1. परिचय
अपतटीय प्लेटफार्मों से लेकर रासायनिक-प्रसंस्करण संयंत्रों तक संक्षारण-प्रतिरोधी मिश्रधातुएं महत्वपूर्ण बुनियादी ढांचे का आधार हैं.
जैसे-जैसे सेवा वातावरण अधिक आक्रामक होता जा रहा है, सही स्टेनलेस ग्रेड का चयन करना महत्वपूर्ण साबित होता है.
विशेष रूप से, डुप्लेक्स 2205 (यूएस S32205) और सुपर-ऑस्टेनिटिक 254 हम हैं (यूएस एस31254) जहां क्लोराइड प्रमुख भूमिका निभाता है, एसिड या खट्टा-गैस हमले से संपत्ति की अखंडता को खतरा है.
फलस्वरूप, यह आलेख एक पेशेवर प्रदान करता है, स्टेनलेस स्टील S32205 बनाम S31254 की डेटा-संचालित तुलना,
रसायन विज्ञान के माध्यम से इंजीनियरों और विशिष्टताओं का मार्गदर्शन करने के लिए संरचित, सूक्ष्म, यांत्रिक प्रदर्शन, संक्षारण व्यवहार, छलरचना, उष्मा उपचार, अनुप्रयोग, और प्रासंगिक मानक.
2. रासायनिक रचना & सूक्ष्म
| तत्व | S32205 (2205) | S31254 (254 हम हैं) |
|---|---|---|
| करोड़ | 22.0-23.0 वजन% | 20.0-22.0 wt% |
| में | 4.5-6.5 भार% | 17.0-19.0 वजन% |
| एमओ | 2.5-3.5 wt% | 6.0-7.0 वजन% |
| एन | 0.08–0.20 wt% | 0.24–0.32 भार% |
| घन | 0.50 अधिकतम | - |
| एम.एन. | 2.00 अधिकतम | 2.00 अधिकतम |
| और | 1.00 अधिकतम | 1.00 अधिकतम |
| सी | 0.03 अधिकतम | 0.02 अधिकतम |
आगे, S32205 मोटे तौर पर प्रदर्शित करता है 50/50 फेराइट-ऑस्टेनाइट डुप्लेक्स माइक्रोस्ट्रक्चर, जो उच्च शक्ति और अच्छी कठोरता प्रदान करता है.
इसके विपरीत, S31254 अपने उच्च निकेल द्वारा स्थिर एक पूरी तरह से ऑस्टेनिटिक मैट्रिक्स बनाता है (≈18 wt%) और नाइट्रोजन (तक 0.32 भार%).
नतीजतन, S31254 में अनाज का आकार गर्मी के तहत एक समान रहता है, जबकि 2205 के दोहरे चरण स्थानीयकृत विरूपण का विरोध करते हैं.
इसके अतिरिक्त, S31254 का ऊंचा मोलिब्डेनम और नाइट्रोजन समावेशन नियंत्रण को बढ़ावा देता है और सिग्मा-चरण गठन को दबा देता है, दीर्घकालिक संक्षारण प्रतिरोध को बढ़ाना.
3. यांत्रिक गुणों की तुलना
| संपत्ति | S32205 | S31254 |
|---|---|---|
| नम्य होने की क्षमता (आरपी0.2) | ~450 एमपीए | ~300 एमपीए |
| तन्यता ताकत (आर एम) | ~650 एमपीए | ~650 एमपीए |
| बढ़ाव (ए%) | ≥25 % | ≥40 % |
| क्षेत्र का घटाव (Z%) | ≥50 % | ≥60 % |
| प्रभाव क्रूरता (चार्पी वी) | ≥150 J @–40°C | ≥100 J @–20°C |
| रेंगना प्रतिरोध | तक 300 डिग्री सेल्सियस सेवा | तक 350 डिग्री सेल्सियस सेवा |
कमरे के तापमान पर, S32205 लगभग बेहतर उपज शक्ति प्रदान करता है 450 एमपीए बनाम एस31254 300 एमपीए-इसके डुप्लेक्स चरण सख्त होने के लिए धन्यवाद.
फिर भी, दोनों मिश्रधातुएँ समान तन्यता शक्ति तक पहुँचती हैं (~650 एमपीए). इसके अलावा, S31254 में उच्च लचीलापन है (40 % बढ़ाव) और क्षेत्रफल में कमी (60 %), जो गहरी ड्राइंग और जटिल निर्माण की सुविधा प्रदान करता है.
ऊँचे तापमान पर संचालन करते समय, S31254 तक रेंगना प्रतिरोध बनाए रखता है 350 ° C, जबकि S32205 आमतौर पर सेवा को लगभग सीमित कर देता है 300 ° C.
अंत में, क्लोराइड वातावरण में थकान परीक्षण से तुलनीय एस-एन वक्र का पता चलता है, हालाँकि S31254 अपने सजातीय ऑस्टेनिटिक मैट्रिक्स के कारण उच्च-चक्र थकान में थोड़ी बढ़त दिखाता है.
4. S32205 बनाम का संक्षारण प्रतिरोध. S31254
| संक्षारण मोड | S32205 (लकड़ी ≈ 35) | S31254 (लकड़ी ≈ 49) |
|---|---|---|
| खड़ा | क्लोराइड सीमा ~0.8 wt% NaCl | ~3.5 wt% NaCl |
| दरार | मध्यम | उत्कृष्ट |
| क्लोराइड एससीसी | 50-60 डिग्री सेल्सियस | 70-80 डिग्री सेल्सियस |
| सामान्य अम्लीय संक्षारण (H₂SO₄) | ~10 मिमी/वर्ष @ 20 ° C | ~2 मिमी/वर्ष @ 20 ° C |
| ऑक्सीकरण एसिड (HNO₃) | अच्छा | बेहतर |
| सल्फाइड एससीसी (एसएससी) | H₂S पर जोखिम > 1 छड़ | तक न्यूनतम 5 बार H₂S |
क्योंकि PREN (पिटिंग प्रतिरोध समतुल्य संख्या = Cr + 3.3 एमओ + 16 एन) स्थानीयकृत-संक्षारण प्रतिरोध से संबंधित है, S31254 (लकड़ी ≈ 49) S32205 से बेहतर प्रदर्शन करता है (लकड़ी ≈ 35).
फलस्वरूप, S31254 तक क्लोराइड स्तर को सहन करता है 3.5 बिना गड्ढे के परिवेश के तापमान पर wt%, जबकि 2205 चारों ओर टोपियाँ बाहर 0.8 भार%.
इसके अतिरिक्त, S31254 क्लोराइड तनाव-संक्षारण क्रैकिंग का प्रतिरोध करता है (एस सी सी) तक 80 ° C, की तुलना में 60 S32205 के लिए °C.
इसके अलावा, आक्रामक कम करने वाले एसिड (उदा।, 10 wt% H₂SO₄) S32205 को ~10 मिमी/वर्ष पर संक्षारित करें, लेकिन समान परिस्थितियों में केवल ~2 मिमी/वर्ष S31254 पर हमला करता है.
अंत में, खट्टा-गैस परीक्षणों से H₂S सेवा में S31254 के बेहतर प्रदर्शन का पता चलता है 5 छड़, जबकि S32205 उपरोक्त SSC संवेदनशीलता दर्शाता है 1 छड़.
5. छलरचना & S32205 बनाम की वेल्डेबिलिटी. S31254
| पहलू | S32205 | S31254 |
|---|---|---|
| ठंडा काम | तक 30% मोटाई में कमी | तक 50% |
| मिन. मुड़ी हुई बहिः प्रकोष्ठिका | 3 × मोटाई (द्वैध बाधाएँ) | 2 × मोटाई |
| वेल्ड हीट इनपुट | 0.5-1.5 केजे/मिमी; सिग्मा चरण का जोखिम यदि >2 | 1.0-2.5 केजे/मिमी; अनुरक्षित ऑस्टेनाइट टूटने से बचाता है |
| पोस्ट-वेल्ड एनीलिंग | 1020 डिग्री सेल्सियस × 30 मिन | 1100 डिग्री सेल्सियस × 15 मिन |
| मशीन की | 40 - 50 % का 304 एसएस; उपकरण पहनना मध्यम है | 30 - 40 % का 304 एसएस; उपकरण का घिसाव अधिक होता है |
व्यवहार में, S31254 अधिक गंभीर ठंड को सहन करता है - तक 50 % क्षेत्र में कमी - इसकी ऑस्टेनिटिक लचीलापन के कारण, जबकि S32205 तेजी से काम करता है, कटौती को सीमित करना 30 %.
झुकने के दौरान, इंजीनियर न्यूनतम दायरा बनाए रखते हैं 3 × मोटाई के लिए 2205 फेराइट क्रैकिंग से बचने के लिए; इसके विपरीत, S31254 अधिक सख्त मोड़ की अनुमति देता है 2 × मोटाई.
वेल्डिंग 2205 के बीच ताप इनपुट की आवश्यकता होती है 0.5 और 1.5 डुप्लेक्स संतुलन को संरक्षित करने के लिए केजे/मिमी; अत्यधिक गर्मी (>2 केजे/मिमी) सिग्मा-चरण गठन का जोखिम.
इस दौरान, 254 एसएमओ की पूरी तरह से ऑस्टेनिटिक संरचना तक सहन करती है 2.5 बिना दरार के केजे/मिमी.
वेल्डिंग के बाद, 2205 समाधान एनीलिंग से लाभ 1020 डिग्री सेल्सियस के लिए 30 मिनट, जबकि S31254 मांगता है 1100 डिग्री सेल्सियस के लिए 15 नाइट्राइड को फिर से घोलने के लिए मिनट.
अंत में, मशीनेबिलिटी परीक्षण रैंक S32205 40-50% पर 304 एसएस की सामग्री हटाने की दर, जबकि S31254 थोड़ा धीमा चलता है (30-40%) और इसकी उच्च Mo सामग्री के कारण उपकरण घिसाव को तेज करता है.
6. ताप उपचार विधियों की तुलना
| इलाज | S32205 | S31254 |
|---|---|---|
| समाधान एनीलिंग | 1020 डिग्री सेल्सियस × 15-30 मिनट → पानी बुझाना | 1100 डिग्री सेल्सियस × 10-20 मिनट → पानी या वायु शमन |
| तनाव राहत | 600-650 डिग्री सेल्सियस × 1 एच | 650-700 डिग्री सेल्सियस × 1 एच |
| बुढ़ापा | उपरोक्त से बचें 300 ° C (σ-चरण जोखिम) | तक स्थिर है 400 ° C; सीमित उम्र बढ़ना |
बनाने या वेल्डिंग के बाद S32205 में इष्टतम डुप्लेक्स संतुलन बहाल करने के लिए, धातुकर्मी समाधान एनीलिंग करते हैं 1020 15-30 मिनट के लिए डिग्री सेल्सियस, इसके बाद पानी बुझाना होगा.
इसके विपरीत, S31254 को उच्च समाधान-एनील तापमान की आवश्यकता होती है 1100 10-20 मिनट के लिए डिग्री सेल्सियस, इसकी ऑस्टेनिटिक संरचना को बनाए रखने के लिए पानी या वायु शमन के साथ.
जब तनाव से राहत आवश्यक साबित हो (उदा।, भारी निर्माण के बाद), 2205 एक घंटे के लिए 600-650 डिग्री सेल्सियस की मांग करता है, जबकि S31254 प्रतिकूल चरण परिवर्तन के बिना 650-700 डिग्री सेल्सियस सहन करता है.
अंत में, उम्र बढ़ने के अध्ययन से पता चलता है कि यदि ऊपर रखा जाए तो S32205 हानिकारक सिग्मा चरण बना सकता है 300 लंबे समय तक डिग्री सेल्सियस, जबकि S31254 तक स्थिर रहता है 400 ° C, कम तापमान वाले तनाव-राहत चक्रों की आवश्यकता को कम करना.
7. S32205 बनाम के उद्योग अनुप्रयोग. S31254
पेट्रो & अपतटीय प्लेटफार्म:
जब मध्यम क्लोराइड एक्सपोज़र और उच्च शक्ति मायने रखती है तो इंजीनियर जैकेट और टॉपसाइड के लिए S32205 निर्दिष्ट करते हैं.
तथापि, गंभीर स्प्लैश-ज़ोन लवणता का सामना करने वाले प्लेटफ़ॉर्म S31254 के बेहतर पिटिंग और SCC प्रतिरोध पर निर्भर हैं.
विलवणीकरण संयंत्र & समुद्री जल प्रबंधन:
रिवर्स-ऑस्मोसिस झिल्ली और पाइपिंग में, S31254 का PREN (~49) समुद्री जल के साथ निरंतर संपर्क का सामना करता है (3.5 wt% NaCl), जबकि S32205 (लकड़ी~35) कम लवणता वाले फ़ीड जल चरणों में सबसे अच्छा कार्य करता है.
रसायन-प्रसंस्करण उपकरण:
हीट एक्सचेंजर्स गर्म H₂SO₄ को संभालते हैं (10-20 वजन%) इसकी कम संक्षारण दर के लिए S31254 का पक्ष लें (~2 मिमी/वर्ष).
इसके विपरीत, S32205 कम आक्रामक सेवाओं के लिए उपयुक्त है - जैसे कि ब्राइन कूलर - जहां इसकी उच्च ताकत दीवार की मोटाई को कम करती है.
वास्तविक विश्व प्रदर्शन:
एक नॉर्थ सी प्लेटफ़ॉर्म रेट्रोफ़िट को पुराने के स्थान पर बदल दिया गया 2205 राइजर के साथ 254 हम हैं, कटिंग पिटिंग की मरम्मत 80%.
इस दौरान, एक पेट्रोकेमिकल संयंत्र ने पांच साल की परेशानी मुक्त सेवा की रिपोर्ट दी है 3 % डुप्लेक्स के साथ एचसीएल 2205 संघनित्र.
8. संदर्भ मानक
- एएसटीएम ए240/ए240एम: “क्रोमियम और क्रोमियम-निकल स्टेनलेस स्टील प्लेट के लिए मानक विशिष्टता, चादर, और दबाव वाहिकाओं और सामान्य अनुप्रयोगों के लिए पट्टी”
- एएसटीएम ए182/ए182एम: "जाली या लुढ़का मिश्र धातु के लिए मानक विशिष्टता- और स्टेनलेस स्टील पाइप फ्लैंगेस, जाली फिटिंग, और उच्च तापमान सेवा के लिए वाल्व और हिस्से”
- यूएनएस पदनाम: S32205 (डुप्लेक्स 2205), S31254 (254 हम हैं)
- जन्म MR0175/ISO 15156: "तेल और गैस उत्पादन में एच₂एस-युक्त वातावरण में उपयोग के लिए सामग्री"
9. समतुल्य ग्रेड
नीचे UNS S32205 के लिए सामान्य अंतर्राष्ट्रीय समकक्षों की संकलित सूची दी गई है (दोहरा 2205) और UNS S31254 (254 हम हैं), प्रमुख मानक निकायों के बीच क्रॉस-रेफरेंस की सुविधा प्रदान करना.
| सामग्री | हम | आपका एक | EN नाम | AFNOR | वह | गोस्ट | चीनी |
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| दोहरा 2205 | S32205 | 1.4462 (X2CrNiMoN22-5-3) | X2CrNiMoN22-5-3 | Z3CN22-05-03 | SUS329J4L | 07Х22Н5М3 | 0Cr22Ni5Mo3N |
| सुपर Austenitic 254 हम हैं | S31254 | 1.4547 (X1NiCrMoCu25-20-5) | X1NiCrMoCu25-20-5 | Z2CNCD25-20 | SUS3107 | 08H25N20M6 | 0Cr25Ni20Mo3CuN |
समकक्षों पर नोट्स
- डीआईएन पदनाम-उदाहरण के लिए, 2205 के लिए "1.4462" - स्टील के रासायनिक प्रतीक के साथ दिखाई देता है (X2CrNiMoN22-5-3), जहां "22-5-3" नाममात्र सीआर-नी-मो-एन स्तरों को दर्शाता है.
- AFNOR (फ़्रेंच) ग्रेड Z-उपसर्ग का उपयोग करते हैं: "Z3CN22-05-03" 2205 को प्रतिबिंबित करता है 22 % करोड़, 5 % में, 3 % एमओ.
- वह (जापानी) और गोस्ट (रूसी) पदनाम राष्ट्रीय क्रमांकन प्रणाली को दर्शाते हैं; SUS329J4L में संलग्न "L" कम तापमान प्रभाव कठोरता आवश्यकताओं को इंगित करता है.
- चीनी ग्रेड—0Cr22Ni5Mo3N और 0Cr25Ni20Mo3CuN—UNS रचनाओं के साथ निकटता से संरेखित होते हैं, कार्बन निर्दिष्ट करना (0), क्रोमियम, निकल, मोलिब्डेनम और नाइट्रोजन सामग्री.
10. S32205 बनाम की व्यापक तुलना. S31254
सभी प्रमुख अंतरों को तीव्र राहत में लाना, नीचे दी गई तालिका रसायन विज्ञान का सारांश प्रस्तुत करती है, प्रदर्शन, UNS S32205 के लिए निर्माण और लागत मेट्रिक्स (दोहरा 2205) और UNS S31254 (254 हम हैं).
| मापदंड | S32205 (दोहरा 2205) | S31254 (254 हम हैं) |
|---|---|---|
| चरण संरचना | ~50 % फेराइट / 50 % ऑस्टेनाइट्स | 100 % austenitic |
| सीआर-नी-मो-एन रसायन विज्ञान | 22 % करोड़, 5 % में, 3 % एमओ, 0.14 % एन | 20 % करोड़, 18 % में, 6.5 % एमओ, 0.28 % एन |
| लकड़ी | ≈ 35 | ≈ 49 |
| नम्य होने की क्षमता | 450 एमपीए | 300 एमपीए |
| तन्यता ताकत | 650 एमपीए | 650 एमपीए |
| बढ़ाव | 25 % | 40 % |
| चरपी कठोरता | ≥ 150 डी @-40°C | ≥ 100 जे @ -20°C |
| पिटिंग दहलीज | ~ 0.8 % सोडियम क्लोराइड | ~ 3.5 % सोडियम क्लोराइड |
| एससीसी प्रतिरोध | ≤ 60 ° C | ≤ 80 ° C |
| रेंगने वाली सेवा सीमा | ≤ 300 ° C | ≤ 350 ° C |
| शीत-कार्य सीमा | 30 % मोटाई में कमी | 50 % मोटाई में कमी |
| वेल्ड हीट इनपुट | 0.5-1.5 केजे/मिमी (टालना > 2.0) | 1.0-2.5 केजे/मिमी |
| समाधान एनील | 1 020 डिग्री सेल्सियस × 15-30 मिनट → पानी बुझाना | 1 100 डिग्री सेल्सियस × 10-20 मिनट → पानी या वायु शमन |
| लागत सूचकांक | 1.0 (आधार) | ~ 1.4 (≈ 40 % अधिमूल्य) |
चाबी छीनना:
- शक्ति बनाम. जंग: S32205 उच्च उपज शक्ति प्रदान करता है (≈ 450 एमपीए) और उत्कृष्ट कठोरता, इसे भार वहन करने वाले भागों के लिए आदर्श बनाना.
तथापि, इसका पिटिंग प्रतिरोध (लकड़ी ≈ 35) क्लोराइड सेवा को ~ तक सीमित करता है 0.8 % सोडियम क्लोराइड. - श्रेष्ठ संक्षारण प्रतिरोध: S31254 का ऊंचा Mo और N PREN को ≈ तक बढ़ा देता है 49, समुद्री जल को सहन करना (3.5 % सोडियम क्लोराइड) और SCC का विरोध कर रहे हैं 80 ° C, यद्यपि ए 40 % उच्च सामग्री लागत.
- निर्माण में आसानी: पूरी तरह से ऑस्टेनिटिक S31254 गहरी ठंड में काम करने का समर्थन करता है (50 % कमी) और चौड़ी वेल्डिंग खिड़कियाँ (तक 2.5 केजे/मिमी),
जबकि डुप्लेक्स ग्रेड को अपने चरण संतुलन को बनाए रखने के लिए अधिक सटीक ताप इनपुट की आवश्यकता होती है. - तापीय स्थिरता: आप S31254 को मामूली उच्च तापमान पर चला सकते हैं (तक 350 ° C) उम्र बढ़ने के जोखिम के बिना, जबकि S32205 लगभग तक स्थिर रहता है 300 ° C.
11. निष्कर्ष
S32205 और S31254 प्रत्येक अलग-अलग लाभ प्रदान करते हैं. उनकी केमिस्ट्री को समझकर, सूक्ष्म, यांत्रिक व्यवहार, संक्षारण प्रदर्शन, निर्माण की बारीकियां, और ताप-उपचार खिड़कियाँ, इंजीनियर सूचित कर सकते हैं, आधिकारिक निर्णय.
यह यदि आपको उच्च गुणवत्ता की आवश्यकता है तो यह आपकी विनिर्माण आवश्यकताओं के लिए एकदम सही विकल्प है स्टेनलेस स्टील कास्टिंग्स.
पूछे जाने वाले प्रश्न
S32205 बनाम S31254 के बीच चयन को कौन से प्राथमिक कारक नियंत्रित करते हैं?
व्यवहार में, इंजीनियर वजन करते हैं ताकत बनाम संक्षारण प्रतिरोध. S32205 उच्च उपज शक्ति प्रदान करता है (~450 एमपीए) कम लागत पर,
जबकि S31254 बेहतर पिटिंग प्रतिरोध प्रदान करता है (लकड़ी ≈ 49) और क्लोराइड-एससीसी प्रतिरोध 80 ° C.
क्या मैं S31254 को S32205 की तुलना में अधिक आक्रामक तरीके से ठंडा कर सकता हूँ??
हाँ. S31254 की पूरी तरह से ऑस्टेनिटिक संरचना तक का समर्थन करती है 50% मोटाई में कमी, जबकि S32205 तेजी से काम करता है और आमतौर पर ठंड में कमी को सीमित करता है 30% टूटने से बचाने के लिए.
इन ग्रेडों पर कौन सी वेल्डिंग सावधानियाँ लागू होती हैं?
S32205 के लिए, के बीच ताप इनपुट बनाए रखें 0.5-1.5 केजे/मिमी और समाधान एनीलिंग करें 1 020 डुप्लेक्स संतुलन बहाल करने के लिए डिग्री सेल्सियस.
इसके विपरीत, S31254 सहन करता है 1.0-2.5 केजे/मिमी और एक के लिए कॉल करता है 1 100 नाइट्राइड को फिर से घोलने के लिए °C घोल-एनील.
कौन सा मिश्रधातु खट्टी-गैस वातावरण में बेहतर प्रदर्शन करता है?
H₂S सेवा में, S31254 लगभग सल्फाइड स्ट्रेस-क्रैकिंग का प्रतिरोध करता है 5 छड़, जबकि S32205 उपरोक्त SSC संवेदनशीलता दर्शाता है 1 छड़.
इसलिए, 254 एसएमओ अक्सर खट्टा-गैस अनुप्रयोगों के लिए पसंदीदा विकल्प बन जाता है.
