背景
眾所周知，緊韌體產品包括上千種規格，為了保證安全或考慮溫度、惡劣環境或其他危險場所的影響，往往對緊韌體鋼的安全性、耐久性和表面質量提出更高的要求，即鋼材必須滿足耐應力腐蝕或耐熱性和高強度耐受性的條件。 因此，不鏽鋼和耐熱鋼在緊韌體製造中得到了廣泛的應用。
gb/t 3098.6-2023《緊韌體的機械效能 不鏽鋼螺栓、螺釘和螺柱》、GB T 309815-2023《緊韌體力學效能-不鏽鋼螺母》推薦國家標準，由國家市場監督管理總局、中華人民共和國標準化管理委員會於2023年5月23日發布，2023年12月1日實施。
新標準經修訂，採用ISO 3506-1：2020《緊韌體 耐腐蝕不鏽鋼緊韌體的機械效能 第1部分：具有規定組和效能等級的螺栓、螺釘和螺柱》（英文版）取代GB T30986-2014；並修改採用ISO 3506-2：2020“緊韌體 - 耐腐蝕不鏽鋼緊韌體的機械效能 - 第2部分：具有指定組和效能等級的螺母”（英文版）代替GB T309815-2014。
新標準是GB T3098《緊韌體的力學效能》第6部分和第15部分，規定了不同型別不鏽鋼緊韌體的力學效能，為緊韌體的設計、製造、驗收和使用提供了依據。
現狀
在當今的工業生產過程中，高壓容器是必不可少的裝置之一。 但是，由於高溫、高強度、高濃度等因素的影響，金屬材料容易發生腐蝕，可能導致容器故障甚至事故。 因此，有必要對壓力容器中的不鏽鋼和耐熱鋼材料進行深入研究。
目前，世界各國已開展相關研究工作，其中美國的研究重點是分析不同型別壓力容器的腐蝕機理和影響因素; 德國的研究重點是探索新型耐腐蝕材料及其應用方法; 英國更加注重提高壓力容器的安全效能和壽命; 並在國內取得了一些研究成果。 隨著材料和製造工藝的進步，修訂後的GB T30986-2023 和 GB T309815-2023 引入雙相不鏽鋼材料的效能要求和更高強度的牌號，以滿足腐蝕條件下高強度設計的要求。
雙相奧氏體-鐵素體少沾汙鋼，具有奧氏體和鐵素體兩相結構的基體（其中少相含量至少大於25%），可以被磁化，通常通過冷加工進行強化。 雙相不鏽鋼不僅保留了奧氏體不鏽鋼優良的韌性和焊接效能，而且具有鐵素體不鏽鋼高強度的優點。
雙相不鏽鋼牌號
雙相（奧氏體-鐵素體）不鏽鋼的主要成分是Fe、Cr、Ni、Mo等元素，雙相不鏽鋼的鑄造等級符合ASTM A890 A890M標準。 在 ASTM A890 A890M-18A 標準中，鑄造雙相不鏽鋼有 8 個等級，包括 1B、1C、2A、3A、4A、5A、6A 和 7A，具體取決於化學成分。 我國雙相不鏽鋼鑄件標準GB T 2100-2017也有與ASTM A890 890M標準相對應的材料牌號。
美國鍛造雙相不鏽鋼的主要執行標準是ASTMA182 A182M-20，其中包括F50、F51、F52、F53、F54、F55、F57、F59、F60、F61、F65、F66、F67、F68、F69和F71等16個牌號。 我國不鏽鋼鍛造標準NB T47010-2017《壓力裝置用不鏽鋼及耐熱鋼鍛件》規定了六種鍛造雙相不鏽鋼牌號。 由於使用習慣和美國品牌的豐富，目前國內閥門緊韌體產品仍主要採用美國雙相不鏽鋼標準，其中，常用的牌號主要有ASTM A182標準F51 F53 F55 F61、ASTM A890標準1B 4A 5A 6A。 雙相不鏽鋼的抗點蝕性和點蝕敏感係數（pren=cr%+3.）3%MO+16%N），PREN值與材料的成分有關，不同材料牌號、不同成分、不同抗點蝕性，抗點蝕性也不同。
在GB T20878-2007《不鏽鋼及耐熱鋼牌號及化學成分》國家標準的基礎上，為滿足市場需求標準，明年發布的GB T20878-2024增加了85個不鏽鋼牌號和化學成分，其中增加了20個雙相（奧氏體-鐵素體）不鏽鋼牌號，新增了9個， 見表1，擴大了緊韌體市場的應用範圍。
表1 雙相（奧氏體-鐵素體）不鏽鋼牌號及其化學成分。
雙相不鏽鋼的效能及應用
不鏽鋼的成分和組織在應力腐蝕裂紋敏感性（SCC）中起著關鍵作用。 奧氏體不鏽鋼在氯化物溶液中易受SCC影響，而鐵素體對SCC具有較好的抵抗力。 鐵素體晶粒越小，抗SCC越好，因此雙相不鏽鋼具有更高的耐氯化物SCC效能，應力腐蝕開裂的閾值約為奧氏體不鏽鋼的3倍。 在Cr-Ni不鏽鋼中，溶液結構中鐵素體相與奧氏體相的比率通常使用“鉻當量”和“鎳當量”進行計算和評估。
雙相不鏽鋼解決了304L、316L等奧氏體不鏽鋼在CL應力腐蝕下產生SCC的危險，特別是在點蝕引起的應力腐蝕破裂場合。 因此，雙相不鏽鋼廣泛應用於CL應力腐蝕的許多場合，如煉油工業的催化裂化和加氫裂化裝置，石油化工工業的PVC裝置和氯乙烯生產裝置，以及煤化工行業汙水處理裝置的緊韌體。
熱處理工藝很重要
雙相不鏽鋼在結構上堅硬易碎，其析出直接影響雙相鋼的耐腐蝕性。 為了避免韌性和耐腐蝕性的退化，雙相不鏽鋼固溶熱處理需要快速冷卻，以縮短相析出過程。 雙相鋼在316 540範圍內長時間停留後會析出相，國家和石化行業標準對雙相鋼材料的使用溫度做出了相關規定，雙相不鏽鋼連續使用溫度的上限低於奧氏體不鏽鋼。 SH T3059-2012《石油化工管道設計裝置選型規範》第6號第2節規定，雙相不鏽鋼的工作溫度不應高於300°C。 gb/t20801.2-2020 《工業管道壓力管道規範》附錄C3。2 和附錄 C69.建議在設計和選擇材料時應注意雙相鋼475的脆性和相脆性，因此在選擇緊韌體時，不應在高溫場合使用雙相鋼。
另外，雙相不鏽鋼緊韌體一般採用950固溶退火退火以解除應力，因為低於950，馬氏體組織會逐漸析出脆性相，這與奧氏體不鏽鋼不同，奧氏體不鏽鋼通常在600 800進行熱處理以解除應力。
螺絲君的經驗與總結
雙相不鏽鋼是一種非常好的耐腐蝕材料，因為它具有高強度和優異的機械效能。 但是，由於其相對較高的**，它通常只用於實際應用中的特殊場合。 如果需要長期儲存或運輸含有酸性或鹼性溶液的壓力容器，可以選擇不鏽鋼緊韌體作為主要材料。 在選擇壓力容器中不鏽鋼緊韌體的材料時，需要考慮其適用範圍、成本效益以及與其他材料的相互作用等問題。 只有在考慮了多種因素後才能做出最佳選擇。
螺絲君認為，國內外對不鏽鋼和耐熱鋼材料的研究已經取得了一些進展，但仍有一些問題需要進一步解決。 未來的研究方向應該更加關注如何提高緊韌體的使用壽命和安全效能？ 同時，加強結合實際工程實踐的工作，為工業生產提供更可靠的技術支撐。
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