细密，由于全部为加 工表面。产品外形美观。 一２９９— ２００７’中国煤炭加工与综合利用技术、市场、产业化信息交流会暨煤化工产业发展研讨会 质沉积结垢造成阀门启闭力矩增大可能造成的阀杆 变形问题。大口径阀门可根据用户要求设置冲洗口， 对沉积物进行冲洗。 公司、山东肥城化肥厂、山西原平化肥厂、河南息县化 肥厂、罗山金鼎化工有限公司、江苏华昌化工公司、河 北迁安化肥厂、河北藁城化肥厂、赤水天然气化工总 厂、泸．天化集团公司等。使用效果都不错，耐磨损腐蚀 性能及强度都有很大提高．大大提高了阀门的使用寿 命。 我国煤炭资源相对丰富．近几年煤化工发展迅 猛．引进国外煤粉加压气化和水煤浆加压气化技术正 被广泛推广。由于其对煤质要求较低。可以充分利用 现有煤炭资源．采用低质煤代替无烟标煤大大降低了 产品成本。因此。具有广阔的市场前景。但由于此工艺 介质中含Ｓ较高、含有固体颗粒、工作温度较高易结 垢等的特殊性．对所用阀门也提出了更高的要求。我 公司为国内引进英国壳牌和美国德士古气化技术配 套开发的双相钢硬密封球阀、截止阀、止回阀等阀门， 已成功地用于广西柳化、南化公司、南京惠生、湖北化 肥厂、安庆石化、中石化洞庭氮肥厂、云南天安化工有 限公司、神华宁夏煤业集团、中原大化等新建和改建

３双相钢阀门的应用 从表４中可以看出．２２０５材料的抗晶间腐蚀性 能优于尿素级３１６Ｌ．且兼有铁素体和奥氏体的双重 特性。强度和硬度都高于３１６Ｌ。我公司将此材料应用 到尿素甲铵液介质阀门的阀芯部位．提高了阀门的抗 晶间腐蚀能力和冲蚀能力．并且用于环境比较的 尿素合成塔一道阀同样收到了满意的效果。 目前生产尿素的ＣＯ：气提法和ＮＨ，气提法采用 的多是高合金奥氏体不锈钢。甚至是钛材。国内已在 尿素装置的甲铵泵进出口单向阀和主工艺管路的高 压截止阀的内件．采用双相不锈钢以代替３１６Ｌ（尿素 级）钢。我公司已为国内多家化肥和化工企业提供了 此种阀门。如锦西天然气化工总厂、中石油兰州石化 化肥厂、中石油宁夏化工总厂、浩良河化肥厂、山东瑞 星生物化工有限公司、安阳化学工业集团有限公司、 河南心连心化工公司、平顶山飞行化工有限公司、山 东明水大化、山东鲁西化工股份公司、山东德齐龙化 工公司、中海油海南富岛化肥厂、江苏恒盛化肥有限 项目，产品满足工艺设计要求，使用效果很好。从目前 奥氏体不锈钢不断攀升的价格看．镍资源的稀缺是不 锈钢价格上涨的主要因素之一．而低镍或无镍的双相 不锈钢的价格优势将越来越突现出来．因此双相钢阀 门的应用将会越来越广泛。 
   同时, 他在一些高氧环境, 如沿海地区有良好的表现, 此外双相钢强度比奥氏体钢高一倍, 因而使用双相钢可以减轻重量减少用量，也大量使用双相钢阀门。目前国内双相不锈钢生产批量及应用量正大, 它已代替奥氏体不锈钢阀门成为海上化学品船的*阀门来使用。
   世界上双相不锈钢阀门的年产量大约仅占不锈钢总产量的很小一部分。近年以来, 双相不锈钢阀门的年增长率快速增长。由于优异的耐腐蚀性, 适于制造氯化物和硫化氢介质条件下的设备, 同时, 因高强度使其在负荷较重的结构应用中成为奥氏体不锈钢阀门理想的替代品。由于其良好的力学性能和耐腐蚀性能, 可使延长阀门的寿命期成本降低。因此, 在许多应用中双相钢阀门成为一种的选择。
   从生产工艺来讲, 生产双相不锈钢阀门的生产难度增加不大, 主要由于镍合计元素的增加，增加了材料的热强性，材料更加绵软，要适当降低加工的切削要数。我公司早在年就已经开始成功为贵化、昆化、自贡鸡鹤化工、河北东化等提供材质S31803尿素合成塔用各种阀门, 由于该系列阀门性能优良, 产品质量可靠, 具有使用方便, 寿命长久等优点, 深受用户好评。 
双相不锈钢
双相不锈钢（Duplex Stainless Steel，简称DSS），是在其固溶组织中铁素体相与奥氏体相约各占一半，一般较少相的含量也需要达到30%的一种不锈钢。在含C量较低的情况下，Cr含量在18%~28%，Ni含量在3%~10%。有些双相钢还含有Mo、Cu、Nb、Ti，N等合金元素。该类双相钢兼有奥氏体不锈钢和铁素体不锈钢的特点，与铁素体不锈钢相比，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。
双相不锈钢在1935年在美国诞生以来，已经发展到第三代。双相不锈钢的主要特点是屈服强度可达400-550MPa，是普通不锈钢的2倍，因此可以节约双相钢阀门用材料，降低设备制造成本。在抗腐蚀方面，特别是介质环境比较恶劣（如海水，氯离子含量较高）的条件下，双相不锈钢的抗点蚀、缝隙腐蚀、应力腐蚀及腐蚀疲劳性能明显优于普通的奥氏体不锈钢，可以与高合金奥氏体不锈钢媲美。
2205双相不锈钢是2000年138-588-66378成功研究开发的双相不锈钢新产品，2205双相不锈钢是一种加N的双相不锈钢（简称2205双相钢），双相不锈钢2205合金是由21％铬,2.5％钼及4.5％镍氮合金构成的复式不锈钢。
双相不锈钢的性能特点
由于两相组织的特点，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双相不锈钢氯化物应力腐蚀性能结合在一起，正是这些*的性能使双相不锈钢作为可焊接的结构材料发展迅速。
双相不锈钢有以下性能特点：
（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，适用于制作双相不锈钢水泵、双相不锈钢阀门等动力设备。
（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。
（6）含低铬（18%Cr）的双相不锈钢热加工温度范围比18-8型奥氏体不锈钢宽，抗力小，可不经过锻造，直接轧制开坯生产钢板。含高铬（25%Cr）的双相不锈钢热加工比奥氏体不锈钢略显困难，可以生产板、管和丝等产品。
（7）冷加工时比18-8型奥氏体不锈钢加工硬化效应大，在管、板承受变形初期，需施加较大应力才能变形。
（8）与奥氏体不锈钢相比，导热系数大，线膨胀系数小，适合用作设备的衬里和生产复合板。也适合制作热交换器的管芯，换热效率比奥氏体不锈钢高。
（9）仍有高铬铁素体不锈钢的各种脆性倾向，不宜用在高于300°C的工作条件。双相不锈钢中含铬量愈低，σ等脆性相的危害性也愈小。
与奥氏体不锈钢相比，双相不锈钢的优势如下：
（1）屈服强度比普通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，而双相超级不锈钢阀门具有*的耐腐蚀性，再一些介质中，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。
与奥氏体不锈钢相比，双相不锈钢的弱势如下：
（1）应用的普遍性与多面性不如奥氏体不锈钢，例如其使用温度必须控制在250摄氏度以下。
（2）其塑韧性较奥氏体不锈钢低，冷，热加工工艺和成型性能不如奥氏体不锈钢。
（3）存在中温脆性区，需要严格控制热处理和焊接的工艺制度，以避免有害相的出现，损害性能。
与铁素体不锈钢相比，双相不锈钢的优势如下：
（1）综合力学性能比铁素体不锈钢好，尤其是塑韧性，不象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。
与铁素体不锈钢相比，双相不锈钢的弱势如下：
合金元素含量高，价格相对高，一般铁素体不含镍。广泛应用于炼油工业、石油化工和化学工业、石油和天然气工业纸浆和造纸工业、化肥工业（尿素工业、磷肥工业）、食品制药工业等行业的阀门-双相不锈钢阀门，它的出现替代了奥氏体不锈钢阀门，其使用日益广泛。
    双相不锈钢阀门所具有的优良的耐腐蚀性和高强度性能是由其材料的性能所决定的。所谓“双相不锈钢"是在其固溶组织中铁  素体相和奥氏体相大约各占一半，一般少量相也不低于30%。双相不锈钢由于在其组织中存在铁素体和奥氏体，因此它具备铁素体不锈钢所具有的较高强度、耐氯化物应力腐蚀性能和奥氏体不锈钢所具有的优良韧性和焊接性能的优点。
    目前生产尿素的CO2气提法和NH3气提法采用的多是高合金奥氏体不锈钢，甚至是钛材，国内已在尿素装置的甲铵泵进出口单向阀和主工艺管路的高压截止阀的内件采用双相不锈钢以代替316L（尿素级）钢，耐磨损腐蚀性能及强度都有很大提高，大大提高了阀门的使用寿命。
    我国镍资源紧缺，镍价居高不下。奥氏体不锈钢中镍含量是双相不锈钢2～4倍，而双相不锈钢的屈服强度是奥氏体不锈钢2倍，且耐腐蚀的综合性能良好。所以双相不锈钢是一种节镍钢种，就充分利用和保护镍资源而言，双相不锈钢是一个绿色钢种。从安全可靠性、工艺控制等方面考虑，使用双相不锈钢阀门会使综合成本降低。随着应用普及，双相不锈钢阀门一定会有广阔的市场前景。
综上所述，可以概括地看出DSS双相不锈钢的使用性能和工艺性能，它以其*的力学与耐腐蚀综合性能赢得了使用者的青睐，已成为既节省重量又节省投资的优良的耐蚀工程材料。本文相关的论文有：中国阀门产值递增