Duplexní nerezové oceli kombinují to nejlepší z austenitických a feritických jakostí, poskytuje vysokou pevnost a odolnost proti korozi v jediné slitině.
Mezi nimi, Duplexní nerezová ocel 332C13 vyniká svou vyváženou mikrostrukturou, robustní mechanický výkon, a vynikající odolnost proti důlkové korozi.
V tomto článku, zkoumáme chemii 332C13, vlastnosti, výroba, a aplikace v reálném světě, které vedou inženýry při výběru materiálu a návrhu.
1. Zavedení
Nerezové oceli spadají do čtyř hlavních rodin:
- Austenic (např. 304, 316) s vysokým obsahem niklu a vynikající tvarovatelností
- Ferritic (např. 430, 444) s dobrou odolností proti praskání v důsledku namáhání a korozi
- Martenzitické (např. 410, 420) nabízí vysokou tvrdost po tepelném zpracování
- Duplex zhruba kombinující austenitovou a feritovou fázi 50:50
Duplexní třídy se objevily v 70. letech 20. století, aby řešily potřebu silnějších, korozivzdornější slitiny v agresivním prostředí.
332C13 (Ekvivalent EN 1.4462/UNS S31803) má rozšířenou specifikaci pod ASTM A240, A789, a A790 pro talíř, trubka, a trubkové aplikace.
Ponoříme se do jedinečných atributů 332C13, abychom vám pomohli efektivně je aplikovat v inženýrských projektech.
2. Chemické složení
Duplex 332C13 dosahuje svého výkonu prostřednictvím pečlivě vyvážené chemie:
| Živel | Typický obsah | Funkce |
|---|---|---|
| Uhlík (C) | ≤ 0.020% | Omezuje srážení karbidů |
| Chromium (Cr) | 21.5–23,5 % | Poskytuje odolnost proti korozi |
| Nikl (V) | 4.5–6,5% | Stabilizuje austenit |
| Molybden (Mo) | 2.5–3,5 % | Zvyšuje odolnost proti důlkům a trhlinám |
| Dusík (N) | 0.14–0,20 % | Zvyšuje pevnost a odolnost proti důlkové korozi |
| Mangan (Mn) | ≤ 2.00% | Napomáhá deoxidaci a zpracování za tepla |
| Křemík (A) | ≤ 1.00% | Zlepšuje odolnost proti oxidaci při vysokém T |
| Fosfor (Str) | ≤ 0.030% | Omezuje křehnutí |
| Síra (S) | ≤ 0.020% | Minimalizuje inkluze sulfidů |
Výsledkem je a duplexní mikrostruktura přibližně 50% ferit a 50% austenity.
Tato dvoufázová rovnováha poskytuje jak houževnatost austenitických ocelí, tak odolnost feritických ocelí vůči chloridovému praskání způsobenému korozí..
Srovnáním, běžný duplexní stupeň 2205 (1.4462) sdílí tuto chemii, zatímco SAF 2304 ořezy Mo a N pro „štíhlý“ duplex s mírně nižším odporem proti důlkové korozi.
3. Mechanické vlastnosti
Duplex 332C13 svou pevností překonává většinu austenitických a feritických tříd:
| Vlastnictví | Typická hodnota |
|---|---|
| Výnosová síla (0.2% offset) | 450-550 MPa |
| Konečná pevnost v tahu | 650– 800 MPa |
| Prodloužení (A50 mm) | ≥ 25% |
| Tvrdost (Brinell) | 250– 300 HB |
| Modul elasticity | ~210 GPa |
Díky své vysoké meze kluzu – přibližně dvojnásobné 304/316 nerez – umožňuje tenčí profily a lehčí konstrukce při stejném zatížení.
Navíc, křivka napětí-deformace zůstává lineární vůči vysokým zatížením, nabídka a vysoký poměr pevnosti k hmotnosti ideální pro tlakové nádoby, konstrukční rámy, a potrubí.
4. Fyzikální vlastnosti duplexní nerezové oceli 332C13
Kombinací střední hustoty a vysoké tuhosti s vynikající tepelnou vodivostí a řízenou roztažností, Duplex 332C13 nabízí robustní balíček fyzických vlastností.
| Vlastnictví | Typická hodnota |
|---|---|
| Hustota | 7.75–7,85 g/cm³ |
| Modul elasticity | 200–210 GPA |
| Poissonův poměr | 0.27–0,30 |
| Tepelná vodivost | 15–20 W/m·K při 20 ° C. |
| Specifická tepelná kapacita | ~460 J/kg·K at 20 ° C. |
| Koeficient tepelné roztažnosti | 12.5–14 × 10⁻⁶ /°C (20–300 ° C.) |
| Elektrický odpor | 0.5–0,7 μΩ·m at 20 ° C. |
| Magnetická propustnost (μᵣ) | 1.01–1.05 (mírně magnetické) |
5. Odolnost proti korozi
Duplex 332C13 vyniká v agresivním prostředí:
- Odolnost proti jámu: Jeho Dřevo (Ekvivalentní číslo odporu pittingu) počítá do ≥ 30, což znamená vynikající odolnost proti důlkové korozi způsobené chloridy.
- Štěrbinová koroze: Husté feritové a Mo-obohacené fáze brání štěrbinovému napadení v podmínkách stojaté mořské vody.
- Praskání koroze (SCC): Duplexní třídy odolávají SCC při okolních a zvýšených teplotách (až do ~80 °C) mnohem lepší než 316L.
V testech vedle sebe, 332C13 odolává promáčknutí 6% NaCl na 25 °C až +600 mV vs. Ag/AgCl, zatímco 316L se porouchá blízko +300 mV.
Pro námořní platformy, Chemické rostliny, a atmosféry bohaté na chloridy, 332C13 nabízí jasnou výhodu oproti standardním austenitickým slitinám.
6. Výroba a svařitelnost
332Dvoufázová struktura C13 podporuje obojí studená práce a horká práce, ale jeho vyšší síla vyžaduje robustní vybavení:
- Formovatelnost: Můžete se ohýbat, razítko, a válec 332C13, ačkoli požadované síly dosahují ~1,5× ty pro 304. Návrháři by měli omezit snížení na jeden průchod, aby se zabránilo praskání.
- Svařovatelnost: Slitina se snadno svařuje odpovídající duplexní výplň (např. ER2209) bez předehřívání.
Však, nadměrný přívod tepla může vytvořit křehkou σ-fázi v HAZ, tak udržujte meziprůchodové teploty pod 200 °C a v případě potřeby použijte víceprůchodové techniky. - Úprava po svařování: Roztokové žíhání při 1020–1100 °C, následované rychlým zhášením, obnovuje fázovou rovnováhu po těžkém svařování.
V mnoha případech, však, žíhání po svařování není nutné pro nekritické součásti.
Dodržováním řízených pracovních postupů svařování a používáním správných přídavných kovů, výrobci mohou využít výkon 332C13 bez velkého následného zpracování.
7. Odolnost proti teplu
Duplex 332C13 si zachovává mechanickou integritu až 300–350 °C. Mimo tento rozsah:
- Podíl feritu může klesnout, snižování houževnatosti
- Může se objevit tečení za zvýšené teploty a fázová nestabilita
Jeho koeficient tepelné roztažnosti (~13 x 10⁻⁶/°C) leží mezi austenitickými (~16 x 10⁻⁶/°C) a feritické (~10 x 10⁻⁶/°C) stupně, omezení tepelného namáhání ve spojích různých kovů.
\Ve středněteplotních výměnících tepla, tlakové nádoby, a potrubí s cyklickým tepelným zatížením, 332C13 nabízí stabilní výkon bez nákladů na superduplexní slitiny.
8. Normy a označení
Duplex 332C13 se objevuje pod více specifikacemi:
- V 1.4462 (Evropa)
- US S31803 / S32205 (USA/ASTM A240, A789, A790)
- ISO 11960 pro trubky OCTG
- NORSOK MDS pro podmořské aplikace
Výrobci dodávají 332C13 in list, talíř, bar, trubice, a výkovky, často ve velikostech až 15 mm plech popř 12 ″ OD pipe.
Certifikace do V 10204 3.1 nebo ASTM A967 zajišťuje sledovatelnost a přijatelné úrovně feritu.
9. Aplikace 332C13
Díky svým vyváženým vlastnostem, 332C13 slouží napříč průmyslovými odvětvími:
- Marine & Offshore: Kotevní hardware, potrubí, ventily, a potrubí výměníku tepla v provozu s mořskou vodou.
- Chemické zpracování: Reaktory, potrubí, skladovací nádrže, a čerpadla na chloridy, sulfidy, a žíraviny.
- Buničina & Papír: Digestory, bělicí věže, a potrubí recirkulace louhu, kde dochází k napadení chloridy a sírany.
- Výroba energie: Kondenzátorové potrubí, systémy chladicí vody, a strukturální podpora v jaderných a fosilních elektrárnách.
- Infrastruktura: Mosty, architektonické podpory, a fasády budov vyžadující pevnost i odolnost proti povětrnostním vlivům.
Nahrazením 316L nebo dokonce 2205 v těchto rolích, 332C13 často snižuje náklady na údržbu a zvyšuje životnost.
10. Srovnání s ostatními duplexními třídami
Abychom uvedli výkon 332C13 do kontextu, porovnejme to se třemi široce používanými duplexními nerezovými ocelmi – 2205, SAF 2304, a super-duplex 2507 – napříč několika klíčovými rozměry:
| Vlastnictví / Stupeň | 332C13 (US S31803) | 2205 (V 1.4462) | SAF 2304 (V 1.4362) | 2507 (V 1.4410) |
|---|---|---|---|---|
| Chemie | Cr 21,5–23,5 Ve 4,5–6,5 Po 2,5–3,5 N 0,14–0,20 |
Kr 22–23 Ve 4,5–6,5 Mo 3.0 N 0,14–0,20 |
Cr 23 V 4.5 Po – N 0.10 |
Cr 25 V 7.0 Mo 4.0 N 0.30 |
| Dřevo | ~31 | ~30–32 | ~25 | ≥40 |
| Výnosová síla (MPA) | 450–550 | ~ 450 | ~350 | ~620 |
| Pevnost v tahu (MPA) | 650–800 | 620–680 | ~600 | 830–900 |
| Prodloužení (%) | ≥25 | 25–30 | ≥25 | ≥20 |
| Tvrdost (HB) | 250–300 | 280–300 | 230–250 | 300–350 |
| Odolnost proti jámu | Vynikající (Dřevo 31) | Vynikající (Dřevo 30) | Dobrý (Dřevo 25) | Vynikající (Dřevo ≥40) |
| Odolnost proti SCC | Velmi vysoká | Velmi vysoká | Vysoký | Velmi vysoká |
| Max Service Temp. (° C.) | 300–350 | 250–300 | 250–300 | 250–300 |
| Svařovatelnost | Dobrý, kontrolované HAZ | Dobrý, kontrolované HAZ | Velmi dobré | Mírný, σ-fázové riziko |
| Formovatelnost | Mírný | Mírný | Dobrý | Chudý |
| Relativní náklady | Střední | Střední | Nízký | Vysoký |
| Dostupnost | Široce skladem | Široce skladem | Široce skladem | Méně časté |
Klíčové s sebou
- Koroze vs. Náklady: 332C13 a 2205 poskytují podobnou odolnost proti důlkové korozi a SCC při srovnatelných nákladech; SAF 2304 snižuje obsah Mo (a náklady) s mírnými kompromisy v PREN.
Super duplex 2507 dosahuje nejvyšší PREN (≥40) ale vyžaduje vyšší cenu a představuje větší problémy při svařování. - Mechanická váha: Duplexní nerezová ocel 332C13 a 2205 sdílet vysokou pevnost (YS ≈450 MPa, UTS ≈650–700 MPa), zatímco síla SAF 2304 je nižší (~350/600 MPa), a 2507 vede smečku (~620/830 MPa).
Pro konstrukce vyžadující maximální pevnost, 2507 vyniká; pro vyvážený výkon a hospodárnost, 332C13 nebo 2205 často stačí. - Úvahy o výrobě: SAF 2304 nabízí nejjednodušší tvarovatelnost, díky tomu je vhodný pro ostré ohyby a hluboké tažení.
Naopak, 2507 vyžaduje přísnou tepelnou kontrolu, aby se zabránilo tvorbě σ-fáze, zatímco 332C13 a 2205 spadnout mezi. - Tepelný & Strukturální stabilita: Všechny čtyři stupně spolehlivě fungují až do ~300 °C.
Návrháři, kteří čelí cyklickému tepelnému zatížení, oceňují střední koeficient roztažnosti 332C13, minimalizace tepelného namáhání v sestavách ze smíšených kovů.
11. Výhody a omezení
Výhody
- Vysoká síla: Vydatnost ~2× 316L umožňuje zapalovač, silnější designy.
- Odolnost proti korozi: Dřevo ≥ 30 odolává důlkové korozi, štěrbina, a SCC v chloridových prostředích.
- Tepelná stabilita: Udržuje vlastnosti k 350 °C s mírnou tepelnou roztažností.
- Úspory životního cyklu: Delší intervaly mezi údržbou a výměnou.
Omezení
- Formovatelnost: Vyžaduje větší sílu a užší poloměry ohybu než austenitické.
- Vysoká ztráta houževnatosti: Prodloužená expozice >350 °C může zkřehnout HAZ.
- Složitost svařování: Vyžaduje řízený přívod tepla a potenciální žíhání po svařování.
- Dostupnost: Méně zásobené než 304/316, může trvat dodací lhůty.
12. Závěr
Duplexní nerezová ocel 332C13 nabízí přesvědčivou rovnováhu Mechanická síla, odolnost proti chloridové korozi, a svařovatelnost, což z něj činí ideální volbu pro náročné námořníky, chemikálie, a strukturální aplikace.
Tím, že pochopíme jeho chemie, zpracování, a servisní limity, inženýři mohou s jistotou specifikovat 332C13, dosažení trvanlivého, nákladově efektivní řešení i v agresivním prostředí.
Jak průmyslová odvětví nadále posouvají hranice výkonu, Duplexní třídy jako 332C13 budou hrát stále větší roli při zvyšování spolehlivosti a udržitelnosti.
TENTO je perfektní volbou pro vaše výrobní potřeby, pokud potřebujete vysoce kvalitní duplexní nerezové odlitky.
