S31254 nehrđajući čelik vs. S32205 nehrđajući čelik

1. Uvod

Legure otporne na koroziju podupiru kritičnu infrastrukturu - od platformi na moru do postrojenja za kemijsku preradu.

Kako servisna okruženja postaju sve agresivnija, odabir prave vrste nehrđajućeg čelika pokazao se vitalnim.

Posebno, dupleks 2205 (US S32205) i super-austenit 254 SMO (US S31254) zauzimaju vodeće uloge gdje klorid, napad kiselinom ili kiselim plinom ugrožava integritet imovine.

Stoga, ovaj članak donosi profesionalnu, usporedba nehrđajućeg čelika S32205 i S31254 na temelju podataka,

strukturiran da vodi inženjere i specifikacije kroz kemiju, mikrostruktura, mehanički izvedba, korozijsko ponašanje, izrada, toplotna obrada, prijava, i relevantne standarde.

2. Kemijski sastav & Mikrostruktura

Element	S32205 (2205)	S31254 (254 SMO)
CR	22.0–23,0 tež.%	20.0–22,0 tež.%
U	4.5–6,5 tež.%	17.0–19,0 tež.%
Mokar	2.5–3,5 tež.%	6.0–7,0 tež.%
N	0.08–0,20 mas%	0.24–0,32 tež.%
Pokrajina	0.50 maksimum	-
MN	2.00 maksimum	2.00 maksimum
I	1.00 maksimum	1.00 maksimum
C	0.03 maksimum	0.02 maksimum

Naduti, S32205 pokazuje grubo 50/50 ferit–austenit dupleks mikrostruktura, koji daje visoku čvrstoću i dobru žilavost.

Za razliku od, S31254 tvori potpuno austenitnu matricu stabiliziranu visokim sadržajem nikla (≈18 mas.%) i dušik (do 0.32 WT%).

Kao rezultat, veličine zrna u S31254 imaju tendenciju da ostanu ujednačene pod toplinom, dok se dvostruke faze 2205 odupiru lokaliziranoj deformaciji.

Štoviše, S31254 pojačava kontrolu uključivanja molibdena i dušika i potiskuje stvaranje sigma-faze, povećanje dugotrajne otpornosti na koroziju.

3. Usporedba mehaničkih svojstava

Imovina	S32205	S31254
Snaga popuštanja (RP0.2)	~ 450 MPa	~300 MPa
Zatečna čvrstoća (RM)	~650 MPa	~650 MPa
Produženje (A%)	≥25 %	≥40 %
Smanjenje površine (Z%)	≥50 %	≥60 %
Žilavost utjecaja (Charpy V)	≥150 J @–40°C	≥100 J @–20°C
Otpornost na puzanje	Do 300 °C uslugu	Do 350 °C uslugu

Na sobnoj temperaturi, S32205 pruža vrhunsku granicu tečenja—približno 450 MPa u odnosu na S31254 300 MPa—zahvaljujući dvostrukom faznom otvrdnjavanju.

Ipak, obje legure postižu slične vlačne čvrstoće (~650 MPa). Uz to, S31254 ima veću duktilnost (40 % produženje) i smanjenje površine (60 %), koji olakšavaju duboko izvlačenje i složeno oblikovanje.

Pri radu na povišenim temperaturama, S31254 održava otpornost na puzanje do 350 ° C, dok S32205 obično ograničava uslugu na oko 300 ° C.

Konačno, testovi zamora u kloridnim sredinama otkrivaju usporedive S–N krivulje, iako S31254 pokazuje blagu prednost u visokocikličnom zamoru zbog svoje homogene austenitne matrice.

4. Otpornost na koroziju S32205 u odnosu na. S31254

Način korozije	S32205 (Drvo ≈ 35)	S31254 (Drvo ≈ 49)
Zadirkivanje	Prag klorida ~0,8 tež.% NaCl	~3,5 tež.% NaCl
Pukotina	Umjeren	Izvrstan
Klorid SCC	50–60 ° C	70–80 °C
Opća kisela korozija (H₂so₄)	~10 mm/godina @ 20 ° C	~2 mm/godina @ 20 ° C
Oksidirajuće kiseline (HNO₃)	Dobro	Superiorni
Sulfid SCC (SSC)	Rizik kod H₂S > 1 bar	Minimalno do 5 bar H₂S

Jer PREN (Ekvivalentni broj otpora na piting = Cr + 3.3 Mokar + 16 N) korelira s lokaliziranom otpornošću na koroziju, S31254 (Drvo ≈ 49) nadmašuje S32205 (Drvo ≈ 35).

Stoga, S31254 podnosi razine klorida do 3.5 % na sobnoj temperaturi bez jamičaste šupljine, dok 2205 kape okolo 0.8 WT%.

Štoviše, S31254 otporan je na kloridno pucanje uslijed korozije (SCC) do 80 ° C, u usporedbi s 60 °C za S32205.

Uz to, agresivne redukcijske kiseline (Npr., 10 tež.% H2SO4) korodirati S32205 na ~10 mm/godišnje, ali samo ~2 mm/godišnje napada S31254 pod istim uvjetima.

Konačno, testovi kiselog plina otkrivaju superiorne performanse S31254 u H₂S servisu do 5 bar, dok S32205 pokazuje gore osjetljivost na SSC 1 bar.

5. Izrada & Zavarljivost S32205 u odnosu na. S31254

Aspekt	S32205	S31254
Hladni rad	Do 30% smanjenje debljine	Do 50%
Min. Radijus savijanja	3 × debljina (dvostruka ograničenja)	2 × debljina
Unos topline zavarivanja	0.5–1,5 kJ/mm; rizik od sigma faze ako >2	1.0–2,5 kJ/mm; održavani austenit otporan je na pucanje
Žarenje nakon zavarivanja	1020 °C × 30 min	1100 °C × 15 min
Obradivost	40 - 50 % od 304 SS; umjereno trošenje alata	30 - 40 % od 304 SS; veće trošenje alata

U praksi, S31254 tolerira teži hladni rad—do 50 % smanjenje površine—zbog svoje austenitne duktilnosti, dok se S32205 brže stvrdnjava, ograničenje redukcije na 30 %.

Tijekom savijanja, inženjeri održavaju minimalni radijus od 3 × debljina za 2205 kako bi se izbjeglo pucanje ferita; u suprotnosti, S31254 omogućuje jače savijanje na 2 × debljina.

Zavarivanje 2205 zahtijeva unos topline između 0.5 i 1.5 kJ/mm za očuvanje ravnoteže dupleksa; pretjerana toplina (>2 KJ/MM) riskira stvaranje sigma-faze.

U međuvremenu, 254 SMO-ova potpuno austenitna struktura tolerira do 2.5 kJ/mm bez pucanja.

Nakon zavarivanja, 2205 koristi od žarenja u otopini 1020 ° C za 30 minuta, dok S31254 zahtijeva 1100 ° C za 15 minuta za ponovno otapanje nitrida.

Konačno, testovi obradivosti rangiraju S32205 na 40–50% od 304 SS-ova stopa uklanjanja materijala, dok S31254 radi nešto sporije (30–40%) i ubrzava trošenje alata zbog visokog sadržaja Mo.

6. Usporedba metoda toplinske obrade

Liječenje	S32205	S31254
Otopina	1020 °C × 15–30 min → gašenje vodom	1100 °C × 10–20 min → gasiti vodom ili zrakom
Ublažavanje stresa	600–650 °C × 1 h	650–700 °C × 1 h
Starenje	Izbjegavajte gore navedeno 300 ° C (σ-fazni rizik)	Stabilan do 400 ° C; ograničeno starenje

Za ponovno uspostavljanje optimalne dvostruke ravnoteže u S32205 nakon oblikovanja ili zavarivanja, metalurzi izvode žarenje otopinom na 1020 °C 15-30 minuta, nakon čega slijedi gašenje vodom.

Za razliku od, S31254 zahtijeva višu temperaturu žarenja otopine od 1100 °C 10-20 minuta, s kaljenjem u vodi ili zraku kako bi se zadržala njegova austenitna struktura.

Kada se oslobađanje od stresa pokaže potrebnim (Npr., nakon teške izmišljotine), 2205 zahtijeva 600–650 °C tijekom jednog sata, dok S31254 podnosi 650–700 °C bez nepovoljnih faznih promjena.

Konačno, studije starenja pokazuju da S32205 može formirati štetnu sigma fazu ako se drži iznad 300 °C tijekom duljeg razdoblja, dok S31254 ostaje stabilan do 400 ° C, smanjujući potrebu za ciklusima smanjenja naprezanja pri niskim temperaturama.

7. Primjena S32205 u industriji u odnosu na. S31254

Petrokemijski & Offshore platforme:

Inženjeri određuju S32205 za plašteve i gornje strane kada je važna umjerena izloženost kloridima i visoka čvrstoća.

Međutim, platforme suočene s jakim salinitetom u zoni prskanja oslanjaju se na superiornu otpornost na rupičastu pojavu i SCC S31254.

Postrojenja za desalinizaciju & Rukovanje morskom vodom:

U membranama i cjevovodima za reverznu osmozu, S31254's PREN (~49) podnosi kontinuirani kontakt s morskom vodom (3.5 % NaCl), dok je S32205 (Drvo ~ 35) najbolje funkcionira u fazama napojne vode s nižim salinitetom.

Oprema za kemijsku obradu:

Izmjenjivači topline koji rade s vrućom H₂SO₄ (10–20 tež.%) prednost S31254 zbog niske stope korozije (~2 mm/god).

Obrnuto, S32205 odgovara manje agresivnim uslugama—kao što su rashladni uređaji—gdje njegova veća čvrstoća smanjuje debljinu stijenke.

Performanse u stvarnom svijetu:

Nadograđena platforma za Sjeverno more zamijenjena je starom 2205 usponi sa 254 SMO, rezanje pitting repairs by 80%.

U međuvremenu, petrokemijska tvornica prijavljuje pet godina besprijekornog rada u 3 % HCl s dupleksom 2205 kondenzatori.

8. Referentni standardi

• ASTM A240/A240M: „Standardna specifikacija za ploče od kroma i krom-nikla od nehrđajućeg čelika, List, i traka za tlačne posude i za opću primjenu”
• ASTM A182/A182M: “Standardna specifikacija za kovanu ili valjanu leguru- i prirubnice za cijevi od nehrđajućeg čelika, Kovani okovi, i ventili i dijelovi za rad na visokim temperaturama”
• UNS oznake: S32205 (dupleks 2205), S31254 (254 SMO)
• Rođen MR0175/ISO 15156: “Materijali za upotrebu u okruženjima koja sadrže H₂S u proizvodnji nafte i plina”

9. Ekvivalentne ocjene

Dolje je sastavljen popis uobičajenih međunarodnih ekvivalenata za UNS S32205 (Dupleks 2205) i UNS S31254 (254 SMO), olakšavanje unakrsnog upućivanja između glavnih normizacijskih tijela.

Bilješke o ekvivalentima

• DIN oznaka-na primjer, "1.4462" za 2205—pojavljuje se uz kemijski simbol čelika (X2CrNiMoN22-5-3), gdje "22-5-3" označava nominalne razine Cr-Ni-Mo-N.
• AFNOR (francuski) ocjene koriste Z-prefiks: “Z3CN22-05-03” zrcala 2205 22 % CR, 5 % U, 3 % Mokar.
• On (japanski) i GOST (ruski) oznake odražavaju nacionalne sustave numeriranja; dodano "L" u SUS329J4L označava zahtjeve za udarnu žilavost pri niskim temperaturama.
• kineski stupnjevi—0Cr22Ni5Mo3N i 0Cr25Ni20Mo3CuN—usko su usklađeni s UNS sastavima, određivanje ugljika (0), krom, nikla, sadržaj molibdena i dušika.

10. Sveobuhvatna usporedba S32205 u odnosu na. S31254

Da se sve ključne razlike dovedu do oštrog reljefa, tablica ispod sažima kemiju, performanse, metrika proizvodnje i troškova za UNS S32205 (Dupleks 2205) i UNS S31254 (254 SMO).

Kriterij	S32205 (Dupleks 2205)	S31254 (254 SMO)
Fazna struktura	~50 % ferit / 50 % Austenit	100 % austenitski
Cr–Ni–Mo–N kemija	22 % CR, 5 % U, 3 % Mokar, 0.14 % N	20 % CR, 18 % U, 6.5 % Mokar, 0.28 % N
Drvo	≈ 35	≈ 49
Snaga popuštanja	450 MPA	300 MPA
Zatečna čvrstoća	650 MPA	650 MPA
Produženje	25 %	40 %
Žilavost charpy	≥ 150 D @ –40°C	≥ 100 J @ –20°C
Pitting Threshold	~ 0.8 % NaCl	~ 3.5 % NaCl
Otpor SCC -a	≤ 60 ° C	≤ 80 ° C
Ograničenje usluge puzanja	≤ 300 ° C	≤ 350 ° C
Ograničenje hladnog rada	30 % smanjenje debljine	50 % smanjenje debljine
Unos topline zavarivanja	0.5–1,5 kJ/mm (izbjegavati > 2.0)	1.0–2,5 kJ/mm
Otopina žarenja	1 020 °C × 15–30 min → gašenje vodom	1 100 °C × 10–20 min → gasiti vodom ili zrakom
Indeks troškova	1.0 (baza)	~ 1.4 (≈ 40 % premija)

Ključni zahvati:

1. Snaga vs. Korozija: S32205 daje veću granicu razvlačenja (≈ 450 MPA) i izvrsnu žilavost, što ga čini idealnim za nosive dijelove.
   Međutim, njegovu otpornost na piting (Drvo ≈ 35) ograničava uslugu klorida na ~ 0.8 % NaCl.
2. Vrhunska otpornost na koroziju: Povišeni Mo i N u S31254 povećavaju PREN na ≈ 49, tolerirajući morsku vodu (3.5 % NaCl) i otporan na SCC 80 ° C, iako na a 40 % veći trošak materijala.
3. Jednostavnost izrade: Potpuno austenitski S31254 podržava dublju hladnu obradu (50 % smanjenje) i širih prozora za zavarivanje (do 2.5 KJ/MM),
   dok dvostruki stupanj zahtijeva precizniji unos topline kako bi se održala ravnoteža faza.
4. Toplinska stabilnost: S31254 možete raditi na umjereno višim temperaturama (do 350 ° C) bez opasnosti od starenja, dok S32205 ostaje stabilan do oko 300 ° C.

11. Zaključak

Svaki od S32205 i S31254 ima različite prednosti. Razumijevanjem njihove kemije, mikrostruktura, mehaničko ponašanje, učinak korozije, nijanse izrade, i prozori za toplinsku obradu, inženjeri mogu informirati, autoritativne odluke.

OVAJ je savršen izbor za vaše potrebe za proizvodnjom ako vam treba visokokvalitetna nehrđajući čelik kasting.

Kontaktirajte nas danas!

 

Česta pitanja

Koji primarni čimbenici upravljaju izborom između S32205 i S31254?

U praksi, inženjeri vagati čvrstoća u odnosu na otpornost na koroziju. S32205 daje veću granicu razvlačenja (~ 450 MPa) po nižoj cijeni,

dok S31254 nudi vrhunsku otpornost na piting (Drvo ≈ 49) i otpornost na klorid-SCC 80 ° C.

Mogu li hladno oblikovati S31254 agresivnije od S32205?

Da. Potpuno austenitna struktura S31254 podržava do 50% smanjenje debljine, dok se S32205 brže stvrdnjava i obično ograničava hladno smanjenje na 30% kako bi se izbjeglo pucanje.

Koje mjere opreza pri zavarivanju vrijede za ove stupnjeve?

Za S32205, održavati unos topline između 0.5–1,5 kJ/mm i izvršiti žarenje otopinom na 1 020 °C za vraćanje dupleksne ravnoteže.

Za razliku od, S31254 tolerira 1.0–2,5 kJ/mm i poziva na a 1 100 °C otopina-žarenje za ponovno otapanje nitrida.

Koja se legura bolje ponaša u okruženjima kiselog plina?

U H₂S službi, S31254 otporan je na sulfidno pucanje pod pritiskom do otprilike 5 bar, dok S32205 pokazuje gore osjetljivost na SSC 1 bar.

Stoga, 254 SMO često postaje preferirani izbor za primjene kiselog plina.