A duplex rozsdamentes acélok az ausztenites és ferrites minőségek legjobbjait egyesítik, nagy szilárdságot és korrózióállóságot biztosít egyetlen ötvözetben.
Köztük, Duplex rozsdamentes acél 332C13 kiegyensúlyozott mikroszerkezetével tűnik ki, robusztus mechanikai teljesítmény, és kiváló ütésállóság.
Ebben a cikkben, feltárjuk a 332C13 kémiáját, tulajdonságok, gyártás, és valós alkalmazások, amelyek útmutatást nyújtanak a mérnököknek az anyagok kiválasztásában és tervezésében.
1. Bevezetés
Rozsdamentes acélok négy fő családba sorolhatók:
- Austenit (például. 304, 316) magas nikkeltartalommal és kiváló alakíthatósággal
- Ferritikus (például. 430, 444) jó feszültség-korróziós repedésállósággal
- Martenzitikus (például. 410, 420) hőkezelés után nagy keménységet biztosít
- Duplex az ausztenit és ferrit fázisok durván kombinálása 50:50
A duplex minőségek az 1970-es években jelentek meg az erősebb igények kielégítésére, korrózióállóbb ötvözetek agresszív környezetben.
332C13 (EN 1.4462/UNS S31803 egyenértékű) alatti elterjedt specifikációt élvez ASTM A240, A789, és A790 tányérhoz, cső, és csőalkalmazások.
Belemerülünk a 332C13 egyedi tulajdonságaiba, hogy segítsünk hatékonyan alkalmazni a mérnöki projektekben.
2. Kémiai összetétel
A Duplex 332C13 teljesítményét a gondosan kiegyensúlyozott kémia révén éri el:
| Elem | Tipikus tartalom | Funkció |
|---|---|---|
| Szén (C) | ≤ 0.020% | Korlátozza a karbid csapadékot |
| Króm (CR) | 21.5–23,5% | Korrózióállóságot biztosít |
| Nikkel (-Ben) | 4.5–6,5% | Stabilizálja az austenitet |
| Molibdén (MO) | 2.5–3,5% | Növeli a lyuk- és repedésállóságot |
| Nitrogén (N) | 0.14–0,20% | Növeli az erőt és a pattanásállóságot |
| Mangán (MN) | ≤ 2.00% | Segíti a dezoxidációt és a melegítést |
| Szilícium (És) | ≤ 1.00% | Javítja az oxidációval szembeni ellenállást magas T értéknél |
| Foszfor (P) | ≤ 0.030% | Korlátozza a ridegséget |
| Kén (S) | ≤ 0.020% | Minimalizálja a szulfidzárványokat |
Az eredmény a duplex mikrostruktúra kb 50% ferrit és 50% Austenit.
Ez a kétfázisú egyensúly biztosítja az ausztenites acélok szívósságát és a ferrites acélok kloridos feszültség-korróziós repedésállóságát.
Összehasonlításképpen, közös duplex minőség 2205 (1.4462) osztja ezt a kémiát, mivel SAF 2304 levágja a Mo-t és az N-t egy „sovány” duplex kialakításhoz, valamivel alacsonyabb pontozási ellenállással.
3. Mechanikai tulajdonságok
A Duplex 332C13 szilárdságában felülmúlja a legtöbb ausztenites és ferrites minőséget:
| Ingatlan | Tipikus érték |
|---|---|
| Hozamszilárdság (0.2% ellensúlyozás) | 450-550 MPa |
| Végső szakítószilárdság | 650–800 MPa |
| Meghosszabbítás (A₅₀ mm) | ≥ 25% |
| Keménység (Brinell) | 250-300 HB |
| Rugalmassági modulus | ~210 GPa |
Magas folyáshatárának köszönhetően – körülbelül a duplája 304/316 rozsdamentes – vékonyabb szakaszokat és könnyebb szerkezeteket tesz lehetővé azonos terhelés mellett.
Továbbá, a feszültség-nyúlás görbe lineáris marad a nagy terhelésekre, felajánlás a magas szilárdság/tömeg arány ideális nyomástartó edényekhez, szerkezeti keretek, és csővezetékek.
4. A duplex rozsdamentes acél 332C13 fizikai tulajdonságai
A mérsékelt sűrűség és a nagy merevség kiváló hővezető képességgel és szabályozott tágulással kombinálva, A Duplex 332C13 robusztus fizikai tulajdonságcsomagot kínál.
| Ingatlan | Tipikus érték |
|---|---|
| Sűrűség | 7.75–7,85 g/cm³ |
| Rugalmassági modulus | 200-210 GPa |
| Poisson aránya | 0.27–0.30 |
| Hővezető képesség | 15–20 W/m·K at 20 ° C |
| Fajlagos hőkapacitás | ~460 J/kg·K at 20 ° C |
| Termikus tágulási együttható | 12.5–14 × 10⁻⁶ /°C (20–300 ° C) |
| Elektromos ellenállás | 0.5–0,7 μΩ·m at 20 ° C |
| Mágneses áteresztőképesség (μᵣ) | 1.01–1.05 (enyhén mágneses) |
5. Korrózióállóság
A Duplex 332C13 kiváló agresszív környezetben:
- Hüvelyes ellenállás: Az Faipari (Hüvelyes ellenállás egyenértékű száma) kiszámolja ≥ 30, ami kiváló ellenállást jelent a klorid által kiváltott lyukképződés ellen.
- Hasadás korrózió: A sűrű ferrit és a Mo-dúsított fázisok akadályozzák a réstámadást pangó tengervíz körülmények között.
- Stresszkorrózió -repedés (SCC): A duplex minőségek ellenállnak az SCC-nek környezeti és magas hőmérsékleten (~80 °C-ig) sokkal jobb mint a 316L.
Egymás melletti tesztekben, 332A C13 ellenáll a betörésnek 6% Nátékol 25 ° C -hoz +600 mV vs. Ag/AgCl, míg a 316L közelben elromlik +300 mV.
Tengeri platformokhoz, vegyi növények, és kloridban gazdag atmoszférák, 332A C13 egyértelmű előnyt kínál a szabványos ausztenites ötvözetekkel szemben.
6. Gyártás és hegeszthetőség
332A C13 kétfázisú szerkezete mindkettőt támogatja hidegmunka és meleg-munka, de nagyobb szilárdsága robusztus felszerelést igényel:
- Megfogalmazhatóság: Tudsz hajolni, bélyeg, és tekercs 332C13, bár a szükséges erők elérik a ~1,5-szeresét 304. A tervezőknek korlátozniuk kell a menetenkénti csökkentést a repedés elkerülése érdekében.
- Hegesztés: Az ötvözet könnyen hegeszthető hozzáillő duplex töltőanyag (például. ER2209) előmelegítés nélkül.
Viszont, A túlzott hőbevitel rideg σ-fázishoz vezethet a HAZ-ban, ezért tartsa alatta az interpass hőmérsékletet 200 °C-on, és szükség esetén alkalmazzon többlépcsős technikát. - Hegesztés utáni kezelés: Egy oldat lágyítás at 1020-1100 °C, ezt követi a gyors kioltás, visszaállítja a fázisegyensúlyt erős hegesztés után.
Sok esetben, viszont, a hegesztés utáni izzítás nem szükséges a nem kritikus alkatrészeknél.
Ellenőrzött hegesztési munkafolyamatok követésével és megfelelő töltőfémek használatával, A gyártók nagyobb utófeldolgozás nélkül is kihasználhatják a 332C13 teljesítményét.
7. Hőállóság
A Duplex 332C13 megőrzi mechanikai integritását akár 300–350 ° C. Ezen a tartományon túl:
- A ferrit aránya csökkenhet, a szívósság csökkentése
- Emelkedett hőmérsékletű kúszás és fázisinstabilitás jelentkezhet
Az termikus tágulási együttható (~13 × 10⁻⁶ /°C) között fekszik az ausztenites (~16 × 10⁻⁶ /°C) és ferrites (~10 × 10⁻⁶ /°C) évfolyamok, korlátozza a hőfeszültséget a különböző fémkötéseknél.
\Mérsékelt hőmérsékletű hőcserélőkben, nyomó edények, és ciklikus hőterhelésű csővezetékek, 332A C13 stabil teljesítményt kínál szuperduplex ötvözetek költsége nélkül.
8. Szabványok és megnevezések
A Duplex 332C13 többféle specifikáció mellett is megjelenik:
- -Ben 1.4462 (Európa)
- US S31803 / S32205 (USA/ASTM A240, A789, A790)
- Izo 11960 OCTG csőhöz
- NORSOK MDS tenger alatti alkalmazásokhoz
A gyártók 332C13 hüvelyket szállítanak lap, lemez, bár, cső, és kovácsolt anyagok, gyakran legfeljebb méretben 15 mm-es lemez ill 12 "A csőből.
Tanúsítvány a -Ben 10204 3.1 vagy ASTM A967 biztosítja a nyomon követhetőséget és az elfogadható ferritszinteket.
9. A 332C13 alkalmazásai
Kiegyensúlyozott tulajdonságainak köszönhetően, 332A C13 számos iparágat szolgál ki:
- Tengeri & Tengeri: Kikötési hardver, csővezeték, szelepek, és hőcserélő csövek a tengervíz szolgáltatásban.
- Vegyi feldolgozás: Reaktorok, csővezeték, tárolókartályok, és kloridokat kezelő szivattyúk, szulfidok, és marószerek.
- Pép & Papír: Emésztőszerek, fehérítő tornyok, és a lúg-recirkulációs vezetékek, ahol klorid és szulfát támad.
- Energiatermelés: Kondenzátor cső, hűtővíz rendszerek, valamint a nukleáris és fosszilis tüzelésű erőművek strukturális támogatása.
- Infrastruktúra: Hidak, építészeti támasztékok, valamint szilárdságot és időjárásállóságot egyaránt igénylő épülethomlokzatok.
316L cseréjével vagy akár 2205 ezekben a szerepekben, 332A C13 gyakran csökkenti a karbantartási költségeket és növeli az élettartamot.
10. Összehasonlítás más duplex minőségekkel
A 332C13 teljesítményét kontextusba helyezni, Hasonlítsuk össze három széles körben használt duplex rozsdamentes acéllal – 2205, SAF 2304, és szuperduplex 2507 – több kulcsdimenzióban:
| Ingatlan / Fokozat | 332C13 (US S31803) | 2205 (-Ben 1.4462) | SAF 2304 (-Ben 1.4362) | 2507 (-Ben 1.4410) |
|---|---|---|---|---|
| Kémia | Kr 21,5–23,5 4,5-6,5 között H 2,5–3,5 N 0,14–0,20 |
Kr. 22–23 4,5-6,5 között MO 3.0 N 0,14–0,20 |
CR 23 -Ben 4.5 H - N 0.10 |
CR 25 -Ben 7.0 MO 4.0 N 0.30 |
| Faipari | ~31 | ~30-32 | ~25 | ≥40 |
| Hozamszilárdság (MPA) | 450–550 | ~ 450 | ~350 | ~ 620 |
| Szakítószilárdság (MPA) | 650–800 | 620–680 | ~600 | 830–900 |
| Meghosszabbítás (%) | ≥25 | 25–30 | ≥25 | ≥20 |
| Keménység (HB) | 250–300 | 280–300 | 230–250 | 300–350 |
| Hüvelyes ellenállás | Kiváló (Faipari 31) | Kiváló (Faipari 30) | Jó (Faipari 25) | Kiemelkedő (Fa ≥40) |
| SCC ellenállás | Nagyon magas | Nagyon magas | Magas | Nagyon magas |
| Max szervizhőm. (° C) | 300–350 | 250–300 | 250–300 | 250–300 |
| Hegesztés | Jó, vezérelt HAZ | Jó, vezérelt HAZ | Nagyon jó | Mérsékelt, σ-fázisú kockázat |
| Megfogalmazhatóság | Mérsékelt | Mérsékelt | Jó | Szegény |
| Relatív költség | Közepes | Közepes | Alacsony | Magas |
| Elérhetőség | Széles készlettel | Széles készlettel | Széles készlettel | Kevésbé gyakori |
Kulcsfontosságú felvétel
- Korrózió vs. Költség: 332C13 és 2205 hasonló lyukképződés- és SCC-ellenállást biztosítanak összehasonlítható áron; SAF 2304 csökkenti a Mo-tartalmat (és költség) szerény kompromisszumokkal a PREN-ben.
Szuper duplex 2507 eléri a legmagasabb PREN-t (≥40) de feláras és nagyobb hegesztési kihívásokat jelent. - Mechanikai mérleg: Duplex rozsdamentes acél 332C13 ill 2205 nagy erőt osztanak meg (YS ≈450 MPa, UTS ≈650–700 MPa), míg a SAF 2304 ereje alacsonyabb (~350/600 MPa), és 2507 vezeti a falkát (~620/830 MPa).
Maximális szilárdságot igénylő szerkezetekhez, 2507 jeleskedik; a kiegyensúlyozott teljesítmény és gazdaságosság érdekében, 332C13 ill 2205 gyakran elegendő. - Gyártási szempontok: SAF 2304 a legkönnyebb alakíthatóságot kínálja, így alkalmas szűk kanyarokra és mély húzásokra.
Ezzel szemben, 2507 szigorú hőszabályozást igényel a σ-fázis kialakulásának elkerülése érdekében, míg a 332C13 és 2205 közé esik. - Termikus & Szerkezeti stabilitás: Mind a négy fokozat megbízhatóan működik ~300 °C-ig.
A ciklikus hőterheléssel szembesülő tervezők nagyra értékelik a 332C13 közbenső tágulási együtthatóját, a hőfeszültség minimalizálása kevert fém szerelvényekben.
11. Előnyök és korlátok
Előnyök
- High Strength: Kihozatal ~2×316L lehetővé teszi az öngyújtást, erősebb kialakítások.
- Korrózióállóság: Fa ≥ 30 ellenáll a gödrösödésnek, hasadék, és SCC kloridos környezetben.
- Hőstabilitás: Fenntartja az ingatlanokat 350 °C mérsékelt hőtágulás mellett.
- Életciklus megtakarítás: Hosszabb időközök a karbantartás és a csere között.
Korlátozások
- Megfogalmazhatóság: Nagyobb erőt és szorosabb hajlítási sugarat igényel, mint az ausztenites.
- Nagy szívósság elvesztése: Meghosszabbított expozíció >350 °C a HAZ rideggé válhat.
- Hegesztési komplexitás: Szabályozott hőbevitelt és lehetséges hegesztés utáni izzítást igényel.
- Elérhetőség: Kevésbé raktározott, mint 304/316, átfutási idővel járhat.
12. Következtetés
A Duplex Stainless Steel 332C13 lenyűgöző egyensúlyt kínál mechanikai erő, kloridos korrózióállóság, és hegeszthetőség, így kiváló választás az igényes tengerészek számára, kémiai, és szerkezeti alkalmazások.
Annak megértésével kémia, feldolgozás, és szolgáltatási korlátok, a mérnökök magabiztosan megadhatják a 332C13-at, tartós elérése, költséghatékony megoldások még agresszív környezetben is.
Ahogy az iparágak tovább feszegetik a teljesítmény határait, a duplex minőségek, mint a 332C13, egyre nagyobb szerepet fognak játszani a megbízhatóság és a fenntarthatóság előmozdításában.
EZ a tökéletes választás a gyártási igényekhez, ha magas színvonalra van szüksége duplex rozsdamentes acélöntvények.
