摘要：雙相不銹鋼是指固溶組織中鐵素體相與奧氏體相約各占一半、且兩者的任一相比例不低于30%的不銹鋼。由于雙相不銹鋼含有約各占一半的奧氏體和鐵素體兩相組織的特點，通過正確控制化學(xué)成分和熱處理工藝，將奧氏體不銹鋼所具有的優(yōu)良韌性和焊接性與鐵素體不銹鋼所具有的較高強度和耐氯化物應(yīng)力腐蝕性能結(jié)合在一起，使雙相不銹鋼兼具鐵素體不銹鋼和奧氏體不銹鋼的性能特點。

雙相不銹鋼的發(fā)展歷程

  盡管雙相不銹鋼年產(chǎn)量只占不銹鋼產(chǎn)量的不足1%，但是并不影響雙相不銹鋼在不銹鋼家族發(fā)展中的重要地位。雙相不銹鋼所具有的高合金、N合金化、雙相組織特點，使其天然具備了高強度、高耐腐蝕性能，從而成為在高端裝備應(yīng)用中不可或缺的不銹鋼鋼類。

  不銹鋼的發(fā)展已經(jīng)有百年歷史，相對于其他不銹鋼鋼類而言，雙相不銹鋼的發(fā)明相對較晚，在20世紀(jì)30年代才出現(xiàn)。1935年法國獲得第1個雙相不銹鋼專利，20世紀(jì)雙相不銹鋼的發(fā)展經(jīng)歷了3代。

  第1代雙相不銹鋼以40年代美國開發(fā)的329鋼為代表，含高鉻、鉬，耐局部腐蝕性能好，但碳含量較高（碳質(zhì)量分?jǐn)?shù)不高于0.1%）；60年代中期瑞典開發(fā)的3RE60鋼已經(jīng)是超低碳型雙相不銹鋼。

  70年代以來，二次精煉技術(shù)的發(fā)展以及氮元素對維持相平衡、提高耐蝕性重要作用的發(fā)現(xiàn)，發(fā)展了超低碳型含氮第2代雙相不銹鋼，其代表鋼種為2205，這成為雙相不銹鋼的重要里程碑。

  在此基礎(chǔ)上，通過進一步提高合金含量及耐點蝕當(dāng)量PREN值，20世紀(jì)80年代后期發(fā)展了第3代雙相不銹鋼即超級雙相不銹鋼，其PREN值大于40，典型代表鋼種為2507，這類鋼中較高含量的鉻、鎳、鉬和氮等合金元素，較好地平衡了鐵素體和奧氏體之間的相比例，使之具有更佳的耐腐蝕性及更高的強度，為雙相不銹鋼在高端領(lǐng)域的應(yīng)用提供了保障。

  相對于國際雙相不銹鋼鋼種的發(fā)展，中國雙相不銹鋼的鋼種研發(fā)起步相對較晚，并在相當(dāng)長的時間內(nèi)處于跟跑國際雙相不銹鋼研發(fā)的階段。20世紀(jì)70年代，中國鋼研集團鋼鐵研究總院開始進行雙相不銹鋼的研發(fā)，此時國際上正處于第2代N合金化雙相不銹鋼的發(fā)展時期，鑒于N合金化對雙相不銹鋼組織及性能控制的重要作用，在中國雙相不銹鋼發(fā)展初期就緊跟國際雙相不銹鋼發(fā)展趨勢，確立了將N合金化作為雙相不銹鋼的發(fā)展方向。

  20世紀(jì)70—80年代，鋼鐵研究總院牽頭并聯(lián)合多家生產(chǎn)及應(yīng)用單位，借鑒瑞典的3RE60雙相不銹鋼，采用N合金化進行可焊接且耐應(yīng)力腐蝕的00Cr18Ni5Mo3Si2材料及生產(chǎn)工藝的開發(fā)，以解決石油化工設(shè)備18-8不銹鋼應(yīng)力腐蝕開裂問題。1985—1988年，該鋼種在中國18個大中型煉油、石油化工、化肥、制鹽等企業(yè)的多種重要設(shè)備上使用，證明了其具有優(yōu)良的耐微量氯離子應(yīng)力腐蝕及耐中性氯化物溶液局部腐蝕性能。00Cr18Ni5Mo3Si2雙相不銹鋼的成功開發(fā)是中國雙相不銹鋼生產(chǎn)及應(yīng)用的里程碑。

  不銹鋼爐外精煉和連鑄工藝技術(shù)對中國不銹鋼及雙相不銹鋼的發(fā)展起到了積極的推動作用，自1977年中國AOD爐外精煉技術(shù)獲得成功、1985年中國首臺立式不銹鋼連鑄機投產(chǎn)以來，隨著不銹鋼AOD及連鑄技術(shù)的不斷進步，中國雙相不銹鋼不斷向高純凈、低能耗、高效率的方向發(fā)展，極大地提高了其品質(zhì)及市場競爭力，并以用量和產(chǎn)量最大的第2代雙相不銹鋼2205為載體開始規(guī)?；a(chǎn)及應(yīng)用。隨著中國高端裝備的發(fā)展及國際雙相不銹鋼的發(fā)展，近年來超級雙相不銹鋼在中國得到快速發(fā)展。

  進入21世紀(jì)后，特超級雙相不銹鋼和經(jīng)濟型雙相不銹鋼成為雙相不銹鋼發(fā)展的兩個重要方向。特超級雙相不銹鋼含有更多的合金元素，獲得更高強度和更優(yōu)良的耐蝕性，例如2707鋼理論PREN值達(dá)到49，可用于更加苛刻的含氯環(huán)境。經(jīng)濟型雙相不銹鋼具有低鎳含量且不含鉬或僅含少量鉬的成分特點，其中，2101鋼以其低鎳、含錳和氮、含少量鉬的成分特點，取得了較大發(fā)展及應(yīng)用，也成為雙相不銹鋼重要發(fā)展方向及產(chǎn)量增長點。

  目前，雙相不銹鋼體系已經(jīng)形成了包括3代雙相不銹鋼、經(jīng)濟型雙相不銹鋼、特超級雙相不銹鋼等在內(nèi)相對完整的系列，中國雙相不銹鋼跟隨國際發(fā)展的趨勢，也經(jīng)歷了從第1代到第3代以及經(jīng)濟型雙相不銹鋼的發(fā)展歷程，并在特超級雙相不銹鋼的研究、生產(chǎn)及應(yīng)用方面進行著積極探索。

中國雙相不銹鋼產(chǎn)量變化及應(yīng)用拓展

  2005—2021年期間，中國雙相不銹鋼的產(chǎn)量得到快速增長，從0.08萬噸增長至24.06萬噸。結(jié)合鋼種及應(yīng)用發(fā)展，中國雙相不銹鋼產(chǎn)量經(jīng)歷了大約3個階段。

  2005—2007年屬于產(chǎn)量增長的起步期，產(chǎn)量不超過1萬噸，比例不超過0.1%，其中2005年產(chǎn)量不足1000噸；2008—2014年屬于產(chǎn)量增長的積累期，產(chǎn)量已經(jīng)可以維持在1~5萬噸；2015—2021年屬于產(chǎn)量增長期，產(chǎn)量已經(jīng)穩(wěn)定在5萬噸以上，其中2015—2018年產(chǎn)量近乎呈直線增長；2018—2021年產(chǎn)量持續(xù)穩(wěn)步增長，在不銹鋼中的比例穩(wěn)定在0.6%以上。

  中國雙相不銹鋼在經(jīng)歷產(chǎn)量不斷增長、品質(zhì)不斷提升的同時，在應(yīng)用、品種、專業(yè)化程度上也發(fā)生著巨大的變化。

  在鞏固和提高雙相不銹鋼在石化等主要應(yīng)用領(lǐng)域用量的同時，其應(yīng)用領(lǐng)域也不斷拓展，在油氣輸送、化學(xué)品船制造、核電、建筑、石油煉化、環(huán)保工程、軌道交通、建筑幕墻、水利工程、罐箱、板式換熱器、紙漿造紙、食品機械等多個領(lǐng)域得以應(yīng)用，特別是近年來在油氣輸送、化學(xué)品船制造、橋梁、建筑等領(lǐng)域推廣應(yīng)用效果顯著。中國雙相不銹鋼在滿足國內(nèi)工程需求、替代進口的同時，還在國外工程項目中得到應(yīng)用。

  在橋梁、建筑領(lǐng)域，作為經(jīng)濟型雙相不銹鋼的典型應(yīng)用，太鋼生產(chǎn)的2304雙相不銹鋼螺紋鋼筋在世界最長、設(shè)計壽命超過120年的港珠澳跨海大橋得到成功應(yīng)用，太鋼生產(chǎn)的2205雙相不銹鋼冷板用于迪拜標(biāo)志性建筑——ADIC工程（阿布扎比移民局大樓）遮陽傘支撐架的制作。

  在油氣輸送領(lǐng)域，繼2003—2004年新疆塔里木盆地克拉2氣田等西氣東輸工程采用了寶鋼特鋼和久立特材公司生產(chǎn)的2205雙相不銹鋼管材后，久立特材的2205焊管用于制作PDO（阿曼國家石油公司）天然氣集氣管線，武進不銹鋼公司的2205，2507無縫管出口用于阿爾及利亞國家石油公司Kurvers Piping高硫原油輸送管線項目等。

  值得關(guān)注的是，在“十三五”期間，以太鋼為代表的雙相不銹鋼板材生產(chǎn)企業(yè)，通過突破高品質(zhì)雙相不銹鋼板材成套關(guān)鍵制備技術(shù)，實現(xiàn)了經(jīng)濟型雙相不銹鋼（2101，2304，2003）、中合金型雙相不銹鋼（2205）、高合金超級型雙相不銹鋼（2507，S32760，2906）等熱軋、冷軋卷板的系列化研發(fā)生產(chǎn)，熱軋卷板最大厚度達(dá)到12.0 mm，其中，太鋼2205雙相不銹鋼中板在目前世界上最先進、最大噸位49000噸級的雙相不銹鋼化學(xué)品船制造中得到應(yīng)用。

  與此同時，在雙相不銹鋼管材制備方面，結(jié)合中國不銹鋼熱穿孔技術(shù)發(fā)展、熱穿孔設(shè)備及冷軋裝備的集成，實現(xiàn)了熱穿孔裝備涵蓋φ55~720 mm全系列雙相不銹鋼荒管的高效熱穿孔，以及φ610 mm口徑雙相不銹鋼管材的制備及應(yīng)用。

  總體來講，中國雙相不銹鋼發(fā)展至今，其產(chǎn)量及應(yīng)用已經(jīng)從長期處于跟跑國際發(fā)展的階段逐漸過渡到與國際雙相不銹鋼發(fā)展并跑階段。