[发明专利]双相不锈钢

说明书

本发明涉及一种双相铁素体奥氏体不锈钢，其化学组成和显微组织有利于在要求良好的耐均匀腐蚀性和高强度的化学工业中使用。使用这种钢的一个目的是在尿素制造中。

已知金属间化合物析出物，例如σ相，在高合金化双相铁素体奥氏体不锈钢钢种的生产和制造中是麻烦因素。σ相在600-1000℃的温度范围内形成并且具有特别的重要性，因为小含量(甚至小于1体积％)的σ相已经会引起塑性、冲击韧性的显著降低和耐腐蚀性的损失。σ相形成的最快动力学发生在800-900℃。一旦σ相析出，只能通过在1050℃以上退火将σ相溶解。在存在大量铬和钼的情况下，σ相析出的趋势增加。

美国专利5,582,656涉及一种双相铁素体奥氏体不锈钢，其含有最多0.05重量％的C，最多0.8重量％的Si，0.3-4重量％的Mn，28-35重量％的Cr，3-10重量％的Ni，1.0-4.0重量％的Mo，0.2-0.6重量％的N，最多1.0重量％的Cu，最多2.0重量％的W，最多0.01重量％的S和0-0.2重量％的Ce，余量为铁。依照该美国专利的钢结合以Mo、W、Si和Mn铬增加了金属间化合物相析出的风险。此外，铜改善在酸性环境(例如硫酸)中的一般腐蚀耐受性，但是高的铜含量降低了抗点蚀性和抗缝隙腐蚀性。显微组织中的铁素体含量是30-70体积％，余量为奥氏体。此钢非常适合于尿素生产中存在的环境。

美国专利7,347,903描述了一种用于尿素制造设备的双相不锈钢。这种钢含有少于0.03重量％的C，少于0.5重量％的S，少于2重量％的Mn，26-28重量％的Cr，6-10重量％的Ni，0.2-1.7重量％的Mo，2-3重量％的W，0.3-0.4重量％的N，以及余量为铁和杂质，其中铜作为杂质其含量不高于0.3重量％。在该美国专利7,347,903中也显示较大含量的铜加速了在尿素制造的腐蚀性环境中的腐蚀。与一般双相不锈钢相比，在焊接期间对σ相析出的敏感性极低。抗拉强度高，这允许用于尿素设备。

这些上述专利即美国专利5,582,656和美国专利7,347,903中的这两种不锈钢已被开发特别用于尿素工艺，其中高铬含量和低钼含量以及低铜含量是具有良好的腐蚀速率的关键。尽管这些专利即美国专利5,582,656和美国专利7,347,903中的双相不锈钢适合作为尿素制造设备中的材料，但是这些不锈钢难于加工和焊接。

美国专利3,567,434涉及按重量％计含有以下成分的不锈钢：0.01-0.1％的C，0.2-2.0％的Si，0.2-4.0％的Mn，23-30％的Cr，4-7％的Ni，1-5％的Mo，1-4％的Cu，0.06-0.4％的N，其余是Fe和不可避免的杂质，满足如下条件：按重量％计的比率Cr/Ni应当在3.8-6.25的范围内以及按重量％计的比率(Ni+200×N)/Cr应当在0.74-3.72的范围内。通过添加钼和铜改善耐腐蚀性，特别是在硫酸环境中的耐腐蚀性。通过添加氮改善其他性质(例如延展性、伸长率)，并且消除焊接期间的开裂。

美国专利4,612,069描述了一种抗点蚀性的双相不锈钢，其按重量百分比计含有：<0.08的C，<2.0的Si，<2.0的Mn，23-29的Cr，5-9的Ni，<1.0的Mo，0.5-3.5的Cu，<0.2％的N，其余是Fe和不可避免的杂质。根据此专利，添加铜改善了奥氏体的抗点蚀性，尤其是在酸性的氯化物-硫代硫酸盐溶液中。可以将该美国专利的不锈钢从高温炉冷，以便具有低水平的残余应力，并且在该缓慢炉冷期间使σ相和其他脆化相最少化。

从美国专利6,312,532知晓一种双相铁素体奥氏体不锈钢，该不锈钢具有良好的温加工性、高的缝隙腐蚀耐受性和良好的结构稳定性并且适合于期望高耐腐蚀性的应用，特别是在具有高氯化物含量的酸性或碱性环境中。该钢按重量％计含有：最多0.05的C，最多0.8的Si，0.3-4的Mn，27-35的Cr，3-10的Ni，0-3的Mo，0.30-0.55的N，0.5-3.0的Cu，2.0-5.0的W，最多0.01％的S，余量为Fe和不可避免的杂质。根据该美国专利6,312,532，添加铜已显示出在缓慢冷却时减缓金属间化合物相的析出，但是当与高含量的钼结合时铜也会引起关于晶间腐蚀的不利作用。此外，美国专利6,312,532要求为了确保良好的点蚀性质，应当加入高含量的钨。