1. Introduction
Les alliages résistants à la corrosion sous-tendent les infrastructures critiques - des plates-formes offshore aux usines de transformation chimique.
À mesure que les environnements de service deviennent plus agressifs, La sélection de la bonne qualité en acier inoxydable s'avère vitale.
En particulier, duplex 2205 (US S32205) et super-austénitique 254 Nous (US S31254) occuper les rôles principaux où le chlorure, L'attaque acide ou aigre-gaz menace l'intégrité des actifs.
Par conséquent, Cet article livre un professionnel, Comparaison basée sur les données de l'acier inoxydable S32205 vs S31254,
Structuré pour guider les ingénieurs et les spécificateurs à travers la chimie, microstructure, performance mécanique, comportement de corrosion, fabrication, traitement thermique, candidatures, et normes pertinentes.
2. Composition chimique & Microstructure
| Élément | S32205 (2205) | S31254 (254 Nous) |
|---|---|---|
| Cr | 22.0–23,0% en poids | 20.0–22,0% en poids |
| Dans | 4.5–6,5% en poids | 17.0–19,0% en poids |
| Mo | 2.5–3,5% en poids | 6.0–7,0% en poids |
| N | 0.08–0,20% en poids | 0.24–0,32% en poids |
| Cu | 0.50 maximum | - |
| Mn | 2.00 maximum | 2.00 maximum |
| Et | 1.00 maximum | 1.00 maximum |
| C | 0.03 maximum | 0.02 maximum |
En outre, S32205 présente un 50/50 Microstructure duplex Ferrite - Astenite, ce qui confère une forte force et une bonne ténacité.
En revanche, S31254 forme une matrice entièrement austénitique stabilisée par son nickel élevé (≈18% en poids) et de l'azote (jusqu'à 0.32 WT%).
Par conséquent, Les tailles de grains dans S31254 ont tendance à rester uniformes sous la chaleur, tandis que les deux phases de 2205 résistent à la déformation localisée.
De plus, Le contrôle élevé du molybdène et de l'azote du molybdène et de l'azote renforcent la formation, Amélioration de la résistance à la corrosion à long terme.
3. Comparaison des propriétés mécaniques
| Propriété | S32205 | S31254 |
|---|---|---|
| Limite d'élasticité (RP0.2) | ~ 450 MPa | ~ 300 MPa |
| Résistance à la traction (RM) | ~ 650 MPa | ~ 650 MPa |
| Élongation (UN%) | ≥25 % | ≥40 % |
| Réduction de la zone (Z%) | ≥50 % | ≥60 % |
| Résistance aux chocs (Charpy V) | ≥150 J @–40 °C | ≥100 J @–20 °C |
| Résistance au fluage | Jusqu'à 300 ° C Service | Jusqu'à 350 ° C Service |
À température ambiante, S32205 offre une limite d'élasticité supérieure - 450 MPA contre S31254 300 MPA - Merci à son durcissement en phase duplex.
Néanmoins, Les deux alliages atteignent des forces de traction similaires (~ 650 MPa). En outre, S31254 possède une ductilité plus élevée (40 % élongation) et réduction de la zone (60 %), qui facilitent le dessin profond et la formation complexe.
Lorsque vous opérez à des températures élevées, S31254 maintient la résistance au fluage jusqu'à 350 °C, tandis que S32205 limite généralement le service à environ 300 °C.
Enfin, Les tests de fatigue dans les environnements de chlorure révèlent des courbes S - N comparables, Bien que S31254 montre un léger avantage de la fatigue à cycle élevé en raison de sa matrice austénitique homogène.
4. Résistance à la corrosion de S32205 vs. S31254
| Mode corrosion | S32205 (Bois ≈ 35) | S31254 (Bois ≈ 49) |
|---|---|---|
| Piqûres | Seuil de chlorure ~ 0,8% en poids de NaCl | ~ 3,5% en poids de NaCl |
| Fente | Modéré | Excellent |
| Chlorure SCC | 50–60 ° C | 70–80 ° C |
| Corrosion acide générale (H₂so₄) | ~ 10 mm / an @ 20 °C | ~ 2 mm / an @ 20 °C |
| Oxydation des acides (Hno₃) | Bien | Supérieur |
| SCC sulfuré (Ssc) | Risque à H₂s > 1 bar | Minimal jusqu'à 5 bar h₂s |
Parce que pren (Numéro équivalent de résistance de piqûres = Cr + 3.3 Mo + 16 N) corrélats avec la résistance à la corrosion localisée, S31254 (Bois ≈ 49) surpasse S32205 (Bois ≈ 35).
Par conséquent, S31254 tolère les niveaux de chlorure jusqu'à 3.5 % en poids à température ambiante sans piqûre, alors que 2205 boucles 0.8 WT%.
De plus, S31254 résiste à la fissuration du chlorure de contrainte (CSC) jusqu'à 80 °C, par rapport à 60 ° C pour S32205.
En outre, réduction agressive des acides (par ex., 10 WT% h₂so₄) Corroder S32205 à ~ 10 mm / an, mais seulement ~ 2 mm / an attaque S31254 dans les mêmes conditions.
Enfin, Les tests Sour Gas révèlent des performances supérieures de S31254 dans le service H₂s jusqu'à 5 bar, tandis que S32205 montre la sensibilité SSC ci-dessus 1 bar.
5. Fabrication & Soudabilité de S32205 vs. S31254
| Aspect | S32205 | S31254 |
|---|---|---|
| Travail froid | Jusqu'à 30% réduction d'épaisseur | Jusqu'à 50% |
| Min. Rayon de pliage | 3 × épaisseur (contraintes duplex) | 2 × épaisseur |
| Entrée de chaleur de soudure | 0.5–1,5 kJ / mm; risque de phase sigma si >2 | 1.0–2,5 kJ / mm; L'austénite maintenue résiste à la fissuration |
| Recuit post-affaire | 1020 ° C × 30 min | 1100 ° C × 15 min |
| Usinabilité | 40 – 50 % de 304 SS; l'usure des outils modérée | 30 – 40 % de 304 SS; usure d'outil plus haut |
En pratique, Le S31254 tolère un travail à froid plus sévère - 50 % Réduction de la zone - à sa ductilité austénitique, tandis que le s32205 travaille plus rapidement, limiter la réduction à 30 %.
Pendant la flexion, Les ingénieurs maintiennent un rayon minimum de 3 × épaisseur pour 2205 Pour éviter la fissuration de la ferrite; en revanche, S31254 permet de serrer des virages plus stricts à 2 × épaisseur.
Soudage 2205 nécessite des entrées de chaleur entre 0.5 et 1.5 kJ / mm pour préserver l'équilibre duplex; chaleur excessive (>2 kJ / mm) Risques Formation de la phase Sigma.
Entre-temps, 254 La structure entièrement austénitique de SMO tolère jusqu'à 2.5 kJ / mm sans craquer.
Après le soudage, 2205 Avantages du recuit des solutions à 1020 ° C pour 30 minutes, tandis que le S31254 appelle 1100 ° C pour 15 Minutes pour redésoudre les nitrures.
Enfin, Les tests de machinabilité se classent S32205 à 40 à 50% de 304 Taux d'élimination des matériaux de SS, tandis que S31254 fonctionne légèrement plus lent (30–40%) et accélère l'usure des outils en raison de son contenu MO élevé.
6. Comparaison des méthodes de traitement thermique
| Traitement | S32205 | S31254 |
|---|---|---|
| Recuit de mise en solution | 1020 ° C × 15–30 min → Extinction d'eau | 1100 ° C × 10–20 min → Festion d'eau ou d'air |
| Soulagement du stress | 600–650 ° C × 1 H | 650–700 ° C × 1 H |
| Vieillissement | Éviter ci-dessus 300 °C (Risque en phase σ) | Stable jusqu'à 400 °C; vieillissement limité |
Pour restaurer l'équilibre duplex optimal dans S32205 après la formation ou le soudage, Les métallurgistes effectuent un recuit de solution à 1020 ° C pendant 15 à 30 minutes, suivi d'une trempe d'eau.
En revanche, S31254 nécessite une température plus élevée de solution record de 1100 ° C pendant 10 à 20 minutes, avec une extinction d'eau ou d'air pour conserver sa structure austénitique.
Lorsque le soulagement du stress s'avère nécessaire (par ex., Après une forte fabrication), 2205 exige 600–650 ° C pendant une heure, tandis que S31254 tolère 650–700 ° C sans changements de phase défavorable.
Enfin, Des études de vieillissement montrent que S32205 peut former une phase sigma nocive si elle est maintenue ci-dessus 300 ° C pendant des périodes prolongées, tandis que le S31254 reste stable jusqu'à 400 °C, Réduire le besoin de cycles de relief de stress à basse température.
7. Applications de l'industrie de S32205 vs. S31254
Pétrochimique & Plateformes offshore:
Les ingénieurs spécifient le S32205 pour les vestes et les dessus lors d'une exposition modérée au chlorure et d'une question à haute résistance.
Cependant, Plateformes face à une salinité à zone à éclaboussure sévère s'appuyer sur les piqûres supérieures de S31254 et la résistance au SCC.
Usines de dessalement & Manipulation de l'eau de mer:
Dans les membranes et tuyauterie à l'osmose inverse, S31254S Pren (~ 49) supporte le contact continu avec l'eau de mer (3.5 WT% NaCl), Alors que S32205 (Bois ~ 35) Fonctionne mieux dans les étapes des eaux d'alimentation avec une salinité plus faible.
Équipement de transformation chimique:
Les échangeurs de chaleur manipulant le h₂so₄ chaud (10–20% en poids) favoriser S31254 pour ses faibles taux de corrosion (~ 2 mm / an).
Inversement, Le S32205 convient aux services moins agressifs - comme les glacières de saumure - où sa résistance plus élevée réduit l'épaisseur de la paroi.
Performance du monde réel:
Une modernisation de la plate-forme de la mer du Nord a remplacé les personnes âgées 2205 éminence avec 254 Nous, couper les réparations de piqûres par 80%.
Entre-temps, Une usine pétrochimique rapporte cinq ans de service sans problème 3 % HCl avec duplex 2205 condensateurs.
8. Normes de référence
- ASTM A240 / A240M: «Spécification standard pour le chrome et la plaque en acier inoxydable de chrome-nickel, Feuille, et se déshabiller pour les navires sous pression et pour les applications générales »
- ASTM A182 / A182M: «Spécification standard pour l'alliage forgé ou roulé- et brides de tuyaux en acier inoxydable, Raccords forgés, et vannes et pièces pour un service à haute température »
- DESIGATIONS UNS: S32205 (duplex 2205), S31254 (254 Nous)
- Né MR0175 / ISO 15156: «Matériaux à utiliser dans des environnements contenant H₂S dans la production de pétrole et de gaz»
9. Notes équivalentes
Vous trouverez ci-dessous une liste compilée d'équivalents internationaux communs pour un uns S32205 (Duplex 2205) et UNS S31254 (254 Nous), faciliter les références croisées entre les principaux organismes de normes.
| Matériel | NOUS | Un / un vacarme | Au nom | AFNOR | IL | Gost | Chinois |
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Duplex 2205 | S32205 | 1.4462 (X2CrNiMoN22-5-3) | X2CrNiMoN22-5-3 | Z3CN22-05-03 | SUS329J4L | 07X22N5M3 | 0CR2NI5MO3N |
| Super-austénitique 254 Nous | S31254 | 1.4547 (X1nicrMocu25-20-5) | X1nicrMocu25-20-5 | Z2CNCD25-20 | Sus3107 | 08H25N20M6 | 0CR25NI20MO3CUN |
Notes sur les équivalents
- Désignation DIN-Par exemple, "1.4462" pour 2205 - apparaît à côté du symbole chimique de l'acier (X2CrNiMoN22-5-3), où «22-5-3» désigne.
- AFNOR (Français) Les notes utilisent un préfix Z: "Z3CN22-05-03" reflète 2205 22 % Cr, 5 % Dans, 3 % Mo.
- IL (japonais) et Gost (russe) Les désignations reflètent les systèmes de numérotation nationale; Le «L» annexé dans SUS329J4L indique les exigences de ténacité à faible température.
- Chinois grades - 0cr22ni5mo3n et 0cr25Ni20mo3Cun - en étroite collaboration avec les compositions unis, spécifier le carbone (0), chrome, nickel, Molybdène et teneur en azote.
10. Comparaison complète de S32205 vs. S31254
Pour apporter toutes les différences clés en soulagement net, Le tableau ci-dessous résume la chimie, performance, Métriques de fabrication et de coûts pour un uns S32205 (Duplex 2205) et UNS S31254 (254 Nous).
| Critère | S32205 (Duplex 2205) | S31254 (254 Nous) |
|---|---|---|
| Structure de phase | ~ 50 % ferrite / 50 % austénite | 100 % austénitique |
| Cr - ni - mo - n chimie | 22 % Cr, 5 % Dans, 3 % Mo, 0.14 % N | 20 % Cr, 18 % Dans, 6.5 % Mo, 0.28 % N |
| Bois | ≈ 35 | ≈ 49 |
| Limite d'élasticité | 450 MPa | 300 MPa |
| Résistance à la traction | 650 MPa | 650 MPa |
| Élongation | 25 % | 40 % |
| Ténacité à chary | ≥ 150 J @ –40 °C | ≥ 100 J @ –20 °C |
| Seuil de piqûres | ~ 0.8 % NaCl | ~ 3.5 % NaCl |
| Résistance au SCC | ≤ 60 °C | ≤ 80 °C |
| Limite de service de fluage | ≤ 300 °C | ≤ 350 °C |
| Limite de travail à froid | 30 % réduction d'épaisseur | 50 % réduction d'épaisseur |
| Entrée de chaleur de soudure | 0.5–1,5 kJ / mm (éviter > 2.0) | 1.0–2,5 kJ / mm |
| Solution recuit | 1 020 ° C × 15–30 min → Extinction d'eau | 1 100 ° C × 10–20 min → Festion d'eau ou d'air |
| Indice des coûts | 1.0 (base) | ~ 1.4 (≈ 40 % prime) |
Principaux à retenir:
- Force contre. Corrosion: S32205 offre une limite d'élasticité plus élevée (≈ 450 MPa) et une excellente ténacité, Le rendre idéal pour les pièces porteuses.
Cependant, sa résistance aux piqûres (Bois ≈ 35) limite le service de chlorure à ~ 0.8 % NaCl. - Résistance supérieure à la corrosion: Le MO et N élevé de S31254 Boost Pren à ≈ 49, tolérer de l'eau de mer (3.5 % NaCl) et résister au SCC à 80 °C, bien qu'à un 40 % Coût de matériaux plus élevé.
- Facilité de fabrication: Le S31254 entièrement austénitique prend en charge un travail plus profond (50 % réduction) et des fenêtres de soudage plus larges (jusqu'à 2.5 kJ / mm),
tandis que le grade duplex nécessite une entrée de chaleur plus précise pour maintenir son équilibre de phase. - Stabilité thermique: Vous pouvez exécuter S31254 à des températures modérément plus élevées (jusqu'à 350 °C) Sans les risques vieillissants, tandis que S32205 reste stable jusqu'à environ 300 °C.
11. Conclusions
S32205 et S31254 offrent chacun des avantages distincts. En comprenant leur chimie, microstructure, comportement mécanique, performance de corrosion, Nuances de fabrication, et fenêtres de traitement thermique, Les ingénieurs peuvent informer, décisions faisant autorité.
CE est le choix parfait pour vos besoins de fabrication si vous avez besoin de haute qualité acier inoxydable lacets.
FAQ
Quels facteurs principaux régissent le choix entre S32205 vs S31254?
En pratique, Les ingénieurs pèsent résistance à la résistance à la corrosion. S32205 offre une limite d'élasticité plus élevée (~ 450 MPa) à moindre coût,
tandis que S31254 offre une résistance aux piqûres supérieures (Bois ≈ 49) et la résistance au chlorure-SCC à 80 °C.
Puis-je le froid S31254 plus agressivement que S32205?
Oui. La structure entièrement austénitique de S31254 prend en charge 50% réduction d'épaisseur, tandis que le s32205 travaille plus rapidement et limite généralement la réduction du froid à 30% Pour éviter de craquer.
Quelles précautions de soudage s'appliquent à ces notes?
Pour S32205, Maintenir l'apport de chaleur entre 0.5–1,5 kJ / mm et effectuer un recuit de solution à 1 020 ° C pour restaurer l'équilibre duplex.
En revanche, S31254 tolère 1.0–2,5 kJ / mm et appelle un 1 100 ° C Solution-Sanal pour redésoudre les nitrures.
Quel alliage fonctionne mieux dans les environnements aigres?
Dans le service H₂s, Le S31254 résiste à la fracture de stress sulfure jusqu'à environ 5 bar, tandis que S32205 montre la sensibilité SSC ci-dessus 1 bar.
Donc, 254 SMO devient souvent le choix préféré pour les applications Sour Gas.
