2205 vs 2507 二相ステンレス鋼: 組成、特性、および選択

二相ステンレス鋼の概要

二相ステンレス鋼は、フェライトとオーステナイトがほぼ同量の二相微細構造を組み合わせています。-二重構造により、304 または 316 オーステナイトの約 2 倍の降伏強度、良好な靭性、および通常のオーステナイト グレードでは提供できない塩化物応力腐食割れに対する優れた耐性が実現します。このファミリーの 2 つの主力グレードは、標準二相グレードの 2205 と、クロム、モリブデン、窒素を多く含むスーパー二相グレードの 2507 です。

化学組成 (ASTM A240)

UNS S32205 (2205) および UNS S32750 (2507) の ASTM A240 に基づく組成範囲 (重量パーセント):

要素	2205 (S32205)	2507 (S32750)
カーボン(C)	最大0.030	最大0.030
マンガン(Mn)	最大2.00	最大1.20
シリコン（Si）	最大1.00	最大0.80
リン(P)	最大0.030	最大0.035
硫黄(S)	最大0.020	最大0.020
クロム(Cr)	22.0-23.0	24.0-26.0
ニッケル(Ni)	4.5-6.5	6.0-8.0
モリブデン(Mo)	3.0-3.5	3.0-5.0
窒素(N)	0.14-0.20	0.24-0.32

機械的特性 (ASTM A240)

財産	2205 (S32205)	2507 (S32750)
耐力 (0.2% オフセット)	450MPa以上	550MPa以上
抗張力	655MPa以上	795MPa以上
伸長	25%以上	15%以上
硬度	最大293HBW	最大310HBW

2507 の窒素とモリブデンの含有量が多いと耐力も向上するため、より薄いセクションを 2205 またはオーステナイト設計の代わりに使用できることがよくあります。

耐食性とPREN

耐孔食性相当数、PREN=Cr + 3.3 Mo + 16 N は、塩化物耐孔食性の標準スクリーニング指数です. 2205 の PREN は約 34 に達しますが、2507 は約 42 に達します。海水用途では、2205 は一般に約 50 ℃ までの連続浸漬に許容されますが、2507 は限界を約 60 ℃ まで拡張し、さらに耐酸性を備えています。そのため、スーパーデュプレックスは、海洋生産、海底装置、および攻撃的な塩化物と酸の流れを扱う排ガス脱硫装置に指定されています。どちらのグレードも 304/316 よりも塩化物応力腐食割れに対する耐性がはるかに優れており、熱間成形後に 1020-1100 ℃で溶体化焼鈍してフェライトとオーステナイトのバランスを回復する必要があります。

規格と製品形態

どちらのグレードも、プレートおよびシートとしては ASTM A240、溶接および継目なしパイプとしては ASTM A789/A790、棒および鍛造品としては ASTM A276/A182 によってカバーされます。欧州システムでは、2205 は EN 1.4462 (X2CrNiMoN22-5-3) に対応し、2507 は EN 10088-2 および EN 10088-3 に基づく EN 1.4410 (X2CrNiMoN25-7-4) に対応します。日本の規格 JIS G4304/G4305 には、2205 タイプのグレードが SUS329J3L として含まれています。スーパーデュプレックスには直接の JIS 指定はなく、通常は ASTM または EN に指定されます。一般的な製品の形状は、プレート、シート、ストリップ、シームレスおよび溶接パイプ、チューブ、バー、継手、鍛造品などです。

選考ガイダンス

海水冷却熱交換器、ケミカルタンカー、脱塩プラント、パルプ蒸解装置、および適度なコストで耐塩化物および耐応力腐食性が必要な一般的な化学処理には、2205 をお選びください。{1} 2205 は通常、2507 より 1 トンあたり 30 ～ 50% 安いです。

オフショアのトップサイドおよび海中機器、高塩化物および酸性ガスのサービス、FGD 吸収装置、および 2205 がピットとなるプロセス ストリームには 2507 をお選びください。{1}

二相制限を超える強還元性の酸や熱海水の場合は、テストによって性能を確認してください。最も過酷な環境における高{0}モリブデン ニッケル-基合金の耐食性に匹敵する二相グレードはないからです。

よくある質問

デュプレックスってどういう意味ですか？二相ステンレス鋼は、約 50% のフェライトと 50% のオーステナイトの二相微細構造を持ち、フェライト鋼の高強度とオーステナイト鋼の靭性と耐食性を兼ね備えています。{0}}

2205 と 2507 の主な違いは何ですか?2507 には 2205 よりも多くのクロム、モリブデン、窒素が含まれており、PREN が約 34 から約 42 に上昇し、海水使用温度が約 50 ℃ から約 60 ℃ に延長されます。また、降伏強度が高く (550 MPa 対 450 MPa)、コストも高くなります。

プレンとは何ですか?PREN は耐孔食性当量数、PREN=Cr + 3.3 Mo + 16 N、塩化物媒体における耐孔食性のスクリーニング指数です。値が大きいほど、抵抗が優れていることを示します。

二相ステンレス鋼は溶接できますか?はい。溶接は、入熱とパス間温度を制御しながら、適合する二相フィラー（通常、2205 の場合は 22Cr-9Ni-3Mo タイプ、2507 の場合は 25Cr-9Ni-4Mo タイプ）を使用して実行されます。溶接後の熱処理は必要ありません。

2507 は 2205 よりどれくらい高価ですか?2507 は、合金含有量が高く、加工がより要求されるため、通常 2205 よりも 30 ～ 50% コストが高くなります。そのため、より高い PREN と強度が必要な環境でのみグレードを選択する必要があります。

海水用にはどの二相グレードを選択すればよいですか?約 50 ℃ 未満の継続的な海水浸漬の場合は、通常 2205 で十分です。その温度を超える場合、または隙間の状態が厳しい場合は、2507 以上の超二相合金グレードが推奨されます。{3}