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Duplex 2205 (1.4462): 化学組成と機械的性質

クイック回答

Quick Answer

Duplex 2205 (EN 1.4462) は、約22% Cr、5% Ni、3% Mo を含むオーステナイト-フェライトの混合相組織を有しています。標準的なオーステナイト系グレードの降伏強度の約2倍の値を提供し、PREN が約35で、ピッティング、隙間腐食、および塩化物応力腐食割れに対する優れた耐性を提供します。

概要

Duplex 2205 は、世界中で最も広く使用されている二相ステンレス鋼グレードです。その二相組織——約50% のオーステナイトと50% のフェライト——は、単相のオーステナイトまたはフェライトグレードでは達成できない性質の組み合わせを提供します:

  • 高い降伏強度 (~450 MPa 最小値) により、壁の厚さを減らし、重量を節約可能
  • 良好な靱性 - 約 −40 °C まで
  • 優れた塩化物耐食性 — PREN ~35 はオーステナイト 316L (~24) よりも著しく高い
  • 塩化物応力腐食割れ (SCC) 耐性 — 304 および 316 が高温塩化物環境で易損性がある破損モード

UNS 番号は S32205 (以前は S31803)です。欧州標準は 1.4462 です。ASME 応用では、グレードは SA-790 S32205 として表示されます。


化学組成 — Duplex 2205 / 1.4462

元素ASTM A790 S32205EN 1.4462
炭素 (C)≤ 0.030≤ 0.030
マンガン (Mn)≤ 2.00≤ 2.00
シリコン (Si)≤ 1.00≤ 1.00
リン (P)≤ 0.030≤ 0.035
硫黄 (S)≤ 0.020≤ 0.015
クロム (Cr)22.0 – 23.021.0 – 23.0
モリブデン (Mo)3.0 – 3.52.50 – 3.50
ニッケル (Ni)4.5 – 6.54.5 – 6.5
窒素 (N)0.14 – 0.200.10 – 0.22

窒素は二相グレードの重要な合金元素です——オーステナイト安定化剤で、降伏強度を上げ、ピッティング耐食性を著しく改善します (0.1% N ごとに PREN に約 1.6 追加)。MTC は窒素を報告する必要があります。


PREN 計算

PREN = %Cr + 3.3×%Mo + 16×%N

中程度の組成の典型的な 2205 の場合: PREN ≈ 22.5 + 3.3×3.0 + 16×0.17 ≈ 22.5 + 9.9 + 2.7 ≈ 35.1

これにより 2205 はオーステナイト 316L (PREN ~24) より優れた位置に置かれ、超級二相 2507 (PREN ~43) 以下です。


機械的性質 — Duplex 2205

性質ASTM A790 S32205EN 1.4462 (+AT)
引張強さ (UTS)620 MPa (90 ksi) 最小値620 – 880 MPa
0.2% 降伏強度 (YS)450 MPa (65 ksi) 最小値450 MPa 最小値
50 mm 伸び25% 最小値25% 最小値
硬さ (最大値)290 HBW / 31 HRC290 HBW
シャルピー衝撃 (−40 °C)100 J (横方向)

~450 MPa 最小値の YS は 316L (170 MPa) の約2倍で、圧力容器部品の壁の厚さを大幅に削減できます。


物理的性質

性質典型値
密度7.82 g/cm³
熱伝導率 (20 °C)19 W/(m·K)
熱膨張 (20–100 °C)13.0 × 10⁻⁶ /°C
弾性係数200 GPa
磁気透過性強磁性 (フェライト相による)

オーステナイト系グレードとは異なり、二相鋼は強磁性です。磁場を伴う応用または透過性に依存する検査方法では、これを考慮する必要があります。


標準適用範囲

標準製品形態グレード
ASTM A790シームレスおよび溶接パイプS32205 / S31803
ASTM A240プレート、シート、ストリップS32205
ASTM A182鍛造品F51 (S31803) / F60 (S32205)
ASTM A276バーS32205
ASME SA-240圧力容器用プレートS32205
EN 10088-2平板製品1.4462
NORSOK M-650海洋用適格材料22Cr duplex

応用

高い強度と塩化物耐食性の両方が必要な場合、Duplex 2205 が推奨グレードです:

  • 石油およびガス — 海底アンビリカル、ウェルヘッド部品、トップサイドパイプワーク
  • 淡水化 — 塩水パイプ、蒸発器、マルチステージフラッシュユニット
  • 化学処理 — 塩化物を含むプロセスストリームを扱う容器および熱交換器
  • パルプと紙 — ディジェスターおよび漂白装置
  • 海洋構造 — プロペラシャフト、甲板設備、スプレーゾーン内の構造部材

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よくある質問

Duplex 2205 の最大連続使用温度は多少ですか?

Duplex 2205 は、一般に 280–300 °C の最大連続使用温度に制限されるべきです。この範囲を超えると、シグマ相および他の金属間脆化相がフェライト中に形成され、靱性が著しく低下する可能性があります。300 °C を超える高温サービスの場合、オーステナイト系グレードまたはニッケル合金がより適切です。

Duplex 2205 は溶接可能ですか?

はい、ただしオーステナイト系グレードより注意が必要です。主な要件には、正しい熱入力 (通常 0.5–2.5 kJ/mm)、層間最高温度 150 °C、および溶接部での正相バランスを復元するための過合金フィラー (GTAW/GMAW 用 ER2209) の使用が含まれます。厚いセクションまたは高腐食環境では、溶接後焼きなまし処理が必要な場合があります。

S31803 と S32205 の違いは何ですか?

S31803 は 2205 の元々の UNS 標準号です。S32205 は、より厳格な成分範囲を持つ改良版です——特に、窒素の最小値がより厳格な 0.14% (S31803 の 0.08% に対して) で、Cr の最小値が 22.0% (21.0% に対して) です。S32205 は新規建設に推奨される標準号です。多くの標準は現在、S32205 を主要 UNS 番号として示し、レガシーマテリアルのために S31803 を保持しています。

TestCert は二相 MTC の窒素報告をどのように処理していますか?

TestCert は、窒素が不在または報告されていない二相 2205 MTC にフラグを立てます。窒素は必須成分要素であり、PREN 計算に不可欠です。すべての要素が存在する場合、プラットフォームは PREN を自動的に計算し、顧客が指定した最小値と比較します (海洋仕様では 2205 の場合は通常 35)。