[發明專利]一種耐酸腐蝕高強度低鎳雙相不銹鋼及其制造方法

有效

• 申請號: 201410499469.4
• 申請日: 2014-09-25
• 公開（公告）號: CN105441830B
• 公開（公告）日: 2018-11-02
• 發明（設計）人: 張偉;胡錦程;宋紅梅;王治宇;江來珠;虞廣群
• 申請（專利權）人: 寶鋼不銹鋼有限公司
• 主分類號: C22C38/60
• 分類號: C22C38/60;C22C38/58;C21D8/02
• 代理公司: 上海開祺知識產權代理有限公司 31114
• 代理人: 竺明

一種耐酸腐蝕高強度低鎳雙相不銹鋼及其制造方法，其化學成分重量百分比為：C：0.01～0.06％，Si：0.20～0.50％，Mn：3.0～3.8％，Cr：21.0～22.0％，Ni：1.0～1.5％，N：0.15～0.20％，Mo：0.40～0.60％，Cu：2.0～3.0％，Co≤0.05％，Sn≤0.01％，Pb≤0.01％，W+B+Nb+Ti+Co+Al+V≤0.5％，Cu％：Mo％＝5:1，其余為Fe和不可避免的雜質。本發明雙相不銹鋼具有與S32101相當的耐點蝕性能和優于S32101的耐酸腐蝕性能，可以進一步提高其在硼酸等酸性條件下的耐腐蝕性能，降低腐蝕發生的風險，其屈服強度比現有的S32101提高20％以上；合金成本與S32101相當；采用普通原料即可冶煉滿足核電用材料標準的產品。

技術領域

本發明涉及雙相不銹鋼，具體地，涉及一種耐酸腐蝕高強度低鎳雙相不銹鋼及其制造方法，尤其適用于核電中廢液處理池面板的硼酸環境。

背景技術

雙相不銹鋼室溫下由鐵素體與奧氏體雙相組成，而兩相組織的存在使雙相不銹鋼兼有鐵素體不銹鋼和奧氏體不銹鋼的優點。與奧氏體不銹鋼相比，雙相不銹鋼的強度，特別是屈服強度顯著提高，大約是奧氏體不銹鋼的兩倍；耐晶間腐蝕、耐應力腐蝕、耐腐蝕疲勞和耐磨性能顯著改善。與鐵素體不銹鋼比，其韌性高、脆性轉變溫度低、耐晶間腐蝕和焊接性顯著改善，同時保留了鐵素體鋼導熱系數高、膨脹系數小的優點。

迄今為止雙相不銹鋼的發展經歷了三個重要階段：

a)1971年以前所開發的牌號為第一代雙相不銹鋼，由于冶煉條件的限制，C、N的含量都無法準確控制，其焊接后性能急劇下降；

b)1971～1989年開發的牌號屬于第二代雙相不銹鋼，代表鋼種為S32205。借助于1968年不銹鋼精煉工藝-氬氧脫碳(AOD)的發明和應用，可以使雙相不銹鋼中氮含量顯著提高，碳含量得到準確控制，從而顯著改善焊縫、熱影響區的韌性和耐腐蝕性能，同時氮還降低了有害金屬間相的形成速率。技術的進步使得雙相鋼得以廣泛應用于海上石油平臺、化工、造紙等多個領域；

c)1990年以后出現的牌號為第三代雙相不銹鋼，其發展呈現2種趨勢。一方面進一步提高鋼中合金元素含量以獲得更高強度和更加優良的耐腐蝕性能，如瑞典SANDVIK開發的SAF2906和SAF3207。另一方面開發低鎳含量且不含Mo或僅含少量Mo的經濟型雙相不銹鋼，以降低成本，如S32101等。

第三代核電在設置了非能動安全模塊，模塊中裝滿硼酸水，以便在緊急時刻冷卻反應堆。材質可選用304和低鎳雙相不銹鋼S32101等。硼酸是一種極弱酸，一般對材料腐蝕性不大。但在核電硼酸廢水池中，對材料耐腐蝕性能要求嚴格，必須確保不發生腐蝕，因此對材料耐酸性腐蝕要求極其苛刻。已有應用實例發現第一代和第二代采用奧氏體不銹鋼304制造的硼酸廢液池出現腐蝕行為。

因此在第三代AP1000核電設計中，采用S32101作為安全模塊材料，取代第一代和第二代核電選材奧氏體不銹鋼304。S32101具有更高強度和耐蝕性，同時由于Ni含量較低，而Co和Ni伴生，因此其Co含量可以較好的控制在0.05％以下，滿足核電材料的用材標準。S32101另一個特點是N含量較高，達到0.20％～0.25％，N含量有利于獲得高的強度，同時提高材料耐點蝕性能，但是同時增加冶煉鑄造時產生氣孔的風險和熱軋邊裂的風險。

隨著核電技術的發展和進步，腐蝕環境越來越苛刻，隨著時間的延長，安全模塊中硼酸濃度有所升高，另一方面，社會對其核電安全性能要求更高。

針對這種需求，現有的低鎳雙相不銹鋼專利中：

中國專利CN101090988通過適當的1.5-4.5％Mn代替Ni，同時添加0.15-0.25％的N以及采用較高含量的Mo(0.5-2.5wt％)，以獲得更高耐腐蝕性，使得耐蝕性達到316L的水平，實現取代316L的目的；