ASTM A790 适用于双相不锈钢管道，按 NPS 和管路表号标注尺寸；而 ASTM A789 适用于双相不锈钢管，按外径和壁厚标注尺寸。两个标准涵盖相同的双相牌号系列，如 S31803、S32205、S32750 和 S32760，并具有相同的化学成分和机械性能要求。ASTM A790 与 ASTM A789 之间的主要区别在于产品形式和尺寸标注，而非材料性能。
ASTM A790 双相不锈钢管道标准
ASTM A790 是由美国材料与试验协会（ASTM）发布的标准，涵盖无缝及焊接铁素体/奥氏体（双相）不锈钢管道的制造和质量要求。该标准适用于 UNS S31803（2205）、UNS S32750（2507）和 UNS S32760 等管道牌号，它们结合了奥氏体-铁素体双相显微组织，具有高强度和优异的耐腐蚀性。
它规定了关键标准，包括化学成分、机械性能、热处理条件、尺寸公差和测试要求。该规范涵盖用于一般腐蚀性用途的无缝和直缝焊接管道，重点强调抗应力腐蚀开裂和抗点蚀能力。
ASTM A790 双相钢管道广泛用于海上油气平台、海底流送管线、化工厂、海水淡化系统、制浆造纸厂和船舶相关管道。本指南涵盖 ASTM A790 的每个部分，包括牌号、化学成分、机械性能、公差、热处理、测试要求和常见问题，为工程师和采购团队提供为苛刻工况选择合适双相钢管道所需的数据。
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什么是 ASTM A790？
ASTM A790 是无缝及焊接铁素体/奥氏体不锈钢管道的标准规范。该规范由 ASTM International 发布，这是一个为材料、产品、系统和服务制定技术标准的全球公认组织。它由 ASTM A01 钢、不锈钢及相关合金委员会下的 A01.10 不锈钢和合金钢管状产品分委员会负责维护。
双相钢因其双相显微组织而得名：约 50% 奥氏体和 50% 铁素体。这种平衡的结构提供约为 316L 两倍或更高的屈服强度（相比 316L，以求准确），同时抗氯化物应力腐蚀开裂能力也远胜得多。
ASTM A790 与 ASTM A789 的一个关键区别在于，ASTM A790 涵盖管道（按 NPS 和管路表号标注尺寸），而 ASTM A789 涵盖管材（按外径和壁厚标注尺寸）。两个标准适用于相同的双相/超级双相牌号系列，但 A790 管道为承压流体输送而设计，而 A789 管材则面向换热器和一般用途。
ASTM A790 管道的化学成分
ASTM A790 双相管道牌号的化学成分受到严格控制，以保持正确的奥氏体-铁素体平衡。铬（Cr）、钼（Mo）和氮（N）是决定耐腐蚀性和 PREN 的主要元素。镍（Ni）稳定奥氏体相。碳含量非常低（大多数牌号最大 0.03%），以防止焊接过程中的碳化物析出和敏化。
| 牌号 | UNS 牌号 |
ASTM A790 化学要求（最大） | ||||||||||
| C | Mn | P | S | Si | Ni | Cr | Mo | N | Cu | 其他 | ||
| S31500 | 0.03 | 1.2-2.0 | 0.03 | 0.03 | 1.4-2.0 | 4.2-5.2 | 18.0-19.0 | 2.5-3.0 | 0.05-0.1 | |||
| S31803 | 0.03 | 2.0 | 0.03 | 0.02 | 1.0 | 4.5-6.5 | 21.0-23.0 | 2.5-3.5 | 0.08-0.2 | |||
| 2205 | S32205 | 0.03 | 2.0 | 0.03 | 0.02 | 1.0 | 4.5-6.5 | 22.0-23.0 | 3.0-3.5 | 0.14-0.2 | ||
| S32520 | 0.03 | 1.5 | 0.035 | 0.02 | 0.8 | 5.5-8.0 | 24.0-26.0 | 3.0-5.0 | 0.2-0.35 | 0.5-3.0 | ||
| 255 | S32550 | 0.04 | 1.5 | 0.04 | 0.03 | 1.0 | 4.5-6.5 | 24.0-27.0 | 2.9-3.9 | 0.1-0.25 | 1.5-2.5 | |
| S32707 | 0.03 | 1.5 | 0.035 | 0.01 | 0.5 | 5.5-9.5 | 26.0-29.0 | 4.5-5.0 | 0.3-0.5 | 1.0 | Co:0.5-2.0 | |
| 2507 | S32750¹ | 0.03 | 1.2 | 0.035 | 0.02 | 0.8 | 6.0-8.0 | 24.0-26.0 | 3.0-5.0 | 0.24-0.32 | 0.5 | |
| S32760² | 0.03 | 1.0 | 0.03 | 0.01 | 1.0 | 6.0-8.0 | 24.0-26.0 | 3.0-4.0 | 0.2-0.3 | 0.5-1.0 | W:0.5-1.0 | |
注： 除非规定范围，否则所有数值均为最大百分比。
ASTM A790 管道的机械性能
ASTM A790 管道的机械性能决定了其强度、延展性和对恶劣环境的抗性。这些性能包括抗拉强度、屈服强度和伸长率，它们决定了管道在载荷下的结构性能。下表列出了不同双相和超级双相不锈钢牌号在退火状态下的关键机械要求。
| 牌号 | 标准 | 热处理温度：最低 | 抗拉强度 最小 MPa |
屈服强度 最小 MPa |
伸长率 最小 % |
| S31500 | A790 | 980–1040°C | 630 | 440 | 30 |
| S31803 | A790 | 1020–1100°C | 620 | 450 | 25 |
| S32205 | A790 | 1020–1100°C | 655 | 450 | 25 |
| S32520 | A790 | 1080–1120°C | 770 | 550 | 25 |
| S32550 | A790 | 1040°C 最低 | 760 | 550 | 15 |
| S32707 | A790 | 1080–1120°C | 920 | 700 | 25 |
| S32750 | A790 | 1025–1125°C | 800 | 550 | 15 |
| S32760 | A790 | 1070–1140°C | 750 | 550 | 25 |
ASTM A790 下的所有双相牌号必须以固溶退火和淬火状态供货。硬度限值同样适用。大多数牌号限制在 最大 293 HB / 31 HRC。如果在 572°F（300°C）以上长期使用，这些钢容易发生脆化，因此 ASTM A790 适用于一般腐蚀性用途，而非高温工况。
ASTM A790 公差
ASTM A790 规定了双相不锈钢管道的外径、壁厚和长度的尺寸公差。这些限值有助于确保各种应用中一致的质量和准确的尺寸。由于制造工艺的原因，无缝管道通常比焊接管道允许略宽的外径公差。下表显示标准的 ASTM A790 公差范围。
| 标准 | 外径(D) | 公差(MM) | 壁厚(S) | 公差 | 长度 | 公差 |
| MM | 常用高 | MM | MM | MM | ||
| A790 | 10.3≤D≤48.3 | +0.4/-0.8 | 10.3≤D≤73.0 | +20%/-12.5% | 适用于所有尺寸 | +6.0/0 |
| 48.3<D≤114.3 | +0.8/-0.8 | 88.9≤D≤457.2, ID<5% | +22.5%/-12.5% | |||
| 114.3<D≤219.1 | +1.6/-0.8 | 88.9≤D≤457.2, ID>5% | +15.0%/-12.5% | |||
| 219.1<D≤457.2 | +2.4/-0.8 | D≥508.0,tD≤5%,SMLS | +22.5%/-12.5% | |||
| 457.2<D≤660.4 | +3.2/-0.8 | D≥508.0,tD>5%,SMLS | +16.0%/-12.5% | |||
| 660.4<D≤762.0 | +4.0/-0.8 | D≥508.0,WLD | +17.5%/-12.5% |
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ASTM A790 双相不锈钢管道牌号
ASTM A790 涵盖两大类双相不锈钢：标准双相（如 2205）和超级双相（如 2507 和 2760）。标准双相牌号的耐点蚀当量值（PREN）高于 30，而超级双相牌号超过 PREN 40。PREN 越高，在富含氯化物的环境中抗点蚀和抗缝隙腐蚀的能力越好。
UNS S31803 / 双相钢 2205
UNS S31803 是最常用的双相不锈钢管道牌号之一。它含 21–23% 铬、4.5–6.5% 镍和 2.5–3.5% 钼，根据氯化物浓度和所施加的应力，其屈服强度约为 316L 的两倍。它是海上平台、化学品船和工艺管道的首选。
了解更多 UNS S31803 / 双相钢 2205UNS S32205 / 双相钢 2205
UNS S32205 是 2205 系列中成分更严格的版本，受控氮含量为 0.14%。该氮含量将 PREN 提高到 34 以上，相比 S31803 同时改善了抗点蚀性和焊缝区韧性。大多数新项目在关键用途中指定 S32205 而非 S31803。
了解更多 UNS S32205 / 双相钢 2205UNS S32550 / 合金 255
UNS S32550 含 24-27% 铬、4.50-6.50% 镍、2.90-3.90% 钼和 1.5-2.5% 铜。添加的铜可改善对硫酸环境的抗蚀性。它在烟气脱硫（FGD）系统、磷酸加工和化学品储存管道中表现良好。
了解更多 UNS S32550 / 合金 255UNS S32750 / 超级双相钢 2507
UNS S32750 是最常指定的超级双相牌号，PREN 高于 41。其 25% 铬、7% 镍、4% 钼和 0.24–0.32% 氮使其在热海水中对点蚀、缝隙腐蚀和应力腐蚀开裂具有高抗蚀性。应用包括海底集管、平台上部管道和海水淡化系统。
了解更多 UNS S32750 / 超级双相钢 2507UNS S32760 / 超级双相钢 2760
UNS S32760 在超级双相钢基础上添加钨和铜，以在强腐蚀性氯化物和酸性介质中获得额外的耐腐蚀性。添加的钨将改良 PREN 提高至≥40。它用于热海水冷却系统、酸性气体工况和高压海底流送管线。
了解更多 UNS S32760 / 超级双相钢 2760ASTM A790 的热处理要求
每根 ASTM A790 管道必须以固溶退火和淬火状态交付。热处理过程可溶解热加工过程中形成的金属间相（σ、χ）和碳化物析出物，然后通过快速冷却锁定正确的奥氏体-铁素体平衡。
固溶退火温度因牌号而异。标准双相钢 2205（S31803/S32205）需要至少 1900°F（1040°C）。S32750（2507）等超级双相牌号通常在 1880–2060°F（1025–1125°C）范围内进行固溶退火，具体取决于具体合金。随后钢必须水淬或快速冷却，以防止 σ 相重新形成。
如果没有适当的固溶退火，σ 和 χ 等金属间相会在晶界形成。这些相硬而脆。它们会破坏韧性和耐腐蚀性。正确退火的双相管道应具有 40–60% 铁素体含量，且检测不到 σ 相。
铁素体含量与显微组织
铁素体-奥氏体相平衡是双相不锈钢管道最关键的单一质量因素。ASTM A790 要求固溶退火后的显微组织由大致相等比例的铁素体和奥氏体组成。大多数项目规范要求 35–65% 铁素体，通过磁性方法（如 Fischer 铁素体测量仪）或金相点计数法（ASTM E562）测量。
铁素体过多（高于 70%）会降低韧性和耐腐蚀性。铁素体过少（低于 30%）会削弱抗应力腐蚀开裂能力，而这正是使双相钢区别于奥氏体钢的特性。焊接热输入、层间温度和冷却速率都会影响最终的铁素体含量，因此正确的焊接工艺与母材热处理同样重要。
测试与检验要求
ASTM A790 要求进行若干测试以验证管道质量。每批必须通过化学分析、机械测试，以及水压试验或非破坏性电气测试（NDE）之一。焊接管道还需进行附加测试。以下是每项所需测试的概要。
拉伸试验
每批进行一次拉伸试验。该测试在 2 in.（50 mm）标距内测量抗拉强度、屈服强度（0.2% 偏移）和伸长率。根据管道尺寸，可使用纵向或横向试样。
压扁试验（焊接管道）
对于焊接管道，需每批从一根管道的两端取试样进行压扁试验。将管段在平行板之间压扁，焊缝位于最大弯曲点。在管道压扁至原始外径的三分之二之前，焊缝不应出现裂纹或开口
硬度试验
每批在 2 根管道上进行布氏或洛氏硬度测试。ASTM A790 下的大多数双相牌号不得超过 293 HB / 31 HRC / 310 HV。硬度限值验证热处理后没有残留有害的金属间相。
水压或无损检测
每根管道必须通过水压试验或非破坏性电气测试（按 ASTM E213 / E309 / E426 的涡流或超声检测）之一。对于水压试验，试验压力使用以下公式计算：P = 2St/D，其中双相牌号 S = 64,000 psi（441 MPa），t = 壁厚，D = 外径。
腐蚀试验（补充）
ASTM A790 引用 ASTM A923（Practice B 或 C）作为检测双相不锈钢中有害金属间相的补充要求。许多最终用户，尤其是在油气行业，除标准机械测试外还要求进行 ASTM A923 测试。该测试使用夏比 V 型缺口冲击法或氯化铁腐蚀试验来确认不存在 σ 相。
常见问题
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ASTM A790 与 ASTM A789 有什么区别？
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UNS S31803 与 UNS S32205 有什么区别？两者都是双相钢 2205，但 S32205 的成分更严格，氮含量最低为 0.14% 更高。S31803 允许氮含量低至 0.08%。S32205 中较高的氮将 PREN 提高到 34 以上，改善焊缝区性能，并降低 σ 相形成的风险。大多数现代规范现在更倾向于 S32205。
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什么是 PREN？为什么它很重要？PREN（耐点蚀当量值）是一个预测耐点蚀能力的公式：PREN = %Cr + 3.3(%Mo) + 16(%N)。更高的 PREN 意味着在氯化物环境中具有更好的抗点蚀和抗缝隙侵蚀能力。标准双相钢 2205 的 PREN 约为 34；超级双相钢 2507 达到 41 以上。对于海水用途，大多数规范要求 PREN 最低为 40。
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ASTM A790 管道需要何种热处理？所有牌号均需进行固溶退火，随后快速水淬。双相钢 2205（S32205）在 最低 1900°F（1040°C）下退火。超级双相钢 2507（S32750）通常在 1025–1125°C（1880–2060°F）下退火。快速淬火可防止 σ 相形成，并锁定正确的铁素体-奥氏体平衡。
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ASTM A790 与 ASTM A312 有什么区别？A790 规定铁素体/奥氏体（双相）不锈钢管道，A312 规定奥氏体不锈钢管道。与 TP316L 等 A312 牌号相比，双相 A790 管道的屈服强度约为其两倍，且抗氯化物应力腐蚀开裂能力更优。A312 是通用奥氏体用途的正确选择；当需要更高强度和耐氯化物性时，则指定 A790。
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ASTM A790 管道可否用于 ASME 锅炉及压力容器规范的应用？可以。ASTM A790 有对应的 ASME 规范：SA-790。SA-790 列于 ASME 锅炉及压力容器规范第 II 卷 A 部分中。按 ASTM A790 生产且同时满足 ASME 要求的管道，可标注 SA-790 牌号，用于带规范钢印的压力设备。
