2205 dupleksne roostevaba teras: S32205 vs S31803 vs 1,4462 vs F51, seletatud

Mis on 2205 dupleksne roostevaba teras?

2205 on tavaline kaubanduslik nimetus roostevaba dupleksterasele, mis sisaldab umbes 22% kroomi, 5% niklit, 3% molübdeeni ja 0,14-0,20% lämmastikku. Selle mikrostruktuur on ligikaudu 50/50 ferriidi ja austeniidi segu, mis annab sellele kombinatsiooni, millele ükski ühefaasiline klass ei sobi: voolavuspiir on umbes kaks korda suurem kui 316 liitrit, suurepärane vastupidavus kloriidi pingekorrosioonipragunemisele ja punktresistentsuse ekvivalentarv (PREN) 35 lähedal, mis on palju suurem kui 24-26 316 liitrit. Seetõttu on 2205 tööhobuste dupleksklass avamere-, keemia- ja magestamisteenuste jaoks.

Nimetused ja reguleerivad standardid

Määramine	Standard / Märkus
S32205	UNS; praegune 2205 spetsifikatsioon (ASTM A240, A790, A789)
S31803	UNS; originaal 2205 spetsifikatsioon, madalam lämmastikusisaldus ja laiemad vahemikud
1.4462	EN 10088; terase nimi X2CrNiMoN22-5-3
F51 / F60	ASTM A182 sepistamisklassid; F51=S31803, F60=S32205
JIS SUS329J3L / SUS329J4L	Jaapani vasted S31803 / S32205
GB 022Cr22Ni5Mo3N / 022Cr23Ni5Mo3N	S31803 / S32205 (GB/T 20878) hiina vasted

Tootestandardid hõlmavad ASTM A240/ASME SA240 (plaat, leht, riba), ASTM A789 (toru), ASTM A790 (toru), ASTM A276 (bar), ASTM A182 (sepised) ja EN 10216-5 / EN 10217-7 survetorude jaoks. Nafta- ja gaasitootmise hapu teenuse puhul kvalifitseerub ISO 15156 / NACE MR0175 klass määratletud H2S osarõhu piirväärtustele.

Keemiline koostis: S31803 vs S32205 (ASTM A240)

Element (massiprotsent)	S31803	S32205
C	0,030 max	0,030 max
Kr	21.0-23.0	22.0-23.0
Ni	4.5-6.5	4.5-6.5
Mo	2.5-3.5	3.0-3.5
N	0.08-0.20	0.14-0.20
Mn	2.00 max	2.00 max
Si	1.00 max	1.00 max
P	0,030 max	0,030 max
S	0,020 max	0,020 max

S32205 karmistab kroomi ja molübdeeni vahemikke ning tõstab lämmastiku miinimumi 0,08%-lt 0,14%-le. Kõrgem lämmastik on oluline: see tugevdab austeniiti, soodustab õiget faasitasakaalu pärast keevitamist ja on peamine põhjus, miks S32205 vastab usaldusväärselt PREN 35-le, samas kui S31803 jääb tavaliselt vahemikku 30-33.

Mehaanilised omadused ja PREN (ASTM A240)

Kinnisvara	S31803	S32205
Tõmbetugevus, min	620 MPa	655 MPa
Tootmistugevus, min	450 MPa	450 MPa
Venivus, min	25%	25%
PREN (Cr + 3.3 Mo + 16 N)	30-33	umbes 35

Võrdluseks, 316L plaat määrab tõmbetugevuseks 485 MPa ja tootlikkuseks 170 MPa. 2205 ligikaudu 2,6-kordne tootlikkuse eelis võimaldab surveanumates ja konstruktsioonielementides õhemaid sektsioone, vähendades kaalu ja keevisõmbluse mahtu, mis kompenseerib osaliselt sulami kõrgemaid kulusid. Löögikindlus on hea kuni umbes -40 C-ni ja klass ei ole ette nähtud pikaajaliseks{10}}kasutamiseks temperatuuril üle ligikaudu 300 C, kus sigmafaasiline haprus muutub ohuks.

Valmistamine: keevitamine ja kuumtöötlus

2205 on keevitatav duplekssete täitemetallidega (nt ER2209), kasutades kontrollitud soojussisendit, tavaliselt 0,5-2,5 kJ/mm ja läbipääsutemperatuuri piirangut 150 C lähedal. Eesmärk on piisavalt kiiresti jahutada, et vältida sigma{8}}faasi ja kroomi{10}sadenemist, kuid mitte nii kiiresti lagunevat. Keevisõmbluse järelkuumtöötlemine ei ole üldiselt vajalik ja lahuse lõõmutamine 1020–1100 C juures, millele järgneb kiire jahutamine, taastab faasitasakaalu, kui materjal on ülekuumenenud. ASTM A923 meetodeid (söövitustesti, löögitesti ja raudkloriidi test) kasutatakse toote kvalifikatsioonis kahjulike metallidevaheliste faaside tuvastamiseks. Mehaaniline töötlemine nõuab jäika seadistust ja positiivset raketist, sest dupleksklassid kõvenevad kiiremini kui austeniitsed.

Rakendused

Avamereplatvormid, veealused kollektorid ja vooluliinid

Surveanumad ja soojusvahetid kloriidi{0}}kandva protsessi voogudes

Magestamistehased ja merevee jahutussüsteemid

Kemikaalide tankerid, säilitusmahutid ja tselluloosi kääritajad

Sillad ja konstruktsioonielemendid, mis nõuavad suurt tugevust ja korrosioonikindlust

KKK

Mis vahe on S31803 ja S32205 vahel?

S32205 on uuendatud spetsifikatsioon 2205, millel on rangemad kroomi (22,0-23,0%) ja molübdeeni (3,0–3,5%) vahemikud ning kõrgem lämmastiku miinimum (0,14% vs 0,08%), mis tagab PREN-i umbes 35. S31803 on vanem; paljud kaasaegsed materjalid on mõlema jaoks kahekordselt sertifitseeritud.

Miks on 2205 tugevam kui 316L?

Selle dupleksstruktuur, umbes pooleldi ferriit ja pool austeniit, ühendab ferriidi tugevuse austeniidi sitkusega ning lämmastik tugevdab mõlemat faasi. Minimaalne voolavuspiir on 450 MPa versus 170 MPa 316L plaadi puhul.

Kas 2205 peab vastu kloriidi pingekorrosioonipragunemisele?

Jah. Ferriidifaas on immuunne kloriidi pingekorrosioonipragude suhtes ja dupleksstruktuur takistab pragude levimist, mida austeniitsed, näiteks 316L, võivad kuumas kloriidikeskkonnas kannatada, mistõttu on selliseks teenuseks määratud 2205.

Mida PREN tähendab ja miks on 35 oluline?

PREN, punktide moodustumise takistuse ekvivalentarv (Cr + 3.3 Mo + 16 N), ennustab vastupanuvõimet kloriidipunktide tekkele. Umbes 35 PREN võimaldab 2205-l vastu pidada merevett ja kloriidi{5}}kandvatele protsessivoogudele palju paremini kui 316 liitrit (PREN 24-26), samas maksab see vähem kui superdupleksklassid, mille PREN on üle 40.

Kas 2205 saab keevitada ilma järel{1}}keevituse kuumtöötluseta?

Jah, enamikul juhtudel. Kontrollitud soojussisendi ja läbipääsu temperatuuriga keevitatud 2205 vastab omaduste nõuetele ka keevitatud olekus. Kriitiliste surveseadmete jaoks tuleks läbi viia ASTM A923 kohane kvalifitseerimine ja testimine.