双相不锈钢的精确分析

双相钢的发展始于20世纪70年代,其使用量稳步增加。特别是在石油和天然气行业、化学品运输船、造纸工业以及供水系统中,人们可通过添加氮来降低更加昂贵的镍的含量,从而降低生产成本。这使得在过去的十年中,双相钢的产量增加了一倍以上。然而,由于双相钢用于安全至关重要的应用中,因此必须严格控制其质量。光学发射光谱法(OES)能够执行精确的材料验证和材料可靠性鉴定(PMI),以防混料导致的致命后果。

双相、超级双相和特超级双相不锈钢由奥氏体和铁素体组织构成,因此称为“双相”,并归类为不锈钢。其具有高结构稳定性、出色的可焊性和优异的耐腐蚀性,因此与众不同。

元素

C %

Cr %

Ni %

Mo %

N %

双相

<0.03

~20

~5

~3

0.08 – 0.22

超级双相

<0.03 

~25

~7

 ~4

0.15 – 0.4

特超级双相

<0.03 

~30

~7,5

 ~4

0.3 – 0.6

典型双相、超级双相和特超级双相钢的平均化学成分。

OES的重要作用

双相钢的特点是氮含量高,由于形成了明显的奥氏体,因此其耐腐蚀性和固溶强化增加。所以双相钢很容易通过氮含量来识别。在现场,这只能通过OES技术来实现。而在实验室中,与燃烧方法相比,OES的优势包括样品制备更加容易、全元素分析、运行成本更低。

如果在不能进行实验室分析的场合(例如笨重物品、石油化工厂),那么可将PMI-MASTER Smart便携式火花直读光谱仪与来自Hitachi High-Tech Analytical Science的UVTouch智能探头相结合,用于执行现场高性能分析,包括氮的测量。得益于轻量化结构中的专利光学技术、动态光谱评估以及经过优化的激发参数,人们可实现接近实验室级别的分析。

在实验室中,最小的台式OES光谱仪,比如Hitachi High-Tech Analytical Science生产的FOUNDRY-MASTER,其工作范围为0.05-1.2%,其精度可达到更大型的火花直读光谱仪的水平。

双相不锈钢组成的基础

双相不锈钢的关键特性取决于四种合金元素:铬(Cr)、钼(Mo)、氮(N)和镍(Ni)。铬是一种铁素体形成元素,即使在高温下也能提供必要的耐腐蚀性。钼可支持铬的作用,同时可大大提高在含氯环境中的抗点蚀和缝隙腐蚀能力。虽然它也是一种铁素体形成元素,但其浓度通常限制为最大7.5%。

尽管氮是一种廉价的合金元素,但它对特性具有重大影响。氮可支持双相不锈钢的耐腐蚀性,并增加其强度和韧性。其在制造过程中还具有另一个重要作用,即延迟金属间相形成,从而在生产阶段保留双重微结构。作为一种强大的奥氏体形成元素,氮可以替代合金中一些昂贵的镍。

最后,镍是促进晶体结构从体心立方(铁素体)变为面心立方(奥氏体)的奥氏体稳定剂。双相不锈钢(1.4462,S32205)的典型化学组成为:碳0.03%;铬22.5%;镍5.0%;钼3.25%;氮0.18%。

来自Odenthal工程办公室(一家经过认证的测试实验室)的Guido Odenthal评论道:“由于具有更好的耐腐蚀性和更高的强度,因此在过去几年中,双相钢和超级双相钢越来越多地用于设备和管道施工中,无论是作为基础材料,还是用于整个焊接结构。由于双相钢很容易根据氮含量来进行区分,因此我们使用来自Hitachi High-Tech的一款火花直读光谱仪FOUNDRY-MASTER Optimum来进行测试。”

了解有关FOUNDRY-MASTER系列的更多信息,或联系我们,以安排专家演示。我们的专家会评估您的具体要求,并为您的业务推荐合适的产品。

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日期: 26 February 2018

作者: Hitachi High-Tech Analytical Science

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