关键词：双相不锈钢；性能；造纸工业；应用；制浆；漂白　传统传统的奥氏体不锈钢在晶间腐蚀、应力腐蚀、点腐蚀和缝隙腐蚀等局部腐蚀方面的抗力不足，尤其是应力腐蚀引起的断裂，其危害性极大。双相不锈钢是近二十年来开发的新钢种。通过正确控制各合金元素比例和热处理工艺使其固溶组织中铁素体相和奥氏体相各约占50％，从而将奥氏体不锈钢所具有的优良韧性和焊接性与铁素体不锈钢所具有的较高强度和耐氯化物应力腐蚀性能结合在一起，使双相不锈钢兼有铁素体不锈钢和奥氏体不锈钢的优点。传统目前,应用最普遍的是SAF2205，其屈服强度可达普通奥氏体不锈钢的两倍，疲劳强度及抗腐蚀性能亦优于奥氏体钢。其热胀系数接近于普通的碳钢，给结构设计带来很多方便。这一特点使得它适合制作复合钢板和防腐蚀衬里。因其导热系数比316L约高出30％，有利于制造换热设备；此外，SAF2205还具有较好的低温冲击性能。钢中加入适量的氮不仅改善了钢的耐点蚀和耐SCC(耐应力腐蚀)性能，而且提高了焊接HAZ(焊接热影响区)的耐蚀和力学性能。SAF2205高Cr低Ni，故较Cr-Ni奥氏体不锈钢的材料成本更低。传统80年代后期,国外制浆造纸行业就开始用双相不锈钢替代奥氏体不锈钢制造某些关键部位的耐腐蚀设备,目前已获广泛应用[1],其中应用最多的也是SAF2205双相不锈钢。　1双双相钢的耐腐蚀性能1.1耐耐点蚀性能钢的抗点蚀能力取决于钢中铬、钼和氮诸元素，几种双相不锈钢及奥氏体不锈钢点蚀指数对比见表1。PREN值一般用来预测钢在氯化物环境中的性能。可见SAF2205钢在含氯环境中的耐点蚀性能优于18－5Mo型双相不锈钢，更优于316L奥氏体不锈钢。在300mV电位下作出的CPT值与氯离子含量的关系曲线如图1所示。从图1中可以看出SAF2205双相不锈钢具有比SAF2304双相不锈钢和表1典几种钢的点蚀指数值的对比[2钢种CrMoNPREN00Cr22Ni5Mo3NSAF220500Cr18Ni5Mo3Si2316L222218.5173.23.22.72.70.150.180.083535.428.725.9注：PREN为不锈钢点蚀指数值，用来预测在氯化物环境中的性能。304L、316L奥氏体不锈钢更佳的耐点蚀安全性。 1.2耐耐缝隙腐蚀性能传统SAF2205钢耐缝隙腐蚀性能与316L奥氏体不锈钢相当。1.3耐耐应力腐蚀性能传统在双相不锈钢应力腐蚀过程中，无论是铁素体相，还是奥氏体相，二者之中必有一个相对另外一个相在应力腐蚀裂纹的扩展中起到极化保护或机械屏障的阻挡作用，从而阻止了裂纹向前发展的可能。此外，两个相的晶体形面取向差异，使扩展中的裂纹频繁改变方向，从而大大延长了应力腐蚀裂纹的扩展期。传统SAF2205钢的耐氯化物应力腐蚀性能良好。即使在既有氯化物又有H2S图1 在中性氯化物溶液中不同钢种的临界点蚀温度（CPT）对比[2]的水溶液中，其耐应力腐蚀性能也优于18－Mo等其它类型不锈钢。图2为SAF2205与奥氏体不锈钢在氯化物溶液中的应力腐蚀实验比较，前者明显优于后者。1.4耐耐晶间腐蚀性能传统SAF2205钢含有氮，高温加热后仍保留大量的奥氏体相（1250℃时γ相为30％～40％），焊接的高温热影响区（HTHAZ）冷却时又会沿铁素体相晶界由铁素体相快速转变成奥氏体相，这种两相结构降低了钢的晶间腐蚀倾向，使SAF2205钢具有良好的耐晶间腐蚀性能。1.5耐耐均匀腐蚀性能图2 SAF2205与奥氏体不锈钢在氯化物溶液中的应力腐蚀试验[3]传统在大多数介质中SAF2205钢的耐均匀腐蚀性能均优于304L和316L。1.6耐耐疲劳腐蚀性能传统高的力学性能与耐腐蚀性能的结合使钢具有高的腐蚀疲劳强度。SAF2205在造纸漂白废液中的腐蚀疲劳强度可达±265MPa。　2双双相钢的焊接、冷热加工性能传统SAF2205具有良好的可焊性，适宜的焊接方法有TIG、等离子弧焊和埋弧焊。传统SAF2205既可以冷弯也可热弯。由于SAF2205的屈服强度较高，固变性抗力较大，但因其组织为铁素体和奥氏体两相组成，冷加工硬化倾向比奥氏体低。切削时，切削速度应比切削316L低20％。当采用高速工具钢刀具时，切削参数可与加工316L时相同[3]。　3双双相钢在我国制浆造纸行业的应用前景分析3.1耐SAF2205在蒸煮设备上的应用传统许多年来，人们认为不锈钢用在硫酸盐法蒸煮设备上是“大材小用”。然而，随着工艺的改进，操作条件的逐渐严格，硫酸盐法蒸煮设备的腐蚀率增加了。全球范围内，蒸煮装置与材料相关的事故时有发生。更有一些低碳钢蒸煮锅发生了爆炸事件，由此警醒我们注意蒸煮装置的选材问题，强调了蒸煮装置使用不锈钢的必要性。传统硫酸盐法蒸煮液的主要成分是：NaOH和Na2S，还有一些来自于碱回收系统的Na2CO3，Na2SO4，Na2SO3和Na2S2O3，甚至还有少量的Na2Sn(多硫化钠)。另外来自漂白车间的回用水含有NaCl，如果封闭循环用水，蒸煮液中NaCl含量会大量增加。传统蒸煮设备大都是压力容器，在160～180℃的工作温度下，上述的盐类对设备都有腐蚀作用。蒸煮液中含Na2Sn时对蒸煮有益，可以提高蒸煮的得率，但其含量在2g/L左右时，对设备有强烈的腐蚀作用。传统因此，从80年代后期双相不锈钢SAF2205出现后，就逐渐地代替冷拔奥氏体不锈钢，作为蒸煮设备的材料。双相不锈钢之所以受到欢迎，主要是由于它的耐腐蚀性及强度，从而可以减少材料的厚度，进而降低成本。传统亚硫酸盐制浆工艺中蒸煮设备所受到的腐蚀重于硫酸盐制浆。蒸煮液呈弱酸性，含有NaHSO3，Na2SO3，Mg(HSO3)2等盐，pH值可低至2左右。温度较硫酸盐法低，但可达160℃。以前用的较多的是316和317奥氏体不锈钢，因SAF2205对亚硫酸腐蚀的抵抗能力强于奥氏体不锈钢，现正逐渐取代奥氏体不锈钢[8]。3.2耐SAF2205在漂白设备上的应用传统制浆造纸厂对环境影响最大、污染最严重的是漂白废液，而用于漂白阶段的防腐费用也最高。据加拿大纸厂一次关于纸厂腐蚀费用的调查统计：用于漂白设备防腐的投资及维修费用，约占总的防腐及维修费的57.2%。一般在硫酸盐法制浆过程中，漂白防腐费用最大，占硫酸盐法生产防腐总费用的26％。传统漂白设备的腐蚀介质主要是氯化段的Cl-，H+；以及氧化剂Cl2、ClO2。传统ClO2处理塔的洗涤液中Cl-比氯化段的少一半，温度约高10℃，pH2.0～2.5。在上述条件下普通不锈钢容器上发现缝隙腐蚀、点腐蚀、应力腐蚀破坏。传统不锈钢在Cl-中的点蚀及缝隙腐蚀，是由于在酸性强氧化剂的Cl2，ClO2漂白液中，Cl-浸透了不锈钢的钝化层，从而限制了它的使用。另外，漂白时的某些条件变动，可能会增大腐蚀，例如：残Cl2多少对腐蚀电位的影响就很大。因此，从腐蚀观点来看，过量的漂白剂会增大洗涤器及滤液系统上金属材料的腐蚀。传统漂白系统中大量使用元素氯的结果使废液中和制浆中都有不少有毒物质，如有机卤化物AOX。由于环保的要求越来越严格，80年代国外采取的措施是在氯化段用ClO2代替部分或全部Cl2，以满足环保的要求。由于Cl2、ClO2易挥发，在气相中的氧化作用比液相更为强烈。ClO2 在气相的腐蚀作用，比在液相高一级。因此在气相中对不锈钢的腐蚀，比在pH1.2的液相中的速率大得多，甚至在氯化塔顶或洗浆机上都有严重腐蚀现象，不能用316L钢。传统许多北美漂白车间为了减少污染，增加了浆料洗涤水的循环利用，因而使一些漂白段和洗浆段处于较高温度下操作，同时也增加了系统中氯化物浓度。氧气漂白是一种新型、环保型的漂白方法。封闭循环使白液中含有一定量的氯化物，因此氧漂一开始就在有氯化物条件下进行。在氧漂条件下，高浓氯或碱，分别或一起对奥氏体不锈钢产生应力腐蚀。许多在役的氧脱木素反应器用SAF2205制造，运行情况良好，无腐蚀报告[6]。传统统计数据表明：现代浆漂白是双相不锈钢制压力容器的另一可用武之地。SAF2205的性能仍优于SAF2304TM(00CrNiMoN)，表现在它的高抗点蚀和抗裂纹腐蚀性能上。SAF2205的抗点蚀和抗裂纹腐蚀性能远远超过316L，可以和904L（00Cr20Ni25Mo4.5Cu）相媲美[1]。3.3耐SAF2205在其它设备上的应用传统SAF2205的另一个典型用例是用在滚筒式压榨机上。该设备的滚筒上钻有许多孔眼，在含有酸性氯离子和硫酸根离子的介质作用下，孔边处极易产生应力腐蚀疲劳裂纹。而SAF2205所具有的高强度、抗局部腐蚀性和抗疲劳腐蚀性能刚好满足要求，于是SAF2205双相不锈钢广泛应用于压榨机上。传统还有一些有压或无压设备也使用SAF2205，如：热液储槽、热液回收容器和浸泡容器等。　4双结 语传统由于环保要求的日益严格,会给制浆造纸设备的防腐蚀提出许多新的课题，为了减少制浆造纸设备的腐蚀费用，提高设备的使用寿命，必须在强调消除污染和节约能源的同时重视设备防腐蚀问题。我们可以相信，SAF2205双相钢会在我国制浆和造纸设备中发挥它应有的作用。　参考文献[1]J Olsson,B Leffler, C Jorgensen.Pulp & Paper Canada,1999(100):4[2]吴玖.双相不锈钢.北京:冶金工业[1]出版社,1999:346,348[3]陆世英,张廷凯,杨长强.不锈钢.北京:原子能出版社,1998:380,385[4]唐子龙,宋诗哲,唐翠荣.金属学报,1995.n8:B360,B367[5]化学工业部化工机械研究所.腐蚀与防护手册.北京:化学工业出版社,1995[6]曹光锐,劳嘉葆.造纸工业腐蚀问题译文集.北京:轻工业出版社,1983[7]Nordstrom J and Rung B. Proc.,]TAPPI engineering conference. Orlando,]FL.1201～1206(1993)[8]Olsson J, Leffler B, and Jorgensen[]C.Proc.,Duplex stainless steel,97,]Maastricht,761～765(1997)