高温范围
当温度在约350℃至约1000℃间时,金属间相会析出,导致材料在室温下发生脆化。为避免高温范围(约600-1000℃)条件下的金属间相析出,可使用快速冷却工艺。
相比之下,低温范围(约350-600℃)金属间相的析出速度较慢,通常不构成金属加工(焊接、热处理等)问题。不过,对于250-350℃范围的工作温度(通常发生在化工行业),情况却有所不同。如果在这一温度范围停留数千小时,再加上瞬变,则可能发生低温析出,因此设计者必须知道极限范围。如较高含量的铬、钼、铜和钨,能够提高析出动力速度。因此,一般认为,精益双相不锈钢的耐低温析出能力要高于超级和特超级双相不锈钢。
压力容器规范已经规定了最高使用温度,具体如下:
欧洲规范EN 13455将最高使用温度限制在250℃以下。这是一个相当保守的规定。
ASME标准第8号第1部分将大部分钢材的使用温度限制在316℃以下。这些规范都有一条警告消息:如果温度高于260℃,则钢材可能发生脆化。
目前为止,还没有区别精益双相不锈钢和标准双相不锈钢的相关规范,但未来可能会有。
低温范围
不同于奥氏体不锈钢,双相不锈钢会随着温度降低发生韧脆转变,其证据就是耐冲击性的降低(通常使用夏比冲击值进行计量)。这限制了双相不锈钢的低温应用。至于双相不锈钢可以使用的最低温度,则通过最低所需冲击值进行设置。
不过,我们有许多调整办法,可以提高双相不锈钢在低温条件下的耐冲击能力:
通过化学成分调整,适度降低铁素体含量
优化锻造/热轧
优化热处理
双相不锈钢满足了各项国际标准的相关要求(例如,ASTM、NACE以及 Norsok);这些国际标准规定的最低夏比KV冲击值为-46℃条件下达到45J。
近年来,由于北极地区要求的使用温度低达-80℃,这带来了双相不锈钢的进一步优化,夏比冲击值要在-100℃条件下达到200J。通常情况下,焊缝性能决定了最低的使用温度。
我国相关标准的规定
我国GB 150压力容器5.2.8规定,GB/T 21832和GB/T 21833各钢号钢管的使用温度下限为-20℃。表8中列明S21953、S22253、S22053、S25073双相钢钢管的使用温度上限为300℃。
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。
因此,可以认为,我国GB 150压力容器中的规定是2205和2507双相不锈钢的常规使用温度为-20℃~300℃。