1. مقدمه
آلیاژهای مقاوم در برابر خوردگی زیرساخت های بحرانی-از سکوهای دریایی تا گیاهان فرآیند شیمیایی.
هرچه محیطهای خدماتی پرخاشگرتر می شوند, انتخاب درجه ضد زنگ مناسب بسیار مهم است.
خاص, دوبلکس 2205 (S32205 ایالات متحده) و فوق العاده آستین 254 ما (S31254 ایالات متحده) نقش های پیشرو را در آن کلرید اشغال می کند, حمله اسید یا گاز ترش یکپارچگی دارایی را تهدید می کند.
در نتیجه, این مقاله یک حرفه ای را ارائه می دهد, مقایسه داده محور فولاد ضد زنگ S32205 در مقابل S31254,
ساختار یافته برای راهنمایی مهندسین و مشخصات از طریق شیمی, ساختار, عملکرد مکانیکی, رفتار خوردگی, ساخت, عملیات حرارتی, برنامه های کاربردی, و استانداردهای مربوطه.
2. ترکیب شیمیایی & ریزساختار
| عنصر | S32205 (2205) | S31254 (254 ما) |
|---|---|---|
| Cr | 22.0-23.0 درصد وزنی | 20.0-22.0 درصد وزنی |
| در | 4.5-6.5 درصد وزنی | 17.0-19.0 درصد وزنی |
| مو | 2.5-3.5 درصد وزنی | 6.0-7.0 درصد وزنی |
| ن | 0.08-0.20 درصد وزنی | 0.24-0.32 درصد وزنی |
| مس | 0.50 حداکثر | - |
| منگنز | 2.00 حداکثر | 2.00 حداکثر |
| و | 1.00 حداکثر | 1.00 حداکثر |
| سی | 0.03 حداکثر | 0.02 حداکثر |
علاوه بر این, S32205 تقریباً نمایشگاهی دارد 50/50 ریزساختار دوتایی فریت -آستونیت, که قدرت بالا و سختی خوبی را به خود اختصاص می دهد.
در مقابل, S31254 یک ماتریس کاملاً آستنیتی را که توسط نیکل بالا تثبیت شده است تشکیل می دهد (18 درصد درصد وزنی) و نیتروژن (تا 0.32 وزنی ٪).
در نتیجه, اندازه دانه در S31254 تمایل به یکنواخت در گرما دارد, در حالی که مراحل دوگانه 2205 در برابر تغییر شکل موضعی مقاومت می کند.
علاوه بر این, مولیبدن و نیتروژن بالا S31254 کنترل گنجاندن و سرکوب تشکیل فاز سیگما, افزایش مقاومت در برابر خوردگی طولانی مدت.
3. مقایسه خصوصیات مکانیکی
| اموال | S32205 | S31254 |
|---|---|---|
| قدرت تسلیم (RP0.2) | 450 پوند MPa | 300 پوند MPa |
| استحکام کششی (RM) | 650 پوند MPa | 650 پوند MPa |
| ازدیاد طول (یک ٪) | 25 % | ≥ 40 % |
| کاهش منطقه (Z ٪) | ≥50 % | ≥60 % |
| چقرمگی ضربه (چارپی پنجم) | ≥150 j @-40 درجه سانتیگراد | ≥100 j @-20 درجه سانتیگراد |
| مقاومت در برابر خزش | تا 300 سرویس ° C | تا 350 سرویس ° C |
در دمای اتاق, S32205 قدرت عملکرد برتر را ارائه می دهد 450 MPA در مقابل S31254 300 MPA - با تشکر از سخت شدن مرحله دوبلکس آن.
با این وجود, هر دو آلیاژ به نقاط قوت کششی مشابه می رسند (650 پوند MPa). علاوه بر این, S31254 دارای انعطاف پذیری بالاتر است (40 % کشیدگی) و کاهش منطقه (60 %), که نقاشی عمیق و شکل گیری پیچیده را تسهیل می کند.
هنگام کار در دمای بالا, S31254 مقاومت خزش را تا 350 درجه سانتی گراد, در حالی که S32205 به طور معمول خدمات را به اطراف محدود می کند 300 درجه سانتی گراد.
در نهایت, آزمایش های خستگی در محیط های کلرید منحنی های S -N قابل مقایسه را نشان می دهد, اگرچه S31254 به دلیل ماتریس آستنیتی همگن ، لبه کمی در خستگی چرخه بالا نشان می دهد.
4. مقاومت در برابر خوردگی S32205 در مقابل. S31254
| حالت خوردگی | S32205 (چوب 35) | S31254 (چوب 49) |
|---|---|---|
| سوراخ کردن | آستانه کلرید 0.8 درصد وزنی NaCl | ~ 3.5 درصد وزنی NaCl |
| شکاف | متوسط | عالی |
| کلرید SCC | 50-60 درجه سانتیگراد | 70-80 درجه سانتیگراد |
| خوردگی اسیدی عمومی (H₂so₄) | 10 میلی متر در سال @ 20 درجه سانتی گراد | ~ 2 میلی متر در سال @ 20 درجه سانتی گراد |
| اسیدهای اکسید کننده (hno₃) | خوب | برتر |
| سولفید SCC (SSC) | خطر در H₂s > 1 نوار | حداقل تا 5 بار |
چون pren (مقاومت در برابر گودال تعداد معادل = Cr + 3.3 مو + 16 ن) با مقاومت در برابر خوردگی موضعی ارتباط دارد, S31254 (چوب 49) Outperforms S32205 (چوب 35).
در نتیجه, S31254 سطح کلرید را تا آن تحمل می کند 3.5 درصد وزنی در دمای محیط بدون گودال, در حالی که 2205 دور دور 0.8 وزنی ٪.
علاوه بر این, S31254 در برابر ترک خوردگی استرس کلرید مقاومت می کند (SCC) تا 80 درجه سانتی گراد, در مقایسه با 60 درجه سانتیگراد برای S32205.
علاوه بر این, اسیدهای کاهش دهنده تهاجمی (به عنوان مثال, 10 وزنی ٪ h₂so₄) S32205 را در 10 میلی متر در سال فاسد کنید, اما فقط 2 میلی متر در سال حمله S31254 تحت همین شرایط.
در نهایت, تست های گاز Sour نشان می دهد عملکرد برتر S31254 در سرویس HSS تا 5 نوار, در حالی که S32205 حساسیت SSC را در بالا نشان می دهد 1 نوار.
5. ساخت & قابلیت جوشکاری S32205 در مقابل. S31254
| جنبه | S32205 | S31254 |
|---|---|---|
| کار سرد | تا 30% کاهش ضخامت | تا 50% |
| حداقل. شعاع خمیده | 3 ضخامت (محدودیت های دوبلکس) | 2 ضخامت |
| ورودی گرمای جوش | 0.5–1.5 kJ/mm; خطر فاز سیگما اگر >2 | 1.0–2.5 kJ/mm; حفظ آستنیت در برابر ترک خوردگی مقاومت می کند |
| بازپرداخت | 1020 ° C × 30 دقیقه | 1100 ° C × 15 دقیقه |
| ماشین کاری | 40 – 50 % از 304 اس اس; پوشیدن ابزار متوسط | 30 – 40 % از 304 اس اس; پوشیدن ابزار بالاتر |
در عمل, S31254 کار سرماخوردگی شدیدتر را تحمل می کند - 50 % کاهش منطقه - به دلیل انعطاف پذیری آستنیتی آن, در حالی که S32205 سریعتر کار می کند, کاهش محدود به 30 %.
در حین خم شدن, مهندسان حداقل شعاع را حفظ می کنند 3 × ضخامت برای 2205 برای جلوگیری از ترک خوردن فریت; در مقابل, S31254 اجازه می دهد تا خم های سخت تری در 2 ضخامت.
جوشکاری 2205 نیاز به ورودی گرما بین 0.5 و 1.5 kj/mm برای حفظ تعادل دوبلکس; گرمای بیش از حد (>2 KJ/MM) خطر تشکیل فاز سیگما را به خطر می اندازد.
در ضمن, 254 ساختار کاملاً آستنیتی SMO تحمل می کند 2.5 kj/mm بدون ترک خوردگی.
بعد از جوشکاری, 2205 مزایایی از بازپرداخت راه حل در 1020 درجه سانتیگراد برای 30 دقایقی, در حالی که S31254 خواستار آن است 1100 درجه سانتیگراد برای 15 دقیقه برای بازگرداندن نیتریدها.
در نهایت, تست های ماشینکاری در 40-50 ٪ از S32205 رتبه بندی می کنند 304 میزان حذف مواد SS, در حالی که S31254 کمی کندتر عمل می کند (30-40 ٪) و به دلیل محتوای بالای MO ، سایش ابزار را تسریع می کند.
6. مقایسه روشهای عملیات حرارتی
| درمان | S32205 | S31254 |
|---|---|---|
| محلول آنیلینگ | 1020 ° C × 15-30 دقیقه → آب خاموش | 1100 ° C × 10-20 دقیقه → آب یا خاموش کردن هوا |
| تسکین استرس | 600-650 درجه سانتیگراد 1 سخنرانی | 650-700 درجه سانتیگراد 1 سخنرانی |
| پیری | از بالا جلوگیری کنید 300 درجه سانتی گراد (خطر فاز σ) | پایدار تا 400 درجه سانتی گراد; پیری محدود |
برای بازگرداندن تعادل بهینه دوبلکس در S32205 پس از تشکیل یا جوشکاری, متالورژیست ها آن را بازپرداخت راه حل در 1020 درجه سانتیگراد به مدت 15-30 دقیقه, پس از آن یک آب فرونشست.
در مقابل, S31254 نیاز به محلول بالاتری دارد 1100 درجه سانتیگراد به مدت 10-20 دقیقه, با آب یا هوا برای حفظ ساختار آستنیتی خود.
هنگامی که تسکین استرس ضروری است (به عنوان مثال, پس از ساخت سنگین), 2205 به مدت یک ساعت 600-650 درجه سانتیگراد را می طلبد, در حالی که S31254 650-700 درجه سانتیگراد را بدون تغییر فاز نامطلوب تحمل می کند.
در نهایت, مطالعات پیری نشان می دهد که S32205 اگر در بالا برگزار شود ممکن است مرحله سیگما مضر باشد 300 درجه سانتیگراد برای دوره های طولانی, در حالی که S31254 تا پایدار است 400 درجه سانتی گراد, کاهش نیاز به چرخه مقاومت در برابر تنش کم.
7. کاربردهای صنعت S32205 در مقابل. S31254
پتروشیمی & سکوهای دریایی:
مهندسان S32205 را برای کاپشن ها و تاپ ها در هنگام قرار گرفتن در معرض کلرید متوسط و ماده با استحکام بالا مشخص می کنند.
با این حال, سکوهایی که با شوری منطقه چلپ چلوپ شدید در برابر گودال برتر S31254 و مقاومت در برابر SCC قرار دارند.
کارخانه های نمک زدایی & دست زدن به آب دریا:
در غشاهای و لوله کشی معکوس, S31254S PREN (49 پوند) در برابر تماس مداوم با آب دریا مقاومت می کند (3.5 وزنی NaCl), در حالی که S32205 (چوب 35 ~) عملکردهای بهترین در مراحل آب تغذیه با شوری پایین.
تجهیزات فرآیند شیمیایی:
مبدلهای حرارتی دست زدن به HOSSO₄ (10-20 درصد وزنی) از S31254 به خاطر نرخ خوردگی پایین خود طرفداری کنید (2 میلی متر در سال).
برعکس, S32205 مناسب خدمات تهاجمی - مانند کولرهای آب نمک - جایی که استحکام بالاتر آن ضخامت دیوار را کاهش می دهد.
عملکرد دنیای واقعی:
مقاوم سازی سکوی دریای شمال جایگزین پیری شد 2205 Risers با 254 ما, برش تعمیرات گودال توسط 80%.
در ضمن, یک گیاه پتروشیمی پنج سال خدمات بدون دردسر را گزارش می کند 3 % HCL با دوبلکس 2205 کندانسورها.
8. استانداردهای مرجع
- ASTM A240/A240M: "مشخصات استاندارد برای صفحه استیل ضد زنگ کروم و کروم-نیکل, ورق, و برای کشتی های فشار و برای کاربردهای عمومی نوار کنید "
- ASTM A182/A182M: "مشخصات استاندارد برای آلیاژ جعلی یا نورد- و لوله های استیل ضد زنگ, اتصالات فورج, و دریچه ها و قطعات برای خدمات درجه حرارت بالا "
- نامزدات: S32205 (دوبلکس 2205), S31254 (254 ما)
- متولد MR0175/ISO 15156: "مواد برای استفاده در محیط های حاوی H₂S در تولید نفت و گاز"
9. نمرات معادل
در زیر لیست کاملی از معادل بین المللی مشترک برای UNS S32205 آورده شده است (دوبلکس 2205) و UNS S31254 (254 ما), تسهیل مرجع متقابل بین نهادهای اصلی.
| مواد | ایالات متحده | یک/یک دین | نام | AFNOR | او | گودال | چینی |
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| دوبلکس 2205 | S32205 | 1.4462 (x2crminnan22-5-3) | x2crminnan22-5-3 | Z3CN22-05-03 | SUS329J4L | 07x22n5m3 | 0cr2ni5mo3n |
| فوق العاده بلند 254 ما | S31254 | 1.4547 (x1nicrmocu25-20-5) | x1nicrmocu25-20-5 | Z2CNCD25-20 | SUS3107 | 08H25N20M6 | 0cr25ni20mo3cun |
یادداشت های مربوط به معادل ها
- تعیین شام- برای مثال, "1.4462" برای 2205 - در کنار نماد شیمیایی فولاد ظاهر می شود (x2crminnan22-5-3), جایی که "22-5-3" نشان دهنده سطح اسمی CR-NI-MO-N است.
- AFNOR (فرانسوی) نمرات از Z-prefix استفاده می کنند: "Z3CN2-05-03" آینه 2205 22 % Cr, 5 % در, 3 % مو.
- او (وابسته به ژاپنی) و گودال (روسی) تعیین سیستم های شماره گذاری ملی; "L" ضمیمه شده در SUS329J4L نشانگر نیازهای تأثیرگذاری در دمای پایین است.
- چینی نمرات - 0cr22ni5mo3n و 0cr25ni20mo3cun - از نزدیک با ترکیبات UNS هماهنگ است, مشخص کردن کربن (0), کروم, نیکل, محتوای مولیبدن و نیتروژن.
10. مقایسه جامع S32205 در مقابل. S31254
برای ایجاد همه تفاوت های کلیدی در تسکین شدید, جدول زیر شیمی را خلاصه می کند, عملکرد, ساخت و معیارهای هزینه برای UNS S32205 (دوبلکس 2205) و UNS S31254 (254 ما).
| ملاک | S32205 (دوبلکس 2205) | S31254 (254 ما) |
|---|---|---|
| ساختار فاز | 50 پوند % فریت / 50 % آستنیت | 100 % آستنیتی |
| Cr - Ni - Mo - N شیمی | 22 % Cr, 5 % در, 3 % مو, 0.14 % ن | 20 % Cr, 18 % در, 6.5 % مو, 0.28 % ن |
| چوب | ± 35 | ± 49 |
| قدرت تسلیم | 450 MPa | 300 MPa |
| استحکام کششی | 650 MPa | 650 MPa |
| ازدیاد طول | 25 % | 40 % |
| سختی | ≥ 150 j @ -40 درجه سانتیگراد | ≥ 100 j @ -20 درجه سانتیگراد |
| آستانه چاشنی | ~ 0.8 % NaCl | ~ 3.5 % NaCl |
| مقاومت SCC | ≤ 60 درجه سانتی گراد | ≤ 80 درجه سانتی گراد |
| محدودیت خدمات خزش | ≤ 300 درجه سانتی گراد | ≤ 350 درجه سانتی گراد |
| محدودیت کار سرد | 30 % کاهش ضخامت | 50 % کاهش ضخامت |
| ورودی گرمای جوش | 0.5–1.5 kJ/mm (اجتناب کردن > 2.0) | 1.0–2.5 kJ/mm |
| آنیل راه حل | 1 020 ° C × 15-30 دقیقه → آب خاموش | 1 100 ° C × 10-20 دقیقه → آب یا خاموش کردن هوا |
| شاخص هزینه | 1.0 (پایه) | ~ 1.4 (± 40 % حق بیمه) |
غذای اصلی:
- قدرت در مقابل. خوردگی: S32205 قدرت عملکرد بالاتری را ارائه می دهد (± 450 MPa) و چقرمگی عالی, آن را برای قطعات باربری ایده آل می کند.
با این حال, مقاومت در برابر گودال آن (چوب 35) خدمات کلرید را به 0.8 % NaCl. - مقاومت در برابر خوردگی برتر: S31254 افزایش یافته MO و N PREN به 49, تحمل آب دریا (3.5 % NaCl) و مقاومت در برابر SCC در 80 درجه سانتی گراد, البته در یک 40 % هزینه بالاتر مواد.
- سهولت ساخت: S31254 کاملاً Austenitic از سرماخوردگی عمیق تر پشتیبانی می کند (50 % کاهش) و ویندوزهای جوشکاری گسترده تر (تا 2.5 KJ/MM),
در حالی که درجه دوبلکس برای حفظ تعادل فاز خود به ورودی دقیق تری نیاز دارد. - پایداری حرارتی: می توانید S31254 را در دمای نسبتاً بالاتر اجرا کنید (تا 350 درجه سانتی گراد) بدون ریسک پیری, در حالی که S32205 تا حدوداً پایدار است 300 درجه سانتی گراد.
11. نتیجه گیری
S32205 و S31254 هر کدام مزایای مشخصی را ارائه می دهند. با درک شیمی آنها, ساختار, رفتار مکانیکی, عملکرد خوردگی, ظرافت های ساختگی, و ویندوزهای تحت درمان با گرما, مهندسان می توانند آگاه شوند, تصمیمات معتبر.
این در صورت نیاز به کیفیت بالا ، انتخاب مناسبی برای نیازهای تولیدی شما است فولاد ضد زنگ بازیگران.
سوالات متداول
چه عوامل اصلی حاکم بر انتخاب بین S32205 در مقابل S31254 است?
در عمل, مهندسان وزن دارند مقاومت در مقابل مقاومت در برابر خوردگی. S32205 قدرت عملکرد بالاتری را ارائه می دهد (450 پوند MPa) با هزینه کمتری,
در حالی که S31254 مقاومت گودال برتر را ارائه می دهد (چوب 49) و مقاومت کلرید-SCC در برابر 80 درجه سانتی گراد.
آیا می توانم S31254 را با تهاجمی تر از S32205 تشکیل دهم?
بله. ساختار کاملاً آستنیتی S31254 تا حدی پشتیبانی می کند 50% کاهش ضخامت, در حالی که S32205 کار را سریعتر انجام می دهد و به طور معمول کاهش سرماخوردگی را محدود می کند 30% برای جلوگیری از ترک خوردن.
چه اقدامات احتیاطی جوش در مورد این نمرات اعمال می شود?
برای S32205, ورودی گرما را بین 0.5–1.5 kJ/mm و بازپرداخت محلول را در 1 020 ° C برای بازگرداندن تعادل دوبلکس.
در مقابل, S31254 تحمل می کند 1.0–2.5 kJ/mm و خواستار یک 1 100 محلول ° C - آنیل برای بازگرداندن نیتریدها.
کدام آلیاژ در محیط های GAS ترش بهتر عمل می کند?
در سرویس H₂s, S31254 در برابر استرس سولفید در برابر است 5 نوار, در حالی که S32205 حساسیت SSC را در بالا نشان می دهد 1 نوار.
بنابراین, 254 SMO اغلب به انتخاب ارجح برای برنامه های گاز ترش تبدیل می شود.
