高温下金属间相会析出致脆化,如何避免及不同温度范围情况?
高温范围
在温度介于350℃至1000℃的范围内,金属间相会开始析出,进而使得材料在常温下变得脆弱。为了防止在高温区间(大约在600℃至1000℃之间)发生金属间相的析出,可以采用快速冷却的技术手段。
相较于高温区间,在350至600摄氏度的低温区间,金属间相的析出过程较为缓慢,通常不会对金属加工过程(如焊接、热处理等)造成影响。然而,在化工领域常见的250至350摄氏度的工作温度下,情况则有所差异。若设备在此温度区间内持续运行数千小时,并伴随温度的瞬变,就有可能出现低温析出的情况。因此,设计者需要充分了解这一温度范围的极限。含有较高比例的铬、钼、铜以及钨等元素,可以加速析出动力的发展。据此,普遍认为,在耐低温析出性能方面,精益双相不锈钢相较于超级和特超级双相不锈钢,具有更优越的表现。
压力容器规范已经规定了最高使用温度,具体如下:
截至目前,尚无明确标准将精炼型双相不锈钢与普通双相不锈钢做出区分,然而,这种情况在将来或许会有所改变。
低温范围
与奥氏体不锈钢不同,双相不锈钢在温度下降过程中会出现韧性向脆性转变的现象,这一现象的体现是冲击性能的下降——通常这一性能是通过夏比冲击值来衡量的。这种现象限制了双相不锈钢在低温环境下的应用范围。至于双相不锈钢能够承受的最低温度,则是根据所需的最低冲击值来确定的。
尽管如此,我们拥有多种策略,能够有效提升双相不锈钢在低温环境中的抗冲击性能:
双相不锈钢符合了包括ASTM、NACE和Norsok在内的众多国际标准要求;这些标准中规定的最低夏比KV冲击值是在-46℃的条件下,需达到45J。
近些年,北极地区对使用温度的要求降至-80℃,促使双相不锈钢不断得到改进。为了满足这一要求,夏比冲击值需在-100℃的低温环境下达到200J。在常规条件下,焊缝的性能往往决定了材料能够承受的最低使用温度。
我国相关标准的规定
我国GB 150标准中的5.2.8条款明确指出,按照GB/T 21832和GB/T 21833标准生产的钢管,其适用的最低使用温度应为负20摄氏度。在表8中,我们可以看到S21953、S22253、S22053、S25073这四种双相钢钢管的最高使用温度被规定为300摄氏度。
该标准6.2.4和表11对于双相钢法兰锻件也有类似的规定。
据此,我国GB 150标准下的压力容器,对于2205和2507这两种双相不锈钢的适用温度范围界定为从-20℃至300℃。

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