S31254 Nerezová ocel vs. S32205 Nerezová ocel

1. Zavedení

Slitiny odolné proti korozi jsou základem kritické infrastruktury – od pobřežních plošin až po závody na chemické zpracování.

Jak se prostředí služeb stává agresivnějším, výběr správné třídy nerezové oceli je zásadní.

Zejména, Duplex 2205 (US S32205) a superaustenitické 254 JSME (US S31254) zaujímají vedoucí role tam, kde chlorid, útok kyselinou nebo kyselým plynem ohrožuje integritu majetku.

V důsledku toho, tento článek přináší profesionála, porovnání nerezové oceli S32205 vs S31254 na základě dat,

strukturovaný tak, aby vedl inženýry a specifikátory chemií, mikrostruktura, Mechanický výkon, korozní chování, výroba, tepelné zpracování, Aplikace, a příslušné normy.

2. Chemické složení & Mikrostruktura

Živel	S32205 (2205)	S31254 (254 JSME)
Cr	22.0–23,0 % hmotn.	20.0–22,0 % hmotn.
V	4.5–6,5 % hmotn.	17.0–19,0 % hmotn.
Mo	2.5–3,5 % hmotn.	6.0–7,0 % hmotn.
N	0.08–0,20 hm%	0.24–0,32 hm%
Cu	0.50 Max	-
Mn	2.00 Max	2.00 Max
A	1.00 Max	1.00 Max
C	0.03 Max	0.02 Max

Navíc, S32205 vykazuje zhruba 50/50 feritovo-austenitová duplexní mikrostruktura, který propůjčuje vysokou pevnost a dobrou houževnatost.

Naopak, S31254 tvoří plně austenitickou matrici stabilizovanou vysokým obsahem niklu (≈18 hm%) a dusík (až do 0.32 WT%).

V důsledku toho, velikosti zrn v S31254 mají tendenci zůstat stejnoměrné za tepla, zatímco duální fáze 2205 odolávají lokalizované deformaci.

Navíc, Zvýšený obsah molybdenu a dusíku S31254 řídí inkluzi a potlačuje tvorbu sigma fáze, zvýšení dlouhodobé odolnosti proti korozi.

3. Porovnání mechanických vlastností

Vlastnictví	S32205	S31254
Výnosová síla (RP0.2)	~450 MPa	~300 MPa
Pevnost v tahu (Rm)	~650 MPa	~650 MPa
Prodloužení (A%)	≥25 %	≥40 %
Snížení plochy (Z %)	≥50 %	≥60 %
Ovlivnit houževnatost (Charpy V)	≥150 J @–40°C	≥100 J @–20 °C
Odolnost vůči dotvarování	Až do 300 °C servis	Až do 350 °C servis

Při pokojové teplotě, S32205 poskytuje vynikající mez kluzu – přibližně 450 MPa oproti S31254 300 MPa — díky svému duplexnímu fázovému kalení.

Nicméně, obě slitiny dosahují podobné pevnosti v tahu (~650 MPa). Navíc, S31254 se může pochlubit vyšší tažností (40 % prodloužení) a zmenšení plochy (60 %), které usnadňují hluboké tažení a složité tvarování.

Při provozu při zvýšených teplotách, S31254 udržuje odolnost proti tečení až 350 ° C., zatímco S32205 obvykle omezuje službu na přibližně 300 ° C..

Konečně, únavové zkoušky v chloridových prostředích odhalují srovnatelné křivky S–N, ačkoli S31254 vykazuje mírnou výhodu při vysokocyklové únavě díky své homogenní austenitické matrici.

4. Odolnost proti korozi S32205 vs. S31254

Režim koroze	S32205 (Dřevo ≈ 35)	S31254 (Dřevo ≈ 49)
Pitting	Práh chloridů ~0,8 % hmotn. NaCl	-3,5 % hmotn. NaCl
Štěrbina	Mírný	Vynikající
Chlorid SCC	50–60 °C	70–80 ° C.
Obecná kyselá koroze (H2SO4)	~10 mm/rok @ 20 ° C.	~2 mm/rok @ 20 ° C.
Oxidující kyseliny (HNO₃)	Dobrý	Lepší
Sulfid SCC (SSC)	Riziko u H₂S > 1 bar	Minimální až 5 tyč H₂S

Protože PREN (Ekvivalentní číslo odolnosti proti důlkové korozi = Cr + 3.3 Mo + 16 N) koreluje s lokalizovanou odolností proti korozi, S31254 (Dřevo ≈ 49) překonává S32205 (Dřevo ≈ 35).

V důsledku toho, S31254 toleruje hladiny chloridů až 3.5 % hmotn. při teplotě okolí bez důlkové koroze, zatímco 2205 čepice kolem 0.8 WT%.

Navíc, S31254 odolává chloridovému pnutí-koroznímu praskání (SCC) až do 80 ° C., ve srovnání s 60 °C pro S32205.

Navíc, agresivní redukční kyseliny (NAPŘ., 10 % hmotn. H2S04) korodovat S32205 při ~10 mm/rok, ale pouze ~2 mm/rok napadne S31254 za stejných podmínek.

Konečně, testy kyselých plynů odhalují vynikající výkon S31254 v provozu H₂S až 5 bar, zatímco S32205 ukazuje výše uvedenou citlivost SSC 1 bar.

5. Výroba & Svařitelnost S32205 vs. S31254

Aspekt	S32205	S31254
Studená práce	Až do 30% snížení tloušťky	Až do 50%
Min. Poloměr ohybu	3 × tloušťka (duplexní omezení)	2 × tloušťka
Tepelný příkon svařování	0.5-1,5 kJ/mm; riziko fáze sigma pokud >2	1.0–2,5 kJ/mm; udržovaný austenit odolává praskání
Žíhání po svařování	1020 °C × 30 min	1100 °C × 15 min
Machinability	40 - 50 % z 304 Ss; mírné opotřebení nástroje	30 - 40 % z 304 Ss; vyšší opotřebení nástroje

V praxi, S31254 toleruje náročnější práci za studena – až 50 % zmenšení plochy — kvůli jeho austenitické tažnosti, zatímco S32205 tvrdne rychleji, omezení redukce na 30 %.

Při ohýbání, inženýři dodržují minimální poloměr 3 × tloušťka pro 2205 aby nedošlo k praskání feritu; v kontrastu, S31254 umožňuje těsnější ohyby 2 × tloušťka.

Svařování 2205 vyžaduje tepelné příkony mezi 0.5 a 1.5 kJ/mm pro zachování duplexní rovnováhy; nadměrné teplo (>2 KJ/MM) hrozí vznik sigma fáze.

Mezitím, 254 Plně austenitická struktura SMO toleruje až 2.5 kJ/mm bez praskání.

Po svařování, 2205 výhody z rozpouštěcího žíhání při 1020 ° C pro 30 zápis, zatímco S31254 vyžaduje 1100 ° C pro 15 minut k opětovnému rozpuštění nitridů.

Konečně, testy obrobitelnosti řadí S32205 na 40–50 %. 304 míra odstraňování materiálu SS, zatímco S31254 běží o něco pomaleji (30–40%) a urychluje opotřebení nástroje díky vysokému obsahu Mo.

6. Srovnání metod tepelného zpracování

Zacházení	S32205	S31254
Žíhání řešení	1020 °C × 15–30 min → hašení vodou	1100 °C × 10–20 min → zchlazení vodou nebo vzduchem
Úleva od stresu	600–650 °C × 1 h	650–700 °C × 1 h
Stárnutí	Vyhněte se výše 300 ° C. (σ-fázové riziko)	Stabilní až 400 ° C.; omezené stárnutí

Pro obnovení optimální duplexní rovnováhy v S32205 po tváření nebo svařování, metalurgové provádějí rozpouštěcí žíhání při 1020 °C po dobu 15–30 minut, následuje uhašení vodou.

Naopak, S31254 vyžaduje vyšší teplotu rozpouštěcího žíhání 1100 °C po dobu 10–20 minut, s kalením vodou nebo vzduchem, aby byla zachována austenitická struktura.

Když se úleva od stresu ukáže jako nezbytná (NAPŘ., po těžké výrobě), 2205 vyžaduje 600–650 °C po dobu jedné hodiny, zatímco S31254 toleruje 650–700 °C bez nepříznivých fázových změn.

Konečně, studie stárnutí ukazují, že S32205 může tvořit škodlivou sigma fázi, pokud je držena výše 300 °C po delší dobu, zatímco S31254 zůstává stabilní až do 400 ° C., snížení potřeby nízkoteplotních cyklů pro uvolnění napětí.

7. Průmyslové aplikace S32205 vs. S31254

Petrochemický & Offshore platformy:

Inženýři specifikují S32205 pro bundy a vrchní díly, kde záleží na středním vystavení chloridům a vysoké pevnosti.

Však, platformy čelící silné slanosti v zóně rozstřiku se opírají o vynikající odolnost proti důlkové korozi a SCC S31254.

Odsolovací zařízení & Manipulace s mořskou vodou:

V membránách a potrubí reverzní osmózy, S31254 PREN (~49) odolává trvalému kontaktu s mořskou vodou (3.5 % hmotn. NaCl), zatímco S32205 (Dřevo ~ 35) funguje nejlépe ve stupních napájecí vody s nižší salinitou.

Zařízení pro chemické zpracování:

Tepelné výměníky zpracovávající horkou H₂SO₄ (10–20 hm%) upřednostňuje S31254 pro jeho nízkou míru koroze (~2 mm/rok).

Naopak, S32205 se hodí pro méně agresivní provozy – jako jsou chladiče solanky – kde jeho vyšší pevnost snižuje tloušťku stěny.

Výkon ve skutečném světě:

Dovybavená platforma pro Severní moře byla nahrazena zastaralou 2205 stoupačky s 254 JSME, řezání důlkové opravy tím 80%.

Mezitím, petrochemický závod hlásí pět let bezproblémového provozu v 3 % HCl s duplexem 2205 kondenzátory.

8. Referenční standardy

• ASTM A240/A240M: „Standardní specifikace pro chrom a chrom-niklové nerezové plechy, List, a pásek pro tlakové nádoby a pro obecné aplikace“
• ASTM A182/A182M: „Standardní specifikace pro kovanou nebo válcovanou slitinu- a trubkové příruby z nerezové oceli, Kované kování, a ventily a díly pro vysokoteplotní servis”
• Označení UNS: S32205 (Duplex 2205), S31254 (254 JSME)
• NACE MR0175/ISO 15156: „Materiály pro použití v prostředích obsahujících H₂S při výrobě ropy a zemního plynu“

9. Ekvivalentní známky

Níže je sestaven seznam běžných mezinárodních ekvivalentů pro UNS S32205 (Duplex 2205) a UNS S31254 (254 JSME), usnadnění křížových odkazů mezi hlavními normalizačními orgány.

Poznámky k ekvivalentům

• Označení DIN-například, „1,4462“ pro 2205 – objeví se vedle chemického symbolu oceli (X2CrNiMoN22-5-3), kde „22-5-3“ označuje nominální úrovně Cr-Ni-Mo-N.
• Afnor (francouzština) stupně používají předponu Z: "Z3CN22-05-03" zrcadlí 2205 22 % Cr, 5 % V, 3 % Mo.
• On (japonský) a GOST (ruština) označení odrážejí národní systémy číslování; připojené „L“ v SUS329J4L označuje požadavky na houževnatost při nízkých teplotách.
• čínština třídy – 0Cr22Ni5Mo3N a 0Cr25Ni20Mo3CuN – těsně odpovídají složení UNS, specifikující uhlík (0), Chromium, nikl, obsah molybdenu a dusíku.

10. Komplexní srovnání S32205 vs. S31254

Abychom uvedli všechny klíčové rozdíly do ostrého reliéfu, níže uvedená tabulka shrnuje chemii, výkon, výroba a metriky nákladů pro UNS S32205 (Duplex 2205) a UNS S31254 (254 JSME).

Kritérium	S32205 (Duplex 2205)	S31254 (254 JSME)
Fázová struktura	~50 % ferit / 50 % austenity	100 % Austenic
Cr–Ni–Mo–N Chemie	22 % Cr, 5 % V, 3 % Mo, 0.14 % N	20 % Cr, 18 % V, 6.5 % Mo, 0.28 % N
Dřevo	≈ 35	≈ 49
Výnosová síla	450 MPA	300 MPA
Pevnost v tahu	650 MPA	650 MPA
Prodloužení	25 %	40 %
Tvrdost Charpy	≥ 150 D @ –40 °C	≥ 100 J @ –20 °C
Prahová hodnota	~ 0.8 % NaCl	~ 3.5 % NaCl
Odolnost proti SCC	≤ 60 ° C.	≤ 80 ° C.
Limit služby Creep	≤ 300 ° C.	≤ 350 ° C.
Limit práce za studena	30 % snížení tloušťky	50 % snížení tloušťky
Tepelný příkon svařování	0.5-1,5 kJ/mm (vyhnout se > 2.0)	1.0–2,5 kJ/mm
Roztokové žíhání	1 020 °C × 15–30 min → hašení vodou	1 100 °C × 10–20 min → zchlazení vodou nebo vzduchem
Index nákladů	1.0 (báze)	~ 1.4 (≈ 40 % pojistné)

Klíčové s sebou:

1. Síla vs. Koroze: S32205 poskytuje vyšší mez kluzu (≈ 450 MPA) a vynikající houževnatost, takže je ideální pro nosné díly.
   Však, jeho odolnost proti důlkové korozi (Dřevo ≈ 35) omezuje službu chloridů na ~ 0.8 % NaCl.
2. Vynikající odolnost proti korozi: S31254 zvýšil Mo a N zvýšení PREN na ≈ 49, tolerující mořskou vodu (3.5 % NaCl) a odolávat SCC 80 ° C., i když na a 40 % vyšší náklady na materiál.
3. Snadnost výroby: Plně austenitický S31254 podporuje hlubší zpracování za studena (50 % snížení) a širší svařovací okna (až do 2.5 KJ/MM),
   zatímco duplexní třída vyžaduje přesnější přívod tepla k udržení své fázové rovnováhy.
4. Tepelná stabilita: S31254 můžete provozovat při mírně vyšších teplotách (až do 350 ° C.) bez rizika stárnutí, zatímco S32205 zůstává stabilní až do cca 300 ° C..

11. Závěry

S32205 a S31254 poskytují odlišné výhody. Pochopením jejich chemie, mikrostruktura, mechanické chování, korozní výkon, výrobní nuance, a tepelně zpracovaná okna, inženýři mohou informovat, autoritativní rozhodnutí.

TENTO je perfektní volbou pro vaše výrobní potřeby, pokud potřebujete vysoce kvalitní nerez odlitky.

Kontaktujte nás ještě dnes!

 

Časté časté

Jaké primární faktory řídí výběr mezi S32205 vs S31254?

V praxi, inženýři váží pevnost versus odolnost proti korozi. S32205 poskytuje vyšší mez kluzu (~450 MPa) za nižší cenu,

zatímco S31254 nabízí vynikající odolnost proti důlkové korozi (Dřevo ≈ 49) a odolnost vůči chloridům-SCC 80 ° C..

Mohu S31254 tvarovat za studena agresivněji než S32205?

Ano. Plně austenitická struktura S31254 podporuje až 50% snížení tloušťky, vzhledem k tomu, že S32205 tvrdne rychleji a obvykle omezuje redukci chladu na 30% aby nedošlo k prasknutí.

Jaká opatření pro svařování platí pro tyto třídy?

Pro S32205, udržovat přísun tepla mezi 0.5-1,5 kJ/mm a provést rozpouštěcí žíhání při 1 020 °C pro obnovení duplexní rovnováhy.

Naopak, S31254 toleruje 1.0–2,5 kJ/mm a vyzývá k a 1 100 °C rozpouštěcí žíhání pro opětovné rozpuštění nitridů.

Která slitina funguje lépe v prostředí s kyselým plynem?

Ve službě H₂S, S31254 odolává sulfidovému napěťovému praskání až asi 5 bar, zatímco S32205 ukazuje výše uvedenou citlivost SSC 1 bar.

Proto, 254 SMO se často stává preferovanou volbou pro aplikace kyselého plynu.