1. مقدمة
سبيكة مقاومة للتآكل تدعم البنية التحتية الحرجة-من المنصات الخارجية إلى النباتات المعالجة الكيميائية.
مع تزايد بيئات الخدمة أكثر عدوانية, إن اختيار الصف غير القابل للصدأ الأيمن يثبت حيوية.
بخاصة, دوبلكس 2205 (الولايات المتحدة S32205) و Super-Oustenitic 254 نحن (الولايات المتحدة S31254) احتل الأدوار الرائدة حيث الكلوريد, هجوم الحمض أو الغاز الحامض يهدد سلامة الأصول.
بالتالي, هذه المقالة توفر محترفًا, مقارنة تعتمد على البيانات من الفولاذ المقاوم للصدأ S32205 مقابل S31254,
منظم لتوجيه المهندسين والمواصفات من خلال الكيمياء, البنية المجهرية, الأداء الميكانيكي, سلوك التآكل, تلفيق, المعالجة الحرارية, التطبيقات, والمعايير ذات الصلة.
2. التركيب الكيميائي & البنية المجهرية
| عنصر | S32205 (2205) | S31254 (254 نحن) |
|---|---|---|
| كر | 22.0-23.0 ٪ بالوزن ٪ | 20.0-22.0 ٪ بالوزن ٪ |
| في | 4.5-6.5 ٪ بالوزن | 17.0-19.0 بالوزن ٪ |
| شهر | 2.5-3.5 بالوزن ٪ | 6.0-7.0 ٪ بالوزن |
| ن | 0.08-0.20 ٪ بالوزن | 0.24-0.32 ٪ بالوزن |
| النحاس | 0.50 الأعلى | - |
| من | 2.00 الأعلى | 2.00 الأعلى |
| و | 1.00 الأعلى | 1.00 الأعلى |
| ج | 0.03 الأعلى | 0.02 الأعلى |
بالإضافة إلى, S32205 يعرض تقريبا 50/50 الفريت - أوستنايت الوجه الدقيق, الذي يمنح القوة العالية والمتانة الجيدة.
في المقابل, يشكل S31254 مصفوفة أوستنيكية بالكامل استقرت بواسطة النيكل العالي (≈18 ٪ بالوزن) والنيتروجين (ما يصل الى 0.32 بالوزن ٪).
نتيجة ل, تميل أحجام الحبوب في S31254 إلى البقاء موحدًا تحت الحرارة, في حين أن المراحل المزدوجة 2205 تقاوم التشوه الموضعي.
علاوة على ذلك, Molybdenum المرتفع من S31254 ودعم النيتروجين التحكم في إدراج وقمع تكوين المرحلة السيجما, تعزيز مقاومة التآكل على المدى الطويل.
3. خصائص الميكانيكية مقارنة
| ملكية | S32205 | S31254 |
|---|---|---|
| قوة العائد (RP0.2) | ~ 450 ميجا باسكال | ~ 300 ميجا باسكال |
| قوة الشد (RM) | ~ 650 ميجا باسكال | ~ 650 ميجا باسكال |
| استطالة (٪) | ≥25 % | ≥40 % |
| الحد من المنطقة (Z ٪) | ≥50 % | ≥60 % |
| صلابة التأثير (Charpy v) | ≥150 J @-40 درجة مئوية | ≥100 J @-20 درجة مئوية |
| مقاومة زحف | حتى 300 خدمة ° C. | حتى 350 خدمة ° C. |
في درجة حرارة الغرفة, يوفر S32205 قوة عائد فائقة - تقريبًا 450 MPA مقابل S31254 300 MPA - شكرا لتصلب المرحلة المزدوجة.
مع ذلك, تصل كلا السبائك إلى نقاط قوة شد مماثلة (~ 650 ميجا باسكال). فضلاً عن ذلك, S31254 يضم ليونة أعلى (40 % استطالة) وتقليل المنطقة (60 %), مما يسهل الرسم العميق والتكوين المعقد.
عند العمل في درجات حرارة مرتفعة, يحافظ S31254 على مقاومة الزحف حتى 350 درجة مئوية, في حين أن S32205 يحد من الخدمة عادة 300 درجة مئوية.
أخيراً, تكشف اختبارات التعب في بيئات الكلوريد, على الرغم من أن S31254 يظهر حافة طفيفة في التعب عالي الدورة بسبب مصفوفة أوستنيكية متجانسة.
4. مقاومة التآكل من S32205 مقابل. S31254
| وضع التآكل | S32205 (الخشب ≈ 35) | S31254 (الخشب ≈ 49) |
|---|---|---|
| تأليب | عتبة كلوريد ~ 0.8 ٪ بالوزن كلوريد الصوديوم | ~ 3.5 ٪ بالوزن كلوريد الصوديوم |
| شق | معتدل | ممتاز |
| كلوريد SCC | 50-60 درجة مئوية | 70-80 درجة مئوية |
| التآكل الحمضي العام (h₂so₄) | ~ 10 مم/سنة @ 20 درجة مئوية | ~ 2 مم/سنة @ 20 درجة مئوية |
| الأحماض المؤكسدة (hno₃) | جيد | أرقى |
| كبريتيد SCC (SSC) | المخاطر في H₂s > 1 حاجِز | الحد الأدنى حتى 5 بار h₂s |
لأن برين (رقم ما يعادل المقاومة = CR + 3.3 شهر + 16 ن) يرتبط بمقاومة التآكل الموضعي, S31254 (الخشب ≈ 49) يتفوق على S32205 (الخشب ≈ 35).
بالتالي, S31254 يتحمل مستويات الكلوريد حتى 3.5 بالوزن في درجة حرارة المحيطة دون تأليف, بينما 2205 قبعات حولها 0.8 بالوزن ٪.
علاوة على ذلك, S31254 يقاوم تكسير التآكل في كلوريد (SCC) ما يصل الى 80 درجة مئوية, مقارنة ب 60 ° C لـ S32205.
فضلاً عن ذلك, تقليل الأحماض العدوانية (على سبيل المثال, 10 بالوزن ٪ h₂so₄) تآكل S32205 في حوالي 10 مم/سنة, ولكن فقط ~ 2 مم/سنة هجمات S31254 في ظل نفس الظروف.
أخيراً, تكشف اختبارات الغازات الحامضة عن أداء S31254 المتفوق في خدمة H₂S حتى 5 حاجِز, بينما يظهر S32205 قابلية SSC أعلاه 1 حاجِز.
5. تلفيق & قابلية لحام S32205 مقابل. S31254
| وجه | S32205 | S31254 |
|---|---|---|
| العمل البارد | حتى 30% الحد من السمك | حتى 50% |
| دقيقة. انحناء دائرة نصف قطرها | 3 × السماكة (قيود دوبلكس) | 2 × السماكة |
| مدخلات الحرارة لحام | 0.5-1.5 كيلو جول/مم; خطر مرحلة سيجما إذا >2 | 1.0-2.5 كيلو جول/مم; الحفاظ على أوستنيت يقاوم التكسير |
| تلبيس ما بعد اليرتب | 1020 ° C × 30 دقيقة | 1100 ° C × 15 دقيقة |
| القدرة على التصنيع | 40 - 50 % ل 304 سس; أداة ارتداء معتدلة | 30 - 40 % ل 304 سس; أداة ارتداء أعلى |
في الممارسة العملية, يتسامح S31254 50 % تخفيض المنطقة - إلى ليونة أوستنيكية, في حين أن S32205-هاردين العمل أسرع, الحد من الحد من 30 %.
أثناء الانحناء, يحافظ المهندسون على دائرة نصف قطرها الحد الأدنى 3 × سمك ل 2205 لتجنب تكسير الفريت; في المقابل, يسمح S31254 بانحناء أكثر إحكاما في 2 × السماكة.
لحام 2205 يتطلب مدخلات الحرارة بين 0.5 و 1.5 KJ/MM للحفاظ على التوازن المزدوج; الحرارة المفرطة (>2 kj/mm) المخاطر تكوين مرحلة سيجما.
في أثناء, 254 يتسامح هيكل SMO بالكامل 2.5 KJ/MM دون تكسير.
بعد اللحام, 2205 تستفيد من الحل الصلب في 1020 ° C ل 30 دقائق, في حين أن S31254 يدعو إلى 1100 ° C ل 15 دقائق لإعادة صياغة النيتريدات.
أخيراً, اختبارات القابلية للآلات المرتبة S32205 بنسبة 40-50 ٪ من 304 معدل إزالة المواد في SS, بينما يعمل S31254 بشكل أبطأ قليلاً (30-40 ٪) ويسرع تلبس الأداة بسبب محتوى MO العالي.
6. مقارنة طرق معالجة الحرارة
| علاج | S32205 | S31254 |
|---|---|---|
| الصلب الحل | 1020 ° C × 15-30 دقيقة → إخماد الماء | 1100 ° C × 10-20 دقيقة → ماء أو إخماد الهواء |
| تخفيف التوتر | 600-650 درجة مئوية × 1 ح | 650-700 درجة مئوية × 1 ح |
| شيخوخة | تجنب أعلاه 300 درجة مئوية (σ خطر المرحلة) | مستقر حتى 400 درجة مئوية; الشيخوخة محدودة |
لاستعادة التوازن المزدوب الأمثل في S32205 بعد التشكيل أو اللحام, يقوم المعدن بأداء الحل الصلب في 1020 درجة مئوية لمدة 15-30 دقيقة, يليه إخماد ماء.
في المقابل, يتطلب S31254 درجة حرارة حلول أعلى من 1100 درجة مئوية لمدة 10-20 دقيقة, مع إما الماء أو الهواء للاحتفاظ بهيكله الأوستنيتي.
عندما يثبت تخفيف الإجهاد الضروري (على سبيل المثال, بعد التصنيع الثقيل), 2205 يتطلب 600-650 درجة مئوية لمدة ساعة واحدة, بينما يتحمل S31254 650-700 درجة مئوية دون تغييرات طور سلبية.
أخيراً, تشير دراسات الشيخوخة إلى أن S32205 قد يشكل مرحلة سيغما ضارة إذا تم الاحتفاظ بها أعلاه 300 درجة مئوية لفترات طويلة, في حين أن S31254 لا يزال مستقرًا حتى 400 درجة مئوية, تقليل الحاجة إلى دورات الإجهاد منخفضة درجة الحرارة.
7. تطبيقات الصناعة من S32205 مقابل. S31254
البتروكيماويات & المنصات البحرية:
يحدد المهندسون S32205 للسترات وجوانب الطوب.
لكن, المنصات التي تواجه ملوحة حديقة للبلاغ ، تعتمد على مقاومة الحفر والمقاومة SCC المتفوقة في S31254.
محطات تحلية المياه & معالجة مياه البحر:
في أغشية الاضطراب العكسي والأنابيب, S31254S Pren (~ 49) يقاوم الاتصال المستمر مع مياه البحر (3.5 وزن ٪ كلوريد الصوديوم), في حين S32205 (الخشب ~ 35) وظائف أفضل في مراحل مياه التغذية مع انخفاض الملوحة.
معدات المعالجة الكيميائية:
مبادلات حرارية تتعامل مع h₂so₄ الساخنة (10-20 ٪ بالوزن) تفضل S31254 لمعدلات التآكل المنخفضة (~ 2 مم/سنة).
على العكس من ذلك, يناسب S32205 خدمات أقل عدوانية - مثل مبردات محلول ملحي - حيث تقلل قوته العليا من سمك الجدار.
أداء العالم الحقيقي:
استبدال منصة بحر الشمال استبدال العمر 2205 الناهضون 254 نحن, قطع الإصلاحات من قبل 80%.
في أثناء, يبلغ مصنع البتروكيماويات خمس سنوات من الخدمة الخالية من المتاعب في 3 % حمض الهيدروكلوريك مع دوبلكس 2205 المكثفات.
8. المعايير المرجعية
- ASTM A240/A240M: "المواصفات القياسية للكروم ولوحة الصلب المقاوم للصدأ كروم نيكل, ملزمة, وقطاع لأوعية الضغط والتطبيقات العامة "
- ASTM A182/A182M: "المواصفات القياسية للسبائك المزورة أو المتدحرجة- وشفات أنابيب الفولاذ المقاوم للصدأ, تركيبات مزورة, والصمامات والأجزاء لخدمة درجات الحرارة العالية "
- تسميات UNS: S32205 (دوبلكس 2205), S31254 (254 نحن)
- ولد MR0175/ISO 15156: "مواد للاستخدام في بيئات تحتوي على H₂S في إنتاج النفط والغاز"
9. الدرجات المكافئة
فيما يلي قائمة متجمعة من المعادلات الدولية المشتركة لـ UNS S32205 (دوبلكس 2205) و UNS S31254 (254 نحن), تسهيل المرجع المتقاطع بين هيئات المعايير الرئيسية.
| مادة | نحن | واحد/دين | بالاسم | أفنور | هو | جوست | الصينية |
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| دوبلكس 2205 | S32205 | 1.4462 (X2CrNiMoN22-5-3) | X2CrNiMoN22-5-3 | Z3CN22-05-03 | SUS329J4L | 07x22n5m3 | 0Cr22Ni5Mo3N |
| سوبر أوفنيتي 254 نحن | S31254 | 1.4547 (x1nicrmocu25-20-5) | x1nicrmocu25-20-5 | Z2CNCD25-20 | SUS3107 | 08H25N20M6 | 0Cr25Ni20Mo3CuN |
ملاحظات على المعادلات
- تسمية الدين-على سبيل المثال, "1.4462" لـ 2205 - تظهر إلى جانب الرمز الكيميائي للصلب (X2CrNiMoN22-5-3), حيث تشير "22-5-3" إلى مستويات CR-Ni-Mo-N الاسمية.
- أفنور (فرنسي) تستخدم الدرجات z-prefix: "Z3CN22-05-03" يعكس 2205 22 % كر, 5 % في, 3 % شهر.
- هو (اليابانية) و جوست (الروسية) تعكس التسميات أنظمة الترقيم الوطنية; يشير "L" الملحقة في SUS329J4L إلى متطلبات صلابة التأثير منخفضة الحرارة.
- الصينية الدرجات - 0CR22NI5MO3N و 0CR25NI20MO3CUN - تشوه عن كثب مع التراكيب غير, تحديد الكربون (0), الكروم, النيكل, موليبدينوم ومحتوى النيتروجين.
10. مقارنة شاملة لـ S32205 مقابل. S31254
لتحقيق كل الاختلافات الرئيسية في راحة حادة, الجدول أدناه يلخص الكيمياء, أداء, مقاييس التصنيع والتكلفة لـ UNS S32205 (دوبلكس 2205) و UNS S31254 (254 نحن).
| معيار | S32205 (دوبلكس 2205) | S31254 (254 نحن) |
|---|---|---|
| بنية الطور | ~ 50 % الفريت / 50 % الأوستينيت | 100 % الأوستنيتي |
| Cr - Ni - Mo - N Chemistry | 22 % كر, 5 % في, 3 % شهر, 0.14 % ن | 20 % كر, 18 % في, 6.5 % شهر, 0.28 % ن |
| خشب | ≈ 35 | ≈ 49 |
| قوة العائد | 450 MPa | 300 MPa |
| قوة الشد | 650 MPa | 650 MPa |
| استطالة | 25 % | 40 % |
| شاربي المتانة | ≥ 150 j @ -40 درجة مئوية | ≥ 100 j @ -20 درجة مئوية |
| عتبة الحفر | ~ 0.8 % كلوريد الصوديوم | ~ 3.5 % كلوريد الصوديوم |
| مقاومة SCC | ≥ 60 درجة مئوية | ≥ 80 درجة مئوية |
| حد خدمة زحف | ≥ 300 درجة مئوية | ≥ 350 درجة مئوية |
| حد العمل البارد | 30 % الحد من السمك | 50 % الحد من السمك |
| مدخلات الحرارة لحام | 0.5-1.5 كيلو جول/مم (يتجنب > 2.0) | 1.0-2.5 كيلو جول/مم |
| الحل الصلب | 1 020 ° C × 15-30 دقيقة → إخماد الماء | 1 100 ° C × 10-20 دقيقة → ماء أو إخماد الهواء |
| مؤشر التكلفة | 1.0 (قاعدة) | ~ 1.4 (≈ 40 % غالي) |
الوجبات الرئيسية:
- القوة مقابل. تآكل: يوفر S32205 قوة عائد أعلى (≈ 450 MPa) وصلابة ممتازة, مما يجعلها مثالية لأجزاء الحمل.
لكن, مقاومته (الخشب ≈ 35) يحد خدمة كلوريد إلى ~ 0.8 % كلوريد الصوديوم. - مقاومة فائقة للتآكل: S31254 المرتفعة MO و N Boost Pren إلى ≈ 49, تسامح مياه البحر (3.5 % كلوريد الصوديوم) ومقاومة SCC إلى 80 درجة مئوية, وإن كان في أ 40 % ارتفاع تكلفة المواد.
- سهولة التصنيع: يدعم S31254 الأوستينية بالكامل العمل البارد الأعمق (50 % تخفيض) ونوافذ لحام أوسع (ما يصل الى 2.5 kj/mm),
في حين أن درجة الوجهين تتطلب مدخلات حرارة أكثر دقة للحفاظ على توازن الطور الخاص بها. - الاستقرار الحراري: يمكنك تشغيل S31254 في درجات حرارة أعلى بشكل معتدل (ما يصل الى 350 درجة مئوية) دون تقدم الشيخوخة, بينما لا يزال S32205 مستقرًا حتى حوالي 300 درجة مئوية.
11. الاستنتاجات
S32205 و S31254 يقدم كل منهما مزايا مميزة. من خلال فهم كيميائهم, البنية المجهرية, السلوك الميكانيكي, أداء التآكل, التصنيع الفروق الدقيقة, ونوافذ المعالجة الحرارية, يمكن للمهندسين أن يجعلوا معلومات, قرارات موثوقة.
هذا هو الخيار الأمثل لاحتياجات التصنيع الخاصة بك إذا كنت بحاجة إلى جودة عالية الفولاذ المقاوم للصدأ المسبوكات.
الأسئلة الشائعة
ما هي العوامل الأولية التي تحكم الاختيار بين S32205 مقابل S31254?
في الممارسة العملية, يزن المهندسون القوة مقابل مقاومة التآكل. يوفر S32205 قوة عائد أعلى (~ 450 ميجا باسكال) بتكلفة أقل,
بينما يقدم S31254 مقاومة تفوق (الخشب ≈ 49) ومقاومة كلوريد SCC 80 درجة مئوية.
هل يمكنني البذرة S31254 أكثر عدوانية من S32205?
نعم. الهيكل الوليس الكامل لـ S31254 يدعم ما يصل إلى 50% الحد من السمك, في حين أن S32205-Hardens Work Work Wording وعادة ما يحد من الحد من البرد إلى 30% لتجنب التكسير.
ما هي احتياطات اللحام التي تنطبق على هذه الدرجات?
ل S32205, الحفاظ على مدخلات الحرارة بين 0.5-1.5 كيلو جول/مم وأداء الحل الصلب في 1 020 درجة مئوية لاستعادة توازن دوبلكس.
في المقابل, S31254 يتحمل 1.0-2.5 كيلو جول/مم ويدعو إلى أ 1 100 محلول ° C - إسناد لإعادة حل النيتريد.
التي تؤدي السبائك بشكل أفضل في بيئات الحامض GAS?
في خدمة H₂S, يقاوم S31254 التي تصل إلى الكبريتيد التي تصل إلى حوالي 5 حاجِز, بينما يظهر S32205 قابلية SSC أعلاه 1 حاجِز.
لذلك, 254 غالبًا ما يصبح SMO هو الخيار المفضل لتطبيقات الغازات الحامضة.
