Duplex rustfrit stål kombinerer det bedste fra austenitiske og ferritiske kvaliteter, leverer høj styrke og korrosionsbestandighed i en enkelt legering.
Blandt dem, Duplex rustfrit stål 332C13 skiller sig ud for sin afbalancerede mikrostruktur, robust mekanisk ydeevne, og fremragende pitting modstand.
I denne artikel, vi udforsker 332C13s kemi, egenskaber, Fremstilling, og applikationer fra den virkelige verden til at vejlede ingeniører i materialevalg og design.
1. Indledning
Rustfrit stål falder i fire hovedfamilier:
- Austenitisk (f.eks. 304, 316) med høj nikkel og fremragende formbarhed
- Ferritisk (f.eks. 430, 444) med god modstand mod spændingskorrosion
- Martensitisk (f.eks. 410, 420) tilbyder høj hårdhed efter varmebehandling
- Duplex der groft kombinerer austenit- og ferritfaser 50:50
Duplex kvaliteter dukkede op i 1970'erne for at imødekomme behovet for stærkere, mere korrosionsbestandige legeringer i aggressive miljøer.
332C13 (EN 1.4462/UNS S31803 tilsvarende) nyder udbredt specifikation under ASTM A240, A789, og A790 til tallerken, rør, og rørapplikationer.
Vi dykker ned i 332C13s unikke egenskaber for at hjælpe dig med at anvende det effektivt i ingeniørprojekter.
2. Kemisk sammensætning
Duplex 332C13 opnår sin ydeevne gennem en omhyggeligt afbalanceret kemi:
| Element | Typisk indhold | Fungere |
|---|---|---|
| Kulstof (C) | ≤ 0.020% | Begrænser karbidudfældning |
| Krom (Cr) | 21.5–23,5 % | Giver korrosionsbestandighed |
| Nikkel (I) | 4.5–6,5% | Stabiliserer austenit |
| Molybdæn (Mo) | 2.5–3,5 % | Forbedrer modstanden mod pitting og sprækker |
| Nitrogen (N) | 0.14–0,20 % | Øger styrke og pitting modstand |
| Mangan (Mn) | ≤ 2.00% | Hjælper med deoxidation og varmbearbejdning |
| Silicium (Og) | ≤ 1.00% | Forbedrer oxidationsmodstanden ved høj T |
| Fosfor (S) | ≤ 0.030% | Begrænser skørhed |
| Svovl (S) | ≤ 0.020% | Minimerer sulfid indeslutninger |
Resultatet er en duplex mikrostruktur af omtrent 50% ferrit og 50% austenitter.
Denne dobbeltfasebalance leverer både sejheden af austenitiske stål og ferritiske ståls modstandsdygtighed over for spændingskorrosion..
Til sammenligning, almindelig duplex kvalitet 2205 (1.4462) deler denne kemi, hvorimod SAF 2304 trimmer Mo og N for en "mager" duplex med lidt lavere pitting-modstand.
3. Mekaniske egenskaber
Duplex 332C13 overgår de fleste austenitiske og ferritiske kvaliteter i styrke:
| Ejendom | Typisk værdi |
|---|---|
| Udbyttestyrke (0.2% Offset) | 450–550 MPa |
| Ultimate trækstyrke | 650–800 MPa |
| Forlængelse (A₅₀ mm) | ≥ 25% |
| Hårdhed (Brinell) | 250–300 HB |
| Elasticitetsmodul | ~210 GPa |
Takket være dens høje flydespænding - cirka det dobbelte af 304/316 rustfrit – det muliggør tyndere sektioner og lettere strukturer under samme belastning.
Desuden, spændings-tøjningskurven forbliver lineær til høje belastninger, tilbyder en højt styrke-til-vægt-forhold ideel til trykbeholdere, strukturelle rammer, og rørføring.
4. Fysiske egenskaber for duplex rustfrit stål 332C13
Ved at kombinere en moderat tæthed og høj stivhed med fremragende varmeledningsevne og kontrolleret ekspansion, Duplex 332C13 tilbyder en robust fysisk-egenskabspakke.
| Ejendom | Typisk værdi |
|---|---|
| Densitet | 7.75–7,85 g/cm³ |
| Elasticitetsmodul | 200–210 GPa |
| Poissons forhold | 0.27–0,30 |
| Termisk ledningsevne | 15–20 W/m·K ved 20 ° C. |
| Specifik varmekapacitet | ~460 J/kg·K ved 20 ° C. |
| Koefficient for termisk ekspansion | 12.5–14 × 10⁻⁶ /°C (20–300 ° C.) |
| Elektrisk resistivitet | 0.5–0,7 μΩ·m ved 20 ° C. |
| Magnetisk permeabilitet (μᵣ) | 1.01–1.05 (let magnetisk) |
5. Korrosionsmodstand
Duplex 332C13 udmærker sig i aggressive miljøer:
- Pitting modstand: Dens Træ (Pitting modstandsækvivalent nummer) beregner til ≥ 30, hvilket oversættes til fremragende modstand mod klorid-induceret grubetæring.
- Spaltekorrosion: Tætte ferrit- og Mo-berigede faser hæmmer sprækkeangreb under stillestående havvandsforhold.
- Stresskorrosion krakning (SCC): Duplex kvaliteter modstår SCC ved omgivende og forhøjede temperaturer (op til ~80 °C) langt bedre end 316L.
I side-by-side tests, 332C13 modstår indtrængning 6% NaCl kl 25 ° C til +600 mV vs. Ag/AgCl, mens 316L går i stykker nær +300 mV.
Til marine platforme, kemiske anlæg, og kloridrige atmosfærer, 332C13 giver en klar fordel i forhold til standard austenitiske legeringer.
6. Fremstilling og svejsbarhed
332C13s tofasede struktur understøtter begge dele koldt arbejde og varmt arbejde, men dens højere styrke kræver robust udstyr:
- Formbarhed: Du kan bøje, stempel, og rulle 332C13, selvom de nødvendige kræfter når ~1,5× dem for 304. Designere bør begrænse reduktionen pr. gennemløb for at undgå revner.
- Svejsbarhed: Legeringen svejses let med matchende duplex filler (f.eks. ER2209) uden forvarmning.
Imidlertid, overdreven varmetilførsel kan skabe skør σ-fase i HAZ, så hold interpass temperaturer under 200 °C og brug multi-pass teknikker, hvis det er nødvendigt. - Eftersvejsningsbehandling: En opløsning udglødning kl 1020–1100 °C, efterfulgt af hurtig slukning, genopretter fasebalancen efter kraftig svejsning.
I mange tilfælde, imidlertid, udglødning efter svejsning er unødvendig for ikke-kritiske komponenter.
Ved at følge kontrollerede svejsearbejdsgange og bruge korrekte tilsætningsmetaller, fabrikanter kan udnytte 332C13s ydeevne uden større efterbehandling.
7. Varmebestandighed
Duplex 332C13 bevarer mekanisk integritet op til 300–350 ° C.. Ud over dette område:
- Ferritandelen kan falde, reducerer sejhed
- Forhøjet temperaturkryb og faseustabilitet kan opstå
Dens Koefficient for termisk ekspansion (~13 × 10⁻⁶/°C) ligger mellem austenitisk (~16 × 10⁻⁶/°C) og ferritisk (~10 x 10⁻⁶/°C) karakterer, begrænser termisk spænding i uens-metalforbindelser.
\I varmevekslere med moderat temperatur, Trykfartøjer, og rørføring med cykliske termiske belastninger, 332C13 tilbyder stabil ydeevne uden omkostningerne til super-duplex legeringer.
8. Standarder og betegnelser
Duplex 332C13 vises under flere specifikationer:
- I 1.4462 (Europa)
- US S31803 / S32205 (USA/ASTM A240, A789, A790)
- ISO 11960 til OCTG rør
- NORSOK MDS til undersøiske applikationer
Producenterne leverer 332C13 tommer ark, plade, bar, rør, og smedegods, ofte i størrelser op til 15 mm plade el 12 ″ FRA røret.
Certificering til I 10204 3.1 eller ASTM A967 sikrer sporbarhed og acceptable ferritniveauer.
9. Anvendelser af 332C13
Takket være dens afbalancerede egenskaber, 332C13 betjener på tværs af brancher:
- Marine & Offshore: Fortøjnings hardware, rør, ventiler, og varmevekslerrør i havvandsservice.
- Kemisk behandling: Reaktorer, rør, Opbevaringstanke, og pumper, der håndterer klorider, sulfider, og kaustik.
- Pulp & Papir: Rådnetanke, blegetårne, og væskerecirkulationslinjer, hvor chlorid- og sulfatangreb forekommer.
- Kraftproduktion: Kondensatorrør, kølevandssystemer, og strukturel støtte i nukleare og fossilfyrede anlæg.
- Infrastruktur: Broer, arkitektoniske understøtninger, og bygningsfacader, der kræver både styrke og vejrbestandighed.
Ved at erstatte 316L eller endda 2205 i disse roller, 332C13 reducerer ofte vedligeholdelsesomkostningerne og forlænger levetiden.
10. Sammenligning med andre duplex kvaliteter
For at sætte 332C13s præstation i sammenhæng, lad os sammenligne det med tre udbredte duplex rustfrit stål-2205, SAF 2304, og super-duplex 2507 – på tværs af flere nøgledimensioner:
| Ejendom / Grad | 332C13 (US S31803) | 2205 (I 1.4462) | SAF 2304 (I 1.4362) | 2507 (I 1.4410) |
|---|---|---|---|---|
| Kemi | Cr 21,5-23,5 Ved 4,5-6,5 Må 2,5-3,5 N 0,14-0,20 |
Cr 22-23 Ved 4,5-6,5 Mo 3.0 N 0,14-0,20 |
Cr 23 I 4.5 ma – N 0.10 |
Cr 25 I 7.0 Mo 4.0 N 0.30 |
| Træ | ~31 | ~30-32 | ~25 | ≥40 |
| Udbyttestyrke (MPA) | 450–550 | ~ 450 | ~350 | ~620 |
| Trækstyrke (MPA) | 650–800 | 620–680 | ~600 | 830–900 |
| Forlængelse (%) | ≥25 | 25–30 | ≥25 | ≥20 |
| Hårdhed (Hb) | 250–300 | 280–300 | 230–250 | 300–350 |
| Pitting modstand | Fremragende (Træ 31) | Fremragende (Træ 30) | God (Træ 25) | Udestående (Træ ≥40) |
| SCC modstand | Meget høj | Meget høj | Høj | Meget høj |
| Max Service Temp. (° C.) | 300–350 | 250–300 | 250–300 | 250–300 |
| Svejsbarhed | God, kontrolleret HAZ | God, kontrolleret HAZ | Meget god | Moderat, σ-fase risiko |
| Formbarhed | Moderat | Moderat | God | Dårlig |
| Relative omkostninger | Medium | Medium | Lav | Høj |
| Tilgængelighed | Stort lager | Stort lager | Stort lager | Mindre almindeligt |
Nøgle takeaways
- Korrosion vs. Koste: 332C13 og 2205 leverer lignende pitting- og SCC-modstand til sammenlignelige omkostninger; SAF 2304 reducerer Mo-indhold (og omkostninger) med beskedne afvejninger i PREN.
Super-duplex 2507 opnår den højeste PREN (≥40) men kræver en prispræmie og giver større svejseudfordringer. - Mekanisk balance: Duplex rustfrit stål 332C13 og 2205 dele høj styrke (YS ≈450 MPa, UTS ≈650–700 MPa), hvorimod SAF 2304s styrke sidder lavere (~350/600 MPa), og 2507 fører flokken (~620/830 MPa).
Til strukturer, der kræver maksimal styrke, 2507 udmærker sig; for afbalanceret ydeevne og økonomi, 332C13 eller 2205 ofte nok. - Fremstillingsovervejelser: SAF 2304 giver den nemmeste formbarhed, hvilket gør den velegnet til snævre bøjninger og dybe træk.
I modsætning hertil, 2507 kræver streng termisk kontrol for at undgå σ-fasedannelse, mens 332C13 og 2205 falde imellem. - Termisk & Strukturel stabilitet: Alle fire kvaliteter fungerer pålideligt op til ~300 °C.
Designere, der står over for cykliske termiske belastninger, værdsætter 332C13's mellemliggende udvidelseskoefficient, minimerer termisk spænding i blandede metalsamlinger.
11. Fordele og begrænsninger
Fordele
- Høj styrke: Yield ~2× 316L muliggør lettere, stærkere designs.
- Korrosionsmodstand: Træ ≥ 30 modstår pitting, spalte, og SCC i kloridmiljøer.
- Termisk stabilitet: Vedligeholder ejendomme til 350 °C med moderat termisk udvidelse.
- Livscyklusbesparelser: Længere intervaller mellem vedligeholdelse og udskiftning.
Begrænsninger
- Formbarhed: Kræver mere kraft og snævrere bøjningsradier end austenitik.
- Tab af høj sejhed: Udvidet eksponering >350 °C kan sprøde HAZ.
- Svejsekompleksitet: Har brug for kontrolleret varmetilførsel og potentiel eftersvejseudglødning.
- Tilgængelighed: Mindre lager end 304/316, kan medføre leveringstider.
12. Konklusion
Duplex rustfrit stål 332C13 tilbyder en overbevisende balance mellem Mekanisk styrke, klorid korrosionsbestandighed, og svejsbarhed, gør det til et valg for krævende marine, kemisk, og strukturelle applikationer.
Ved at forstå dens kemi, forarbejdning, og servicegrænser, ingeniører kan specificere 332C13 med tillid, opnå holdbarhed, omkostningseffektive løsninger selv i aggressive miljøer.
Som industrier fortsætter med at skubbe præstationsgrænser, duplex kvaliteter som 332C13 vil spille en stadig større rolle i at fremme pålidelighed og bæredygtighed.
DENNE er det perfekte valg til dine produktionsbehov, hvis du har brug for høj kvalitet duplex støbegods i rustfrit stål.
