雙相不銹鋼是集優(yōu)良耐腐蝕性、高強度和易于制造加工等諸多優(yōu)異性能于一身的鋼類(lèi)。其物理性能介于奧氏體不銹鋼和鐵素體不銹鋼之間，但更接近于鐵素體不銹鋼和碳鋼。

西班牙梅諾卡Cala Galdana 采用雙相不銹鋼2205建造的橋

雙相不銹鋼歷史

雙相不銹鋼已有近80年的歷史，其顯微組織中鐵素體相與奧氏體相約各占一半。早期的牌號是鉻、鎳和鉬的合金。第一批鍛軋雙相不銹鋼于1930年在瑞典生產(chǎn)，并用于亞硫酸鹽造紙工業(yè)。這些鋼種是高碳雙相不銹鋼，其最初的開(kāi)發(fā)目的是為了減少晶間腐蝕問(wèn)題。1930年芬蘭生產(chǎn)出雙相不銹鋼鑄件，1936年法國獲得專(zhuān)利鋼種，就是后來(lái)著(zhù)名的Uranus50。二戰后，AISI329不銹鋼成為成熟的牌號并廣泛用于硝酸裝置的熱交換器管道。3RE60是專(zhuān)為提高耐氯化物應力腐蝕斷裂(SCC)性能而開(kāi)發(fā)的第一代雙相不銹鋼牌號之一;后來(lái)，鍛造和鑄造雙相不銹鋼牌號均用于各種加工工業(yè)，包括容器、熱交換器和泵。

2205 T形法蘭©Arco Exploration and Production Technolo

第一代雙相不銹鋼具有良好的性能，但在焊接狀態(tài)下有局限性。焊縫的熱影響區(HAZ)由于鐵素體過(guò)多而韌性低，并且耐腐蝕性明顯低于母材。這些局限性限制了第一代雙相不銹鋼的應用，通常僅限于非焊接狀態(tài)使用。1968年不銹鋼精煉和氬氧脫碳(AOD)工藝的發(fā)明，使一系列新不銹鋼鋼種的產(chǎn)生成為可能。AOD所帶來(lái)的諸多進(jìn)步之一便是氮作為合金元素的刻意添加。雙相不銹鋼的氮合金化使得焊接狀態(tài)下HAZ的韌性和耐腐蝕性接近于母材成為可能。隨著(zhù)奧氏體穩定性的提高，氮也降低了有害金屬間相的形成速率。

提高石油回收率的設備采用2507不銹鋼

第二代雙相不銹鋼具有氮合金化的特征。這一新的商品化進(jìn)展始于上世紀70年代后期，正好與北海海上油氣田的開(kāi)發(fā)以及對具有優(yōu)異耐氯離子腐蝕性能、良好的加工性能和高強度的 不銹鋼的需求相吻合。2205成為第二代雙相不銹鋼的主要牌號并廣泛用于海上石油平臺集氣管線(xiàn)和處理設施。由于這類(lèi)鋼的強度高，允許在平臺上進(jìn)行減小壁厚和減重，使其應用有很大的吸引力。

大型橋面上安裝雙相不銹鋼鋼筋© Hardesty & Hanover， LLP

雙相不銹鋼一直在不斷發(fā)展，雙相不銹鋼包含一系列腐蝕特性各不相同的牌號，其腐蝕性能取決于它們的合金成分?，F代雙相不銹鋼可分為五種類(lèi)型：

* 不添加鉬的經(jīng)濟型雙相不銹鋼如2304;

* 標準雙相不銹鋼如2205，是主要的鋼種，占雙相鋼用量的80%以上;

* 25Cr雙相不銹鋼如合金255，PREN值小于40;

* 超級雙相不銹鋼(PREN值40～ 45)，含25%～26%Cr，比25Cr雙相不銹鋼更高的鉬和氮的含量，如2507;

* 特超級雙相不銹鋼，PREN值超過(guò)45的高合金化雙相不銹鋼。

雙相不銹鋼的應用

煙氣脫硫

燃煤電力設施為進(jìn)一步降低SO2的排放，而煙氣脫硫(FGD)是達到SO2低排放的一種方法。利用石灰或石灰石泥漿 "濕法洗滌"煙氣中的SO2是一種成熟技術(shù)，自從上世紀70年代以來(lái)就作 為基本方法用于電站鍋爐系統。

用2205雙相不銹鋼制造的煙氣脫硫裝置© ArcelorMittal

現代化洗滌裝置目前能去除廢氣中90%的SO2?，F代化FGD裝置由具有不同溫度、氯化物含量和pH的幾個(gè)區 組成。2205不銹鋼(S32205)由于與奧氏體不銹鋼相比成本更低，耐腐蝕性更好，已經(jīng)在歐洲和亞洲用于FGD裝置。最近，北美已經(jīng)接受雙相不銹鋼的應用，由于其焊后的高強度、良好的耐腐蝕性能和高韌性，已成為最受歡迎的FGD吸收塔選材。

海水淡化

海水淡化由于其高氯化物含量、高溫的腐蝕性工藝環(huán)境，使材料經(jīng)受了最嚴格的一種考驗。海水淡化的歷史基本上是材料發(fā)展的歷史，因為海水淡化業(yè)的客戶(hù)需要在滿(mǎn)足耐腐蝕性要 求與將投資控制在可承受范圍的要求之間尋求平衡。早期的海水淡化項目中，多級閃蒸(MSF)和多效(MED)海水淡化設備的蒸發(fā)器使用碳鋼制造。后來(lái)，MSF蒸發(fā)器一般用316L(EN1.4404)奧氏體不銹鋼包覆。MED蒸發(fā)室先是采用環(huán)氧樹(shù)脂涂層，后來(lái)用不銹鋼包覆。

用S32101和S32205雙相不銹鋼制造的多級閃蒸海水淡化裝置© Outokumpu

使用雙相不銹鋼的好處是，它的高強度是傳統奧氏體鋼種的兩倍與高耐腐蝕性能相結合。因此，雙相不銹鋼蒸發(fā)器可用更薄的鋼板制造，所需的材料和焊接較少。更多的好處包括容易處理，對環(huán)境的綜合影響較少。

石油和天然氣

在石油天然氣工業(yè)中，雙相鋼在幫助抵抗惡劣條件方面發(fā)揮了至關(guān)重要的作用。雙相不銹鋼主要應用在流體管、工藝管線(xiàn)系統和設備，如分離裝置、洗滌裝置和泵。在海下，這些材料用于井下生產(chǎn)管道、管件和集合管、流體管和運輸腐蝕性油氣的管線(xiàn)。超級雙相不銹鋼(25%Cr)，因其對設計應力的有效抵抗能力，經(jīng)常用于以下幾個(gè)方面：圓棒、鍛件、鑄件、薄板、厚板、管材、緊固件等。

用于海上石油和天然氣的2507臍帶纜© Sandvik

超級雙相鋼還具有優(yōu)良的抗疲勞性能以及與其他高合金不銹鋼良好的電偶相容性。臍帶纜是用來(lái)使用液壓線(xiàn)進(jìn)行井口操作控制的，也可用于化學(xué)品注入。從鋼臍帶纜被引入市場(chǎng)以來(lái)，雙相不銹鋼一直是最常用的材料。最近幾年，開(kāi)發(fā)深海油氣田的趨勢，需要更長(cháng)的臍帶纜。提高材料的強度可降低臍帶纜的重量，可使長(cháng)度更長(cháng)。

生物燃料

生物燃料工業(yè)(尤其是乙醇)是雙相鋼應用不斷增長(cháng)的一個(gè)領(lǐng)域。2205不銹鋼已用于新加坡生物質(zhì)制油NExBTL工藝設備。在阿姆斯特丹港的一個(gè)大型生物燃料工程中，荷蘭儲罐制造商O(píng)ostwouder Tank-&SilobouwBV為Noba VetveredelingBV制造的油庫選用了S32101。在瑞典H?ndel?島的Agroetanol乙醇裝置擴建工程中，S32101還被指定用于制造容器和管道。在許多乙醇裝置用途中，經(jīng)濟型雙相鋼已被用來(lái)替代300系列奧氏體不銹鋼。

瑞典SodraCellM?nsteras紙漿廠(chǎng)的2205硫酸鹽紙漿連續蒸煮器和浸漬塔

食品和飲料

在食品和飲料工業(yè)中經(jīng)濟型雙相鋼也證明了其價(jià)值。這種材料在西班牙的兩個(gè)項目中得到應用，一個(gè)食品儲存庫和一個(gè)酒品儲存庫。在巴塞羅那港，Emypro SA全部采用S32101修建食品儲存罐，取代了EN1.4301 /1.4307 (304/304L)。在西班牙南部的代米耶爾， 由西班牙儲罐制造商Martinez Sole為GarciaCarrion建造的酒品儲存庫，第一次使用了雙相不銹鋼。

2507不銹鋼降膜蒸發(fā)器© Gary Carinci，TMR不銹鋼

建筑工業(yè)

雙相鋼不斷在橋梁建造中發(fā)揮重要作用，橋梁在腐蝕和含鹽環(huán)境使用，同時(shí)要求較高的承載強度。近期的兩個(gè)實(shí)例均來(lái)自于亞洲，分別是香港的昂船洲大橋和新加坡的雙螺旋步行橋，它們均使用了2205雙相不銹鋼。2006年昂船洲大橋使用了2000噸2205雙相鋼板材和管材，其表層部分由中國的制造廠(chǎng)用定制尺寸的板材建造。板材經(jīng)過(guò)拋光和噴丸處理，以便在白天和晚上均能有最佳的反射性。

新加坡雙螺旋步行橋，由2205雙相不銹鋼建造© C.F.Jones

此外，雙螺旋步行橋使用了570噸雙相不銹鋼。這座橋令人驚嘆的設計包含了類(lèi)似于DNA結構的兩個(gè)螺旋形管狀不銹鋼部分，其雙螺旋支撐結構分別使用2205雙相鋼管材和板材。不銹鋼表面通過(guò)反射燈光來(lái)提供晚間照明，反射燈光被用來(lái)增強設計效果。

采用了雙相不銹鋼屋頂的多哈新國際機場(chǎng)© Qatar Airways

位于卡塔爾多哈新國際機場(chǎng)的世界最大的不銹鋼屋面使用含鉬的經(jīng)濟型雙相不銹鋼(S32003)建造。航站樓最突出的特點(diǎn)是它的波浪形屋頂，據說(shuō)是世界上最大的不銹鋼屋頂。屋頂面積約為195000平方米，使用了約1600噸雙相不銹鋼。選擇不銹鋼牌號時(shí)考慮幾個(gè)因素，其中最重要的是機場(chǎng)離大海的距離。屋頂不僅要抵抗中東地區的高溫和濕度，還必須能經(jīng)受鹽的腐蝕。與其他鋼種相比，雙相不銹鋼材俱有成本和良好的強度重量比。