[发明专利]焊接热影响区的耐蚀性和韧性良好的合金节省型双相不锈钢

说明书

本申请是申请日为2009年3月26日、中国申请号为200980110816.7且发明名称为“焊接热影响区的耐蚀性和韧性良好的合金节省型双相不锈钢”的专利申请的分案申请。 

技术领域

本发明涉及一种合金节省型双相不锈钢，其在具有奥氏体相和铁素体相双相的双相不锈钢中的Ni、Mo等高价合金的含量得到抑制的合金节省型双相不锈钢中，抑制了使用时的一大课题即焊接热影响区的耐蚀性和韧性的降低，从而能够谋求提高该钢应用于焊接结构件时的成为瓶颈的焊接作业性。 

背景技术

双相不锈钢在钢的组织中具有奥氏体相和铁素体相两相，作为高强度高耐蚀性的材料，从以前就一直被用作石油化学装置材料、泵体材料、化学储罐用材料等。而且，由于双相不锈钢一般是低Ni的成分系，因此随着近来的金属原料高涨的状况，作为合金成本比成为不锈钢主流的奥氏体系不锈钢低、且变动小的材料而引人注目。 

作为双相不锈钢的近来的话题，有合金节省型的开发和其使用量的增加。所谓合金节省型，是抑制双相不锈钢的比以往钢昂贵的合金的含量，从而使低合金成本的优势更加增大的钢种，其公开于日本特开昭61-56267号公报、WO2002／27056号公报、以及WO96／18751号公报中。其中，日本特开昭61-56267号公报及WO2002／27056号公报中公开的双相不锈钢在ASTM-A240中被标准化，前者与S32304（代表成分为23Cr-4Ni-0.17N）对应，后者与S32101（代表成分为22Cr-1.5Ni-5Mn-0.22N）对应。以往的双相不锈钢的主要钢种是JIS SUS329J3L及SUS329J4L，但它们的耐蚀性比奥氏体系的高耐蚀钢SUS316L更高，分别添加有大约6～7%（在以下的本发明中，关于成分的%表示质量%） 的高价的Ni，和大约3～4%的高价的Mo。与此相对照，合金节省型双相不锈钢虽然使耐蚀性接近SUS316L或通用钢的SUS304的水平，但Mo的添加大致为0，Ni的添加则大幅度降低，在S32304中为大约4%，在S32101中大约为1%。 

日本特开2006-183129号公报中记载的双相不锈钢作为日本特开昭61-56267号公报中记载的双相不锈钢S32304的改良型，为了提高酸性环境中的耐蚀性而添加了Cu，为了提高强度而添加了Nb、V、Ti中的任一种。此外，在日本特开2006-183129号公报中，作为延展性及深冲性优良的奥氏体和铁素体系不锈钢，规定了合金节省型双相钢的成分系，但其中，作为选择元素添加0.5%以下的V，作为其效果，在于通过使钢的组织微细化而提高强度。 

在这些双相不锈钢中，尤其在极力降低Ni、Mo的S32101级（Ni：2%以下）的钢中，成为课题的是焊接热影响区的耐蚀性和韧性降低。 

关于耐蚀性，合金节省型尽管原本与以往钢相比耐蚀性低，但可设计达到接近SUS304及SUS316L的水平，在固溶热处理后且在无焊接的状态下，具有不比SUS304及SUS316L逊色的耐蚀性。可是，特别是在合金节省型时，在进行焊接时，在焊接部附近的热影响区（所谓HAZ区），在接受某界限以上的输入热量的情况下，有时引起耐蚀性的极端降低，有时低于SUS304的耐蚀性水平。 

关于韧性，双相不锈钢由于具有被认为通常不会引起脆性破坏的奥氏体相，同时还具有可能产生脆性破坏的铁素体相，因此与奥氏体系不锈钢相比韧性本质上低劣。但是，只要没有σ相之类的金属间化合物等的干预，通常不会产生铁素体系不锈钢之类的急剧的延展性-脆性转移，只要不在相当低的低温下使用，就具有作为结构材料足够水平的韧性。 

但是，与耐蚀性同样，由于在HAZ区韧性下降，所以有时难以在要避免应力造成的破坏的结构用途中使用。 

基于以上的理由，S32101级的合金节省型双相不锈钢尽管合金成本相当廉价，但只限定于耐蚀性和韧性不太成为问题的用途，或通过进行低输入热焊接即降低焊接速度的焊接来使用，在作为奥氏体系不锈钢的替代广泛使用中课题较多。在日本特开昭61-56267号公报中公开的 钢被标准化的S32304中几乎看不到这样的问题，但含有大约4%的Ni，是比较高价的。在日本特开昭61-56267号公报中有“Ni：2～5.5%”的记载，容许将Ni含量降低到2%，但在实际降低到2%的钢中表现出上述的韧性降低。WO96／18751号公报中记载的钢也同样。 

发明内容