S31254 rustfrit stål vs. S32205 rustfrit stål

1. Indledning

Korrosionsbestandige legeringer understøtter kritisk infrastruktur - fra offshore platforme til kemiske forarbejdningsanlæg.

Efterhånden som servicemiljøer bliver mere aggressive, at vælge den rigtige rustfri kvalitet viser sig at være afgørende.

Især, Duplex 2205 (US S32205) og super-austenitisk 254 VI ER (US S31254) indtage ledende roller, hvor klorid, syre- eller surgasangreb truer aktivets integritet.

Følgelig, denne artikel leverer en professionel, datadrevet sammenligning af rustfrit stål S32205 vs S31254,

struktureret til at guide ingeniører og specifikatorer gennem kemi, Mikrostruktur, Mekanisk ydeevne, korrosionsadfærd, Fremstilling, Varmebehandling, applikationer, og relevante standarder.

2. Kemisk sammensætning & Mikrostruktur

Element	S32205 (2205)	S31254 (254 VI ER)
Cr	22.0–23,0 vægt%	20.0–22,0 vægt%
I	4.5–6,5 vægt%	17.0–19,0 vægt%
Mo	2.5–3,5 vægt%	6.0–7,0 vægt%
N	0.08–0,20 vægt%	0.24–0,32 vægt%
Cu	0.50 maks	—
Mn	2.00 maks	2.00 maks
Og	1.00 maks	1.00 maks
C	0.03 maks	0.02 maks

Desuden, S32205 udviser en ca 50/50 ferrit-austenit dupleks mikrostruktur, hvilket giver høj styrke og god sejhed.

I modsætning hertil, S31254 danner en fuldt austenitisk matrix stabiliseret af dens høje nikkel (≈18 vægt%) og nitrogen (op til 0.32 WT%).

Som et resultat, kornstørrelser i S31254 har tendens til at forblive ensartede under varme, mens 2205's dobbeltfaser modstår lokaliseret deformation.

Desuden, S31254's forhøjede molybdæn og nitrogen booster inklusionskontrol og undertrykker sigma-fasedannelse, forbedrer langsigtet korrosionsbestandighed.

3. Sammenligning af mekaniske egenskaber

Ejendom	S32205	S31254
Udbyttestyrke (RP0.2)	~450 MPa	~300 MPa
Trækstyrke (Rm)	~650 MPa	~650 MPa
Forlængelse (EN%)	≥25 %	≥40 %
Reduktion af areal (Z %)	≥50 %	≥60 %
Påvirkning af sejhed (Charpy V)	≥150 J @–40°C	≥100 J @–20°C
Krybe modstand	Op til 300 °C service	Op til 350 °C service

Ved stuetemperatur, S32205 leverer overlegen flydespænding - ca 450 MPa versus S31254'er 300 MPa - takket være dens dupleksfasehærdning.

Ikke desto mindre, begge legeringer når lignende trækstyrker (~650 MPa). Derudover, S31254 kan prale af højere duktilitet (40 % Forlængelse) og reduktion af areal (60 %), som letter dyb tegning og kompleks formning.

Ved drift ved høje temperaturer, S31254 bevarer krybemodstand op til 350 ° C., mens S32205 typisk begrænser service til omkring 300 ° C..

Endelig, træthedstest i kloridmiljøer afslører sammenlignelige S–N-kurver, selvom S31254 viser en lille kant i højcyklustræthed på grund af dens homogene austenitiske matrix.

4. Korrosionsbestandighed af S32205 vs. S31254

Korrosionstilstand	S32205 (Træ ≈ 35)	S31254 (Træ ≈ 49)
Pitting	Chlorid-tærskel ~0,8 vægt% NaCl	-3,5 vægt% NaCl
Sprække	Moderat	Fremragende
Chloride SCC	50–60 °C	70–80 °C
Generel sur korrosion (H₂so₄)	~10 mm/år @ 20 ° C.	~2 mm/år @ 20 ° C.
Oxiderende syrer (HNO3)	God	Overlegen
Sulfid SCC (SSC)	Risiko ved H₂S > 1 bar	Minimal op til 5 bar H₂S

Fordi PREN (Pitting Resistance ækvivalent tal = Cr + 3.3 Mo + 16 N) korrelerer med lokaliseret korrosionsbestandighed, S31254 (Træ ≈ 49) overgår S32205 (Træ ≈ 35).

Følgelig, S31254 tolererer kloridniveauer op til 3.5 vægt% ved omgivelsestemperatur uden grubetæring, hvorimod 2205 hætter ud omkring 0.8 WT%.

Desuden, S31254 modstår chloridspændingskorrosionsrevner (SCC) op til 80 ° C., sammenlignet med 60 °C for S32205.

Derudover, aggressive reducerende syrer (F.eks., 10 vægt% H2S04) korroderer S32205 ved ~10 mm/år, men kun ~2 mm/år angriber S31254 under samme forhold.

Endelig, surgas-test afslører S31254's overlegne ydeevne i H₂S-service op til 5 bar, mens S32205 viser SSC-følsomhed ovenfor 1 bar.

5. Fremstilling & Svejsbarheden af ​​S32205 vs. S31254

Aspekt	S32205	S31254
Koldt arbejde	Op til 30% tykkelsesreduktion	Op til 50%
Min. Bøjningsradius	3 × tykkelse (duplex begrænsninger)	2 × tykkelse
Svejsevarmeindgang	0.5–1,5 kJ/mm; risiko for sigma fase hvis >2	1.0–2,5 kJ/mm; vedligeholdt austenit modstår revner
Udglødning efter svejsning	1020 °C × 30 min	1100 °C × 15 min
Bearbejdningsevne	40 – 50 % af 304 Ss; værktøjsslid moderat	30 – 40 % af 304 Ss; værktøjsslid højere

I praksis, S31254 tolererer mere alvorlig koldbearbejdning - op til 50 % arealreduktion - på grund af dens austenitiske duktilitet, mens S32205 arbejdshærder hurtigere, begrænse reduktion til 30 %.

Under bøjning, ingeniører opretholder en minimumsradius på 3 × tykkelse for 2205 for at undgå ferrit revner; derimod, S31254 tillader snævrere bøjninger ved 2 × tykkelse.

Svejsning 2205 kræver varmetilførsler mellem 0.5 og 1.5 kJ/mm for at bevare dupleksbalancen; overdreven varme (>2 KJ/mm) risikerer sigma-fase dannelse.

I mellemtiden, 254 SMOs fuldt austenitiske struktur tåler op til 2.5 kJ/mm uden revner.

Efter svejsning, 2205 fordele ved opløsningsudglødning kl 1020 °C for 30 minutter, hvorimod S31254 kræver 1100 °C for 15 minutter for at genopløse nitrider.

Endelig, bearbejdelighedstests rangerer S32205 til 40–50 % af 304 SS's materialefjernelseshastighed, mens S31254 kører lidt langsommere (30–40%) og accelererer værktøjsslid på grund af dets høje Mo-indhold.

6. Sammenligning af varmebehandlingsmetoder

Behandling	S32205	S31254
Løsning af annealing	1020 °C × 15–30 min. → standsning af vand	1100 °C × 10–20 min → vand- eller luftkøling
Stresslindring	600–650 °C × 1 h	650–700 °C × 1 h
Aldring	Undgå ovenstående 300 ° C. (σ-fase risiko)	Stabil op til 400 ° C.; begrænset aldring

For at genoprette den optimale dupleksbalance i S32205 efter formning eller svejsning, metallurger udfører opløsningsudglødning kl 1020 °C i 15-30 minutter, efterfulgt af en slukning af vand.

I modsætning hertil, S31254 kræver en højere opløsning-udglødningstemperatur på 1100 °C i 10-20 minutter, med enten vand- eller luftslukning for at bevare sin austenitiske struktur.

Når stressaflastning viser sig nødvendig (F.eks., efter kraftig fremstilling), 2205 kræver 600–650 °C i en time, mens S31254 tåler 650–700 °C uden ugunstige faseændringer.

Endelig, ældningsundersøgelser viser, at S32205 kan danne skadelig sigmafase, hvis den holdes over 300 °C i længere perioder, hvorimod S31254 forbliver stabil op til 400 ° C., reducere behovet for afspændingscyklusser ved lav temperatur.

7. Industriapplikationer af S32205 vs. S31254

Petrokemisk & Offshore platforme:

Ingeniører specificerer S32205 til jakker og oversider, når moderat klorideksponering og høj styrke betyder noget.

Imidlertid, platforme, der står over for alvorlige stænkzoners saltholdighed, læner sig op af S31254's overlegne pitting- og SCC-modstand.

Afsaltningsanlæg & Håndtering af havvand:

I omvendt osmose membraner og rør, S31254's PREN (~49) tåler kontinuerlig kontakt med havvand (3.5 vægt% NaCl), hvorimod S32205 (Træ ~ 35) fungerer bedst i fødevandsstadier med lavere saltholdighed.

Udstyr til kemisk behandling:

Varmevekslere håndterer varmt H₂SO4 (10–20 vægt%) favoriserer S31254 for dens lave korrosionshastigheder (~2 mm/år).

Omvendt, S32205 passer til mindre aggressive tjenester - såsom brinekølere - hvor dens højere styrke reducerer vægtykkelsen.

Real-World Performance:

En Nordsø-platform eftermontering udskiftet gammel 2205 stigrør med 254 VI ER, skære grubetærelser ved 80%.

I mellemtiden, et petrokemisk anlæg rapporterer om fem års problemfri drift i 3 % HCl med duplex 2205 kondensatorer.

8. Referencestandarder

• ASTM A240/A240M: "Standardspecifikation for krom og krom-nikkel rustfrit stålplade, Ark, og Strip til trykbeholdere og til generelle anvendelser"
• ASTM A182/A182M: "Standardspecifikation for smedet eller valset legering- og Rørflanger af rustfrit stål, Smedede beslag, og ventiler og dele til højtemperaturservice"
• UNS-betegnelser: S32205 (Duplex 2205), S31254 (254 VI ER)
• NACE MR0175/ISO 15156: "Materialer til brug i H₂S-holdige miljøer i olie- og gasproduktion"

9. Tilsvarende karakterer

Nedenfor er en samlet liste over almindelige internationale ækvivalenter til UNS S32205 (Duplex 2205) og UNS S31254 (254 VI ER), lette krydsreference mellem større standardiseringsorganer.

Bemærkninger om ækvivalenter

• DIN betegnelse- for eksempel, "1.4462" for 2205 - vises sammen med stålets kemiske symbol (X2crminnan22-5-3), hvor "22-5-3" angiver nominelle Cr-Ni-Mo-N niveauer.
• AFNOR (fransk) karakterer bruger et Z-præfiks: "Z3CN22-05-03" spejler 2205'er 22 % Cr, 5 % I, 3 % Mo.
• HAN (japansk) og GOST (russisk) betegnelser afspejler nationale nummersystemer; det vedhæftede "L" i SUS329J4L angiver krav til slagstyrke ved lav temperatur.
• kinesisk kvaliteter - 0Cr22Ni5Mo3N og 0Cr25Ni20Mo3CuN - er tæt på linje med UNS-sammensætningerne, med angivelse af kulstof (0), Krom, nikkel, indhold af molybdæn og nitrogen.

10. Omfattende sammenligning af S32205 vs. S31254

At bringe alle vigtige forskelle i skarp relief, tabellen nedenfor opsummerer kemi, præstation, fremstillings- og omkostningsmålinger for UNS S32205 (Duplex 2205) og UNS S31254 (254 VI ER).

Kriterium	S32205 (Duplex 2205)	S31254 (254 VI ER)
Fase struktur	~50 % ferrit / 50 % austenitter	100 % austenitisk
Cr-Ni-Mo-N kemi	22 % Cr, 5 % I, 3 % Mo, 0.14 % N	20 % Cr, 18 % I, 6.5 % Mo, 0.28 % N
Træ	≈ 35	≈ 49
Udbyttestyrke	450 MPA	300 MPA
Trækstyrke	650 MPA	650 MPA
Forlængelse	25 %	40 %
Charpy sejhed	≥ 150 D @ –40°C	≥ 100 J @ –20°C
Pitting-tærskel	~ 0.8 % NaCl	~ 3.5 % NaCl
SCC modstand	≤ 60 ° C.	≤ 80 ° C.
Krybeservicegrænse	≤ 300 ° C.	≤ 350 ° C.
Grænse for koldt arbejde	30 % tykkelsesreduktion	50 % tykkelsesreduktion
Svejsevarmeindgang	0.5–1,5 kJ/mm (undgå > 2.0)	1.0–2,5 kJ/mm
Løsning Udglødning	1 020 °C × 15–30 min. → standsning af vand	1 100 °C × 10–20 min → vand- eller luftkøling
Omkostningsindeks	1.0 (grundlag)	~ 1.4 (≈ 40 % præmie)

Nøgle takeaways:

1. Styrke vs.. Korrosion: S32205 leverer højere flydespænding (≈ 450 MPA) og fremragende sejhed, hvilket gør den ideel til bærende dele.
   Imidlertid, dens pitting modstand (Træ ≈ 35) begrænser kloridtjenesten til ~ 0.8 % NaCl.
2. Overlegen korrosionsbestandighed: S31254s forhøjede Mo og N øger PREN til ≈ 49, tåler havvand (3.5 % NaCl) og modstå SCC til 80 ° C., omend på en 40 % højere materialeomkostninger.
3. Fremstillingslethed: Den fuldt austenitiske S31254 understøtter dybere koldbearbejdning (50 % reduktion) og bredere svejsevinduer (op til 2.5 KJ/mm),
   hvorimod duplex-kvaliteten kræver mere præcis varmetilførsel for at opretholde sin fasebalance.
4. Termisk stabilitet: Du kan køre S31254 ved moderat højere temperaturer (op til 350 ° C.) uden risiko for aldring, mens S32205 forbliver stabil op til ca 300 ° C..

11. Konklusioner

S32205 og S31254 giver hver især forskellige fordele. Ved at forstå deres kemi, Mikrostruktur, Mekanisk opførsel, korrosionsydelse, fabrikationsnuancer, og varmebehandlingsvinduer, ingeniører kan gøre informeret, autoritative beslutninger.

DENNE er det perfekte valg til dine produktionsbehov, hvis du har brug for høj kvalitet Rustfrit stål støbegods.

Kontakt os i dag!

 

FAQS

Hvilke primære faktorer styrer valget mellem S32205 vs S31254?

I praksis, ingeniører vejer styrke kontra korrosionsbestandighed. S32205 leverer højere flydespænding (~450 MPa) til en lavere pris,

mens S31254 tilbyder overlegen pitting modstand (Træ ≈ 49) og chlorid-SCC-resistens over for 80 ° C..

Kan jeg koldforme S31254 mere aggressivt end S32205?

Ja. Den fuldt austenitiske struktur af S31254 understøtter op til 50% tykkelsesreduktion, whereas S32205 work-hardens faster and typically limits cold reduction to 30% to avoid cracking.

Hvilke svejseforanstaltninger gælder for disse kvaliteter?

For S32205, maintain heat input between 0.5–1,5 kJ/mm and perform solution annealing at 1 020 °C to restore duplex balance.

I modsætning hertil, S31254 tolerates 1.0–2,5 kJ/mm and calls for a 1 100 °C solution‐anneal to redissolve nitrides.

Hvilken legering klarer sig bedre i surgasmiljøer?

In H₂S service, S31254 resists sulfide stress-cracking up to about 5 bar, mens S32205 viser SSC-følsomhed ovenfor 1 bar.

Derfor, 254 SMO often becomes the preferred choice for sour-gas applications.