1. Introducción
Las aleaciones resistentes a la corrosión sustentan la infraestructura crítica, desde plataformas en alta mar hasta plantas de procesamiento químico.
A medida que los entornos de servicio se vuelven más agresivos, Seleccionar el grado de acero inoxidable correcto resulta vital.
En particular, dúplex 2205 (EE. UU. S32205) y súper austenítico 254 Nosotros (EE. UU. S31254) ocupar papeles principales donde el cloruro, El ataque ácido o de gas agrario amenaza la integridad de los activos.
Como consecuencia, Este artículo ofrece un profesional, Comparación basada en datos del acero inoxidable S32205 vs S31254,
Estructurado para guiar a los ingenieros y especificadores a través de la química, microestructura, rendimiento mecánico, comportamiento de corrosión, fabricación, tratamiento térmico, aplicaciones, y estándares relevantes.
2. Composición química & Microestructura
| Elemento | S32205 (2205) | S31254 (254 Nosotros) |
|---|---|---|
| cr | 22.0–23.0% en peso | 20.0–22.0% en peso |
| En | 4.5–6.5% en peso | 17.0–19.0 WT% |
| Mes | 2.5–3.5% en peso | 6.0–7.0% en peso |
| norte | 0.08–0.20% en peso | 0.24–0.32% en peso |
| Cu | 0.50 máximo | - |
| Minnesota | 2.00 máximo | 2.00 máximo |
| Y | 1.00 máximo | 1.00 máximo |
| do | 0.03 máximo | 0.02 máximo |
Además, S32205 exhibe una aproximadamente 50/50 Ferrita -Austenita Microestructura dúplex, que confiere alta fuerza y buena dureza.
En contraste, S31254 forma una matriz totalmente austenítica estabilizada por su alto níquel (≈18% en peso) y nitrógeno (arriba a 0.32 WT%).
Como resultado, Los tamaños de grano en S31254 tienden a permanecer uniformes bajo calor, mientras que las fases duales de 2205 resisten la deformación localizada.
Además, El elevado molibdeno y nitrógeno de S31254 el control de la inclusión de nitrógeno y suprimir la formación de fase sigma, Mejorar la resistencia a la corrosión a largo plazo.
3. Comparación de propiedades mecánicas
| Propiedad | S32205 | S31254 |
|---|---|---|
| Fuerza de producción (RP0.2) | ~ 450 MPA | ~ 300 MPA |
| Resistencia a la tracción (RM) | ~ 650 MPa | ~ 650 MPa |
| Alargamiento (A%) | ≥25 % | ≥40 % |
| Reducción del área (Z%) | ≥50 % | ≥60 % |
| Dureza al impacto (Charpy V) | ≥150 j @–40 ° C | ≥100 j @–20 ° C |
| Resistencia a la fluencia | Arriba a 300 ° C Servicio | Arriba a 350 ° C Servicio |
A temperatura ambiente, S32205 ofrece resistencia de rendimiento superior, aproximadamente 450 MPA versus S31254 300 MPA: gracias a su endurecimiento de fase dúplex.
Sin embargo, Ambas aleaciones alcanzan fortalezas de tracción similares (~ 650 MPa). Además, S31254 cuenta con una mayor ductilidad (40 % alargamiento) y reducción del área (60 %), que facilitan el dibujo profundo y la formación compleja.
Cuando operan a temperaturas elevadas, S31254 mantiene la resistencia de la fluencia hasta 350 °C, mientras que S32205 generalmente limita el servicio a alrededor 300 °C.
Finalmente, Las pruebas de fatiga en entornos de cloruro revelan curvas S -N comparables, Aunque S31254 muestra un ligero borde en la fatiga de alto ciclo debido a su homogénea matriz austenítica.
4. Resistencia a la corrosión de S32205 vs. S31254
| Modo de corrosión | S32205 (Madera ≈ 35) | S31254 (Madera ≈ 49) |
|---|---|---|
| picaduras | Umbral de cloruro ~ 0.8% en peso de NaCl | ~ 3.5% en peso de NaCl |
| Hendedura | Moderado | Excelente |
| Cloruro de SCC | 50–60 ° C | 70–80 ° C |
| Corrosión ácida general (H₂so₄) | ~ 10 mm/año @ 20 °C | ~ 2 mm/año @ 20 °C |
| Ácidos oxidantes (HNO₃) | Bien | Superior |
| Sulfuro SCC (SSC) | Riesgo en H₂S > 1 bar | Mínimo hasta 5 bar h₂s |
Porque pren (Número equivalente de resistencia a las picaduras = CR + 3.3 Mes + 16 norte) se correlaciona con la resistencia a la corrosión localizada, S31254 (Madera ≈ 49) Superforma S32205 (Madera ≈ 35).
Como consecuencia, S31254 tolera los niveles de cloruro hasta 3.5 WT% a temperatura ambiente sin picaduras, mientras 2205 apagar 0.8 WT%.
Además, S31254 RESISE CLORODE STRIME CORROSIÓN (CCS) arriba a 80 °C, en comparación con 60 ° C para S32205.
Además, ácidos reductores agresivos (p.ej., 10 wt% h₂so₄) corroy s32205 a ~ 10 mm/año, pero solo ~ 2 mm/año ataques S31254 en las mismas condiciones.
Finalmente, Las pruebas de gas agria revelan el rendimiento superior de S31254 en el servicio H₂S hasta 5 bar, mientras que S32205 muestra la susceptibilidad de SSC arriba 1 bar.
5. Fabricación & Soldadura de S32205 vs. S31254
| Aspecto | S32205 | S31254 |
|---|---|---|
| Trabajo frío | Arriba a 30% Reducción de grosor | Arriba a 50% |
| Mínimo. Radio de curvatura | 3 × grosor (restricciones dúplex) | 2 × grosor |
| Entrada de calor de soldadura | 0.5–1.5 kJ/mm; Riesgo de fase Sigma si >2 | 1.0–2.5 kJ/mm; Austenita mantenida resiste el agrietamiento |
| Recocido post-soldado | 1020 ° C × 30 mín. | 1100 ° C × 15 mín. |
| maquinabilidad | 40 – 50 % de 304 SS; ropa de herramienta moderada | 30 – 40 % de 304 SS; Desgaste de la herramienta más alto |
En la práctica, S31254 tolera el trabajo en frío más severo, arriba para 50 % Reducción del área: debido a su ductilidad austenítica, Mientras que S32205 Work-Hardens más rápido, limitando la reducción a 30 %.
Durante la flexión, Los ingenieros mantienen un radio mínimo de 3 × grosor para 2205 Para evitar el agrietamiento de la ferrita; en contraste, S31254 permite curvas más estrictas en 2 × grosor.
Soldadura 2205 requiere entradas de calor entre 0.5 y 1.5 KJ/mm para preservar el equilibrio dúplex; calor excesivo (>2 KJ/mm) Riesgos Formación de fase sigma.
Mientras tanto, 254 La estructura totalmente austenítica de SMO tolera hasta 2.5 KJ/mm sin agrietarse.
Después de soldar, 2205 beneficios del recocido de solución en 1020 ° C para 30 minutos, mientras que S31254 exige 1100 ° C para 15 minutos para redisolver nitruros.
Finalmente, Las pruebas de maquinabilidad se clasifican S32205 al 40–50% de 304 La tasa de remoción de material de SS, Mientras que S31254 funciona un poco más lento (30–40%) y acelera el desgaste de la herramienta debido a su alto contenido de MO.
6. Comparación de métodos de tratamiento térmico
| Tratamiento | S32205 | S31254 |
|---|---|---|
| Recocido de solución | 1020 ° C × 15–30 min → Agua de agua. | 1100 ° C × 10–20 min → Agua o enfrentamiento de aire |
| Alivio del estrés | 600–650 ° C × 1 H | 650–700 ° C × 1 H |
| Envejecimiento | Evite arriba 300 °C (Riesgo de fase σ) | Establo hasta 400 °C; Envejecimiento limitado |
Para restaurar el equilibrio dúplex óptimo en S32205 después de formar o soldar, Los metalurgistas realizan recocido de solución en 1020 ° C durante 15-30 minutos, seguido de un enfriamiento de agua.
En contraste, S31254 requiere una temperatura de recopilación de solución más alta de 1100 ° C durante 10-20 minutos, con agua o apagado de aire para retener su estructura austenítica.
Cuando el alivio del estrés resulta necesario (p.ej., Después de una gran fabricación), 2205 exige 600–650 ° C por una hora, mientras que S31254 tolera 650–700 ° C sin cambios de fase adversa.
Finalmente, Los estudios de envejecimiento muestran que S32205 puede formar fase de sigma dañina si se mantiene arriba 300 ° C por períodos prolongados, mientras que S31254 permanece estable hasta 400 °C, Reducción de la necesidad de ciclos de alquiler de estrés a baja temperatura.
7. Aplicaciones de la industria de S32205 vs. S31254
Petroquímico & Plataformas costa afuera:
Los ingenieros especifican S32205 para las chaquetas y los mejores cuando la exposición al cloruro moderada y la materia de alta resistencia.
Sin embargo, Las plataformas que enfrentan la salinidad de la zona de salpicadura severa se apoyan en las picaduras superiores de S31254 y la resistencia SCC.
Plantas Desaladoras & Manejo de agua de mar:
En membranas y tuberías de ósmosis inversa, S31254S pren (~ 49) resistir el contacto continuo con el agua de mar (3.5 WT% NaCl), Mientras que S32205 (Madera ~ 35) Funciones mejor en etapas de agua de alimentación con menor salinidad.
Equipo de procesamiento químico:
Intercambiadores de calor que manejan Hot H₂so₄ (10–20% en peso) Favor S31254 por sus bajas tasas de corrosión (~ 2 mm/año).
En cambio, S32205 se adapta a servicios menos agresivos, como enfriadores de salmuera, donde su mayor resistencia reduce el grosor de la pared.
Rendimiento del mundo real:
Una modernización de una plataforma del Mar del Norte reemplazó a los envejecidos 2205 elevadores con 254 Nosotros, cortar reparaciones de picaduras por 80%.
Mientras tanto, Una planta petroquímica informa cinco años de servicio sin problemas en 3 % HCL con dúplex 2205 condensadores.
8. Normas de referencia
- ASTM A240/A240M: “Especificación estándar para placa de acero inoxidable de cromo y cromo-níquel, Hoja, y despojar a los recipientes a presión y para aplicaciones generales "
- ASTM A182/A182M: "Especificación estándar para aleación forjada o enrollada- y bridas de tubería de acero inoxidable, Accesorios forjados, y válvulas y piezas para el servicio de alta temperatura "
- Designaciones de uns: S32205 (dúplex 2205), S31254 (254 Nosotros)
- NACE MR0175/ISO 15156: "Materiales para su uso en entornos que contienen H₂S en la producción de petróleo y gas"
9. Calificaciones equivalentes
A continuación se muestra una lista compilada de equivalentes internacionales comunes para la UNS S32205 (Dúplex 2205) y UNS S31254 (254 Nosotros), Facilitar la referencia cruzada entre los principales cuerpos de estándares.
| Material | A NOSOTROS | Uno/un din | EN Name | AFNOR | ÉL | Gosto | Chino |
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Dúplex 2205 | S32205 | 1.4462 (X2CrNiMoN22-5-3) | X2CrNiMoN22-5-3 | Z3CN22-05-03 | SUS329J4L | 07X22n5m3 | 0CR2NI5MO3N |
| Superaltenítico 254 Nosotros | S31254 | 1.4547 (X1NICRMOCU25-20-5) | X1NICRMOCU25-20-5 | Z2CNCD25-20 | Sus3107 | 08H25N20M6 | 0CR25NI20MO3CUN |
Notas sobre equivalentes
- Designación de DIN-Por ejemplo, "1.4462" para 2205: aparece junto con el símbolo químico del acero (X2CrNiMoN22-5-3), Donde "22-5-3" denota niveles nominales de CR-MO-MO-N.
- AFNOR (Francés) Las calificaciones usan un PREFIX Z: "Z3CN22-05-03" refleja 2205 22 % cr, 5 % En, 3 % Mes.
- ÉL (japonés) y Gosto (ruso) Las designaciones reflejan los sistemas de numeración nacional; La "L" adjunta en SUS329J4L indica requisitos de resistencia al impacto de baja temperatura.
- Chino Grados - 0CR22NI5MO3N y 0CR25NI20MO3CUN - Alinee estrechamente con las composiciones de UNS, especificando carbono (0), cromo, níquel, contenido de molibdeno y nitrógeno.
10. Comparación completa de S32205 vs. S31254
Para llevar todas las diferencias clave en un fuerte alivio, La tabla a continuación resume la química, actuación, Métricas de fabricación y costos para UNS S32205 (Dúplex 2205) y UNS S31254 (254 Nosotros).
| Criterio | S32205 (Dúplex 2205) | S31254 (254 Nosotros) |
|---|---|---|
| Estructura de fase | ~ 50 % ferrito / 50 % austenita | 100 % austenítico |
| Cr - ni - Mo - N química | 22 % cr, 5 % En, 3 % Mes, 0.14 % norte | 20 % cr, 18 % En, 6.5 % Mes, 0.28 % norte |
| Madera | ≈ 35 | ≈ 49 |
| Fuerza de producción | 450 MPa | 300 MPa |
| Resistencia a la tracción | 650 MPa | 650 MPa |
| Alargamiento | 25 % | 40 % |
| Dureza de Charpy | ≥ 150 J @ –40 ° C | ≥ 100 J @ –20 ° C |
| Umbral de picadura | ~ 0.8 % NaCl | ~ 3.5 % NaCl |
| Resistencia SCC | ≤ 60 °C | ≤ 80 °C |
| Límite de servicio de fluencia | ≤ 300 °C | ≤ 350 °C |
| Límite de trabajo en frío | 30 % Reducción de grosor | 50 % Reducción de grosor |
| Entrada de calor de soldadura | 0.5–1.5 kJ/mm (evitar > 2.0) | 1.0–2.5 kJ/mm |
| Recocido de solución | 1 020 ° C × 15–30 min → Agua de agua. | 1 100 ° C × 10–20 min → Agua o enfrentamiento de aire |
| Índice de costos | 1.0 (base) | ~ 1.4 (≈ 40 % de primera calidad) |
Control de llave:
- Fuerza vs.. Corrosión: S32205 ofrece mayor resistencia al rendimiento (≈ 450 MPa) y excelente dureza, haciéndolo ideal para piezas de carga.
Sin embargo, su resistencia a las picaduras (Madera ≈ 35) limita el servicio de cloruro a ~ 0.8 % NaCl. - Resistencia superior a la corrosión: S31254 El elevado Mo y N Boost pren a ≈ 49, tolerar el agua de mar (3.5 % NaCl) y resistir a SCC a 80 °C, aunque en un 40 % Mayor costo de material.
- Facilidad de fabricación: El completamente austenítico S31254 admite un trabajo en frío más profundo (50 % reducción) y ventanas de soldadura más amplias (arriba a 2.5 KJ/mm),
Mientras que la calificación dúplex requiere una entrada de calor más precisa para mantener su equilibrio de fase. - Estabilidad térmica: Puede ejecutar S31254 a temperaturas moderadamente más altas (arriba a 350 °C) sin riesgos de envejecimiento, mientras que S32205 permanece estable hasta aproximadamente 300 °C.
11. Conclusiones
S32205 y S31254 cada uno entrega ventajas distintas. Entendiendo su química, microestructura, comportamiento mecánico, rendimiento de corrosión, Medios de fabricación, y ventanas de tratamiento térmico, Los ingenieros pueden informar, decisiones autorizadas.
ESTE es la opción perfecta para sus necesidades de fabricación si necesita alta calidad acero inoxidable piñones.
Preguntas frecuentes
Qué factores principales rigen la elección entre S32205 vs S31254?
En la práctica, Los ingenieros pesan resistencia a la resistencia versus la corrosión. S32205 ofrece mayor resistencia al rendimiento (~ 450 MPA) a un costo más bajo,
Mientras que S31254 ofrece resistencia superior a las picaduras (Madera ≈ 49) y resistencia a cloruro de SCC a 80 °C.
¿Puedo formar en frío S31254 de manera más agresiva que S32205??
Sí. La estructura totalmente austenítica de S31254 admite hasta 50% Reducción de grosor, Mientras que S32205 Work-Hardens más rápido y generalmente limita la reducción de frío a 30% Para evitar agrietarse.
¿Qué precauciones de soldadura se aplican a estos grados??
Para S32205, Mantener la entrada de calor entre 0.5–1.5 kJ/mm y realizar el recocido de solución en 1 020 ° C para restaurar el equilibrio dúplex.
En contraste, S31254 tolera 1.0–2.5 kJ/mm y pide un 1 100 ° C Solución de aneal para redisolver nitruros.
¿Qué aleación funciona mejor en entornos de Sour -Gas??
En el servicio H₂S, S31254 resiste el tensión de sulfuro. 5 bar, mientras que S32205 muestra la susceptibilidad de SSC arriba 1 bar.
Por lo tanto, 254 SMO a menudo se convierte en la opción preferida para aplicaciones de gas agrio.
