不銹鋼能夠具有耐腐蝕性能主要是因為其含有一定比例的鉻、碳、鎳、鉬等元素，這些元素的含量比例不同使得不銹鋼的物理性能有很大的區別，目前熱泵熱水器不銹鋼水箱大多采用SUS304材料，但隨著(zhù)產(chǎn)量的不斷增加和使用時(shí)間的推移，市場(chǎng)反饋信息顯示，SUS304不銹鋼水箱不可避免的會(huì )存在腐蝕漏水的問(wèn)題，需要尋找經(jīng)濟型的可替代不銹鋼材料。本文從防腐性能、傳熱性能、焊接性能等物理特性，對水箱內膽選用雙相不銹鋼進(jìn)行分析。

 承壓保溫水箱內膽是熱泵熱水器的核心部件，對不銹鋼內膽材料的正確選擇是設計高品質(zhì)產(chǎn)品的重要保證。使用的原材料不好，往往用了一兩年之后就會(huì )出現漏水，由于水箱結構的特殊性導致內膽不可維修，一旦內膽漏水則整個(gè)水箱報廢，目前熱泵熱水器不銹鋼水箱大多采用SUS304材料，但理論研究和長(cháng)期的使用實(shí)踐證明，SUS304不銹鋼材料屬性和內膽加工工藝使得不銹鋼承壓水箱，特別是在水質(zhì)不好，高水溫環(huán)境下很容易發(fā)生腐蝕漏水。

 1. 內膽在上下端蓋與桶身配合處、管接頭焊接部位容易發(fā)生縫隙腐蝕造成泄漏；

 2. 不銹鋼材料中碳元素的存在，使得內膽在各焊接部位熱影響區域發(fā)生晶間腐蝕傾向；

 3. 水中氯離子的存在會(huì )引起不銹鋼材料的點(diǎn)腐蝕，高水溫，水中礦物質(zhì)、氧化物的存在會(huì )加速腐蝕的發(fā)生；

 4. 內膽在加工過(guò)程中，不銹鋼材料會(huì )發(fā)生彎曲、拉伸、擠壓形變，造成應力腐蝕。

 由于不銹鋼材料各不相同，為了提高水箱內膽的質(zhì)量，使用什么樣的材料正困擾著(zhù)設計人員，故需要尋找經(jīng)濟型的可替代不銹鋼材料。本文從防腐性能、傳熱性能、焊接性能等物理特性，對水箱內膽選用雙相不銹鋼的應用進(jìn)行分析。

一、鋼種介紹

  雙相不銹鋼是指不銹鋼的固溶組織中鐵素體（x）與奧氏體（y）兩相約各占一半，一般較少項的含量至少達到30%。與同級別的單相奧氏體不銹鋼相比，大幅度降低鎳含量的同時(shí)，材料本身還具有高強度、良好的耐應力腐蝕、耐點(diǎn)腐蝕及焊接性能。

  S32003是經(jīng)濟型雙相不銹鋼之一，它是通過(guò)以氮代鎳的方式達到高性能和低成本的統一，由于含有1.5%的鉬與鉻、氮一起提高了材料的耐腐蝕性能，其耐點(diǎn)腐蝕指數PREN（PREN=Cr%+3.3Mo%+16N%）在30左右，耐蝕性?xún)?yōu)于316L不銹鋼，與317L不銹鋼相當，同時(shí)S32003具有雙相不銹鋼的高強度、良好的耐應力腐蝕性能，因此在化學(xué)儲罐、壓力容器、紙漿造紙、橋梁、家電等多領(lǐng)域具有很好的應用前景。

二、S32003雙相不銹鋼成分性能介紹

 1. 化學(xué)成分（執行ASTMA240/A240M）

 2. 固溶狀態(tài)沖擊韌性

  在-60℃仍然具有較高的沖擊值，沖擊韌性“各向異性”，縱向大于橫向，隨溫度降低，兩個(gè)方向差值逐步減小，-196℃低溫脆性較差，遠低于304不銹鋼、316L不銹鋼。

 3. 高強度

 屈服強度是奧氏體（如316L）不銹鋼的兩倍，可實(shí)現制件的壁厚減薄及輕量化。

 4. 良好的耐腐蝕性

 鉻主要鐵素體形成元素，銘與氧結合能生成耐腐蝕的鈍化膜，是不銹鋼保持耐蝕性的基本元素之一。鉻含量增加可提高鋼的鈍化膜修復能力，一般不銹鋼中的銘含量必須在12%以上，而雙相不銹鋼的銘含量一般在20~29%之間鉬：鐵素體形成元素，提高鈍化膜的穩定性，與鉻協(xié)同作用，改善耐氯離子點(diǎn)腐蝕及縫隙腐蝕性能，氮是奧氏體形成元素，其形成能力遠超過(guò)鎳，對于提高強度、改善耐氯離子點(diǎn)腐蝕性能有重要作用。

  a. 良好的耐晶界腐蝕性能

  b. 良好的耐氯離子點(diǎn)腐蝕性能

  5. 點(diǎn)腐蝕

   不銹鋼表面大部分不腐蝕或腐蝕輕微，在局部形成具有一定深度的小孔或銹斑，經(jīng)常被覆蓋而不易被發(fā)現。

 6. 焊接性能

 由于雙相不銹鋼是鐵素體與奧氏體的結合，因此焊接時(shí)，熱裂傾向小，不需焊前預熱與焊后熱處理。含氮的雙相不銹鋼可以實(shí)現在焊接時(shí)熱影響區保留30%的奧氏體，因此大大改善了焊接接頭的韌性及耐蝕性能。

 取厚度為12.0mm的經(jīng)過(guò)1050℃固溶處理后的中板，在實(shí)驗室采用手工電弧焊的方式完成試樣的焊接。具體的焊接參數如下：焊材：E2209-16；規格：p3.2mm；焊接方法：焊條電弧焊DC+；緩解溫度：28℃；相對濕度：65%。

 焊接接頭性能分析：對焊接性能進(jìn)行了部分實(shí)驗。其中，面彎、背彎、側彎實(shí)驗均合格；焊接接頭強度Rm=755MPa，A=27%，斷位在母材；按照ASTMA262-E法進(jìn)行的非敏化態(tài)晶界腐蝕無(wú)裂紋。

 焊接接頭金相組織：熱影響區未形成單相鐵素體組織，保證了接頭的韌性，

三、結論

 由以上分析，雙相不銹鋼與同級別的單相奧氏體不銹鋼相比，大幅度降低鎳含量的同時(shí)，材料本身還具有高強度、良好的耐應力腐蝕、耐點(diǎn)腐蝕及焊接性能，S32003是經(jīng)濟型雙相不銹鋼之一，它是通過(guò)以氮代鎳的方式達到高性能和低成本的統一，由于含有1.5%的鉬，與鉻、氮一起提高了材料的耐腐蝕性能。其耐點(diǎn)腐蝕指數PREN（PREN=Cr%+3.3Mo%+16N%）在30左右，耐蝕性?xún)?yōu)于316L，與317L相當，同時(shí)S32003具有雙相不銹鋼的高強度、良好的耐應力腐蝕性能，因此熱泵熱水器承壓水箱內膽可選用雙相不銹鋼S32003作為經(jīng)濟型的可替代不銹鋼材料。