Czym jest stal nierdzewna typu duplex
Stal nierdzewna typu duplex ma dwufazową mikrostrukturę z mniej więcej równymi proporcjami ferrytu i austenitu. Najbardziej znanym gatunkiem jest UNS S32205, objęty normą ASTM A240 dla blach i arkuszy, ASTM A790 dla rur bez szwu i spawanych oraz normą EN 1.4462 w europejskim systemie oznaczeń, podczas gdy S31803 i gatunek super duplex S32750 obejmują niższe i wyższe cła stopowe. Dwufazowa struktura zapewnia granicę plastyczności mniej więcej dwukrotnie większą niż w przypadku standardowych gatunków austenitycznych, w połączeniu ze znacznie lepszą odpornością na wżery chlorkowe, korozję szczelinową i pękanie korozyjne naprężeniowe chlorkowe.
Dane właściwości
| Nieruchomość | UNS S32205 (2205) |
|---|---|
| Minimalna granica plastyczności | 450 MPa |
| Minimalna wytrzymałość na rozciąganie | 620 MPa |
| Liczba równoważna odporności na wżery | 34 lub więcej |
| Typowa zawartość ferrytu | 40 do 60 procent w stanie wyżarzonym |
| Zakres temperatur pracy | Do około 300 stopni C, powyżej której wzrasta ryzyko kruchości |
Wysoka zawartość chromu, molibdenu i azotu zwiększa równoważną odporność na wżery do 34 lub więcej dla S32205, co pozwala materiałowi przetrwać środowiska zawierające chlorki, które powodują wżery w stali nierdzewnej typu 316. Właściwości mechaniczne nabywa się poprzez wyżarzanie rozpuszczające, po którym następuje szybkie chłodzenie, a po każdej operacji spawania lub formowania na gorąco musi nastąpić odpowiedni cykl termiczny, aby przywrócić równowagę fazową.
Zbiorniki ciśnieniowe i sprzęt procesowy
Głównym zastosowaniem jest produkcja zbiorników ciśnieniowych. Płyty i głowice duplex są stosowane w reaktorach, separatorach, kolumnach i zbiornikach magazynowych w przemyśle chemicznym, petrochemicznym i nawozowym, ponieważ gatunek ten jest odporny zarówno na korozję ogólną, jak i pękanie korozyjne naprężeniowe, a jego wyższa wytrzymałość pozwala na uzyskanie cieńszej ścianki niż alternatywa austenityczna. Wykonanie spawane jest proste przy użyciu odpowiednich materiałów eksploatacyjnych, a gotowy zbiornik jest zwykle testowany pod kątem zawartości ferrytu i, w razie potrzeby, odporności na korozję międzykrystaliczną.
Architektura przybrzeżna i ściany osłonowe
W miastach nadmorskich atmosfera zasolona powoduje korozję wsporników, kotew i elementów elewacji wykonanych ze stali nierdzewnej typu 304 lub 316, co objawia się powierzchniowymi plamami rdzy, a z czasem może stanowić zagrożenie dla bezpieczeństwa systemu mocowania. Elementy ze stali nierdzewnej typu duplex rozwiązują ten problem u źródła: materiał utrzymuje pasywną powierzchnię pod wpływem osadzania się chlorków, zapewnia wytrzymałość potrzebną do wąskich elementów konstrukcyjnych i zachowuje czysty wygląd bez częstego czyszczenia i-powtórnej obróbki.
Odsalanie i uzdatnianie wody morskiej
Wielostopniowe instalacje odsalania metodą flash i odwróconej osmozy obsługują gorącą, napowietrzoną wodę morską o wysokiej zawartości chlorków, która jest jednym z najbardziej wymagających środowisk dla materiałów metalowych. Stal nierdzewna typu duplex jest stosowana w wysokociśnieniowych rurociągach do odwróconej osmozy, przewodach solanki, pompach i elementach wymienników ciepła, a zapotrzebowanie na ten gatunek rośnie wraz z wydajnością instalacji, ponieważ większy dzienny przepływ wody morskiej oznacza więcej zwilżonej powierzchni i dłuższe wymagania dotyczące żywotności.
Mosty, wzmocnienia i konstrukcje morskie
W przypadku mostów morskich poziom chlorków w strefie rozprysków i rozprysków może sięgać około 20 000 ppm, a dostęp do morza sprawia, że konserwacja jest niezwykle kosztowna. Pręt wzmacniający ze stali nierdzewnej typu duplex, dostarczany zgodnie z odpowiednią specyfikacją pręta ze stali nierdzewnej, zapewnia wysoką wytrzymałość, dobrą wytrzymałość i niezawodną odporność na korozję, a także można go łatwo przygotować i zamocować na wyspie. To samo rozumowanie dotyczy pali nabrzeży, zamocowań tuneli zanurzeniowych, poręczy przybrzeżnych i elementów platform morskich.
Punkty selekcji i produkcji
Przed dokonaniem wyboru pomiędzy klasami standardowymi i super duplex należy sprawdzić poziom chlorków, temperaturę i zawartość tlenu w środowisku.
Do spawania należy używać odpowiedniego spoiwa duplex, kontrolować dopływ ciepła i temperaturę międzyściegową oraz unikać nadmiernego rozcieńczania metalu rodzimego.
Nie należy stosować obróbki cieplnej po spawaniu stali duplex; równowaga fazowa jest kontrolowana przez cykl termiczny spawania i zawartość stopu.
Sprawdź zawartość ferrytu w czapce spoiny i grani oraz potwierdź, że równowaga chromu i azotu w wypełniaczu jest odpowiednia dla złącza.
Oczyścić i wytrawić lub pasywować powierzchnie spawane i narażone na działanie ciepła, usuwając zanieczyszczenia żelazem, aby umożliwić odtworzenie warstwy pasywnej.
Przestrzegaj górnej granicy temperatury roboczej dla każdego gatunku, ponieważ narażenie powyżej tej temperatury sprzyja tworzeniu się fazy sigma i utracie wytrzymałości.
Często zadawane pytania
P: Do czego służy stal nierdzewna typu duplex?
Jego głównymi zastosowaniami są zbiorniki ciśnieniowe i sprzęt procesowy, fasady i mocowania budynków przybrzeżnych, stacje odsalania i uzdatniania wody morskiej, wzmacnianie mostów morskich i ogólne konstrukcje morskie.
P: Jak mocny jest duplex w porównaniu ze stalą nierdzewną typu 316?
Minimalna granica plastyczności UNS S32205 wynosi 450 MPa w porównaniu z około 205 MPa dla typu 316, więc dupleks jest w przybliżeniu dwa razy mocniejszy i często można go stosować w cieńszej sekcji.
P: Czy można spawać stal nierdzewną duplex?
Tak, z dopasowanym spoiwem duplex, kontrolowanym dopływem ciepła i temperaturą międzyściegową oraz bez obróbki cieplnej po spawaniu. Gotową spoinę zwykle sprawdza się pod kątem zawartości ferrytu.
P: Dlaczego w przypadku usług wody morskiej preferowany jest tryb duplex?
Ponieważ jego odporność na wżery równa 34 lub więcej zapewnia dużą odporność na wżery chlorkowe, ataki szczelinowe i pękanie korozyjne naprężeniowe chlorków, które są typami uszkodzeń gatunków austenitycznych w wodzie morskiej.
P: Czy stal nierdzewna duplex jest magnetyczna?
Jest magnetyczny w ograniczonym stopniu ze względu na zawartość ferrytu wynoszącą około 40 do 60 procent, co jest wystarczające, aby umożliwić podnoszenie magnetyczne, ale znacznie mniej niż stal w pełni ferrytyczna lub węglowa.
P: Jaki limit temperatury dotyczy rury duplex?
Standardowe gatunki duplex są zwykle ograniczone do około 300 stopni C podczas pracy, ponieważ wyższe temperatury przyspieszają tworzenie kruchych faz międzymetalicznych, takich jak faza sigma.
